您好、欢迎来到现金彩票网!
当前位置:天津快乐十分走势图 > 多普勒效应 >

关于多普勒效应的定量计算

发布时间:2019-06-22 12:43 来源:未知 编辑:admin

  关于多普勒效应的定量计算_理化生_高中教育_教育专区。关于多普勒效应的定量计算 例题:正在报警的警钟每隔0.5 s响一声.一个人正坐在以60 km/h的速度向着警钟行驶的车中.已知声音在空气中速度为330 m/s,则这个人在每分钟内能听到几声警钟?(答案:126)

  关于多普勒效应的定量计算 教科版物理选修 3-4 第 44 页第 7 题,很多学生看到这个题茫然不知所措,它源于本书 第 2 章第 6 节的知识,但因教材没有明确的定量地给出计算方法,学生没能理解其实质,只 是简单地用公式代入数据,我想也就失去了多普勒效应定量计算的意义。 多普勒效应是波动过程共有的特征,自然满足波长、频率和波速(即 )的关系。 运用在多普勒效应中,只需进行相应的改动。多普勒效应涉及波源和观察者两个物体,因此 也就只要对波源和观察者进行相应的改动,下面分别对波源和观察者的改动进行阐述。 1.对于波源 S 它的频率等于振源的频率 ,与波源和观察者的运动情况无关,无需改动;波速取决 于介质,也与波源的运动情况无关。要改动的只是波长了。 1.1 波源静止 它的波长无需改动。 1.2 波源运动速度 和波速 同直线 中 a 所示),则波传播过程中, 波长变短,变为 1.3 波源运动速度 . 和波速 同直线 中 b 所示),则波传播过程中, 波长变长,变为 . 需要说明的是:(1)上面的改动与观察者的运动情况无关,改动的原理是根据波形成 的机理。(2)波源运动速度 是相对于介质而言的。(3)如果波源运动速度 与波速 不在一条直线上,只需考虑波源速度在波速方向上的投影速度。 2.对于观察者 A 波相对于观察者波长就是波源的波长, 频率往往就是要求的物理 量, 而波速要作相应 的改动,改动为相对于观察者。 2.1 观察者静止 波速不要作改动。 2.2 观察者运动速度 察者为( )。 与波速 同直线 中 a 所示),则波速相对于观 2.3 观察者运动速度 察者为( + )。 与波速 同直线 中 b 所示),则波速相对于观 需要说明的是:(1)上面的改动与波源的运动情况无关。(2)观察者运动速度 相对于介质而言的。(3)如果观察者运动速度 察者速度在波速方向上的投影速度。 与波速 是 不在一条直线上,只需考虑观 有了上述波相对波源或观察者的改动,多普勒效应的定量计算就是运用 而已。 例 1(04 江苏物理)如图 3 所示,声源 S 和观察者 A 都沿 x 轴正方向运动,相对于地面 的速率分别为 vs 和 vA. 空气中声音传播的速率为 vp,设 vsvp,vAvp,空气相对于地面没有流动。 (1)若声源相继发出两个声信号。时间间隔为Δ t,请根据发出的这两个声信号从声源 传播到观察者的过程。确定观察者接收到这两个声信号的时间间隔Δ t。 (2)请利用(1)的结果,推导此情形下观察者接收到的声波频率与声源发出的声波频 率间的关系式。 解:声波的周期 声波波长变短,变为 所以相对于观察者声速变为 ,声速方向向右,而声源 S 运动的方向也向右,为同方向,则 。而对于观察者,其运动方向也向右, ,因此观察者接收到这两个声信号的时间间隔Δ t即 为观察者接收到声波的周期 ,所以 。观察者接收到的 声波频率与声源发出的声波频率的关系为 例2 正在报警的警钟,每隔 0.5s 钟响一声,声波在空气中的速度 v=340m/s,警钟已 响了很久, 问在 t=5min 内, (1)如果警钟不动,某人乘坐速度 u=20m/s 的汽车向警钟接近, 能听到几响?(2)某人不动,汽车带着警钟以 u=20m/s 的速度向人接近,人能听到几响? (3)如果人和警钟都以 u=20m/s 的速度相互接近或远离,人分别能听到几响? 解:警钟每隔 0.5s 钟响一声,发出声波的频率 (1)警钟不动,即波源静止,则声波波长没有发生变化为 。而声波相对于人, 其传播速度和人的运动方向相反,因此声波相对于人变为(v+u),所以人接收到的声波频 率为 ,因此 t=5min 听到的响声次数 (2) 声源向前运动, 运动方向和声波传播方向相同, 则声波的波长变短, 为 。 人 静止 不动, 则声 波相对 于人 的波速 没有发 生变 化为 v ,则 人接收 到的 声波 频率为 ,因此 t=5min 听到的响声次数 (3)人和警钟相互接近时,声源运动方向和声波传播方向相同,则声波的波长变短, 为 ;人运动方向和声波传播方向相反,则声速相对于人增大,为(v+u),则人 接收到的声波频率为 ,因此 t=5min 听到的响声次数 人和警钟相互远离时,声源运动方向和声波传播方向相反,则声波的波长变长,为 ;人运动方向和声波传播方向相同,则声速相对于人减小,为(v-u),则人接 收到的声波频率为 ,因此 t=5min 听到的响声次数 点评:声源在 5min 内发出的响声次数 300×2=600 次,第 1. 2 问中,声源和观察者 (人)都是相对靠近的情况,其接收到的声波频率都变高,但频率却是不一样的,是因为它 们频率变高的机理不同。第 1 问中,声源静止,人接近,是声波相对于人使其波速变大的结 果;第 2 问中,人静止,声源接近,是声波在传播过程中声波波长变短而造成的。 例3 一个人站在广场中央,对着甲、乙、丙三个伙伴吹哨子,哨声频率为 f=1200Hz, 甲、乙、丙距广场中央都是 100m 远,且分别在广场中央以南东北面,第四个伙伴丁则从西 面乘车以 40m/s 的速度赶来,忽然有一阵隐定的风由南向北吹过来,速度为 10m/s,如图 4 所示,求甲、乙、丙、丁四个人听到哨声的频率各是多少。已知当时的声速为 320m/s. 解:风的流动,造成介质具有速度,也就是波源或人尽管相对地面静止,但也要考虑波 长、波速的变化,因为波源、观察者相对介质有速度。设声速 v=320m/s,风速 u=10m/s,车 速 v1=40m/s. 甲人听到哨声的频率 风由南向北吹,声源相对介质是由北向南,声波向甲人传播是由北向南,因此声源运动 方向(相对介质)和声波传播方向相同,波长变短,为 ;甲人相对介质运动也是 由北向南,所以甲人运动方向(相对介质)和声波传播方向相同,引起声波相对于人的波速 为(v-u),甲人听到哨声的频率 乙人听到哨声的频率 风由南向北吹,声源相对介质是由北向南,而声波传播到乙的方向是由西向东,这样声 源运动方向(相对介质)在声波传播方向的投影速度为零,波长不变,为 ;乙人相 对介质运动也是由北向南,所以乙人运动方向(相对介质)在声波传播方向的投影速度也为 零,声波相对于乙人的波速不变,为 v,乙人听到哨声的频率 丙人听到哨声的频率 风由南向北吹,声源相对介质是由北向南,声波向丙人传播是由南向北,因此声源运动 方向(相对介质)和声波传播方向相反,波长变长,为 ;丙人相对介质运动也是 由北向南,所以丙人运动方向(相对介质)和声波传播方向相反,引起声波相对于人的波速 为(v+u),丙人听到哨声的频率 丁人听到哨声的频率 风由南向北吹,声源相对介质是由北向南,声波向丁人传播是由东向西,因此声源运动 方向(相对介质)在声波传播方向的投影速度为零,波长不变,为 ;丁人如果静止, 丁人相对介质运动也是由北向南,所以丁人运动方向(相对介质)在声波传播方向的投影速 度为零,不会引起声速的变化;但人同时有由西向东的速度,和声速方向相反,它引起声速 增 大 , 所 以 总 体 声 波 相 对 于 人 的 波 速 为 ( v + v1 ) , 丁 人 听 到 哨 声 的 频 率 通过实例分析, 清楚地看到对于机械波中多普勒效应的定量计算, 仅进行两方向的改动, 在波源方向,只需对波源相对介质的运动情况进行相应的波长变化;在观察者方向,只要波 速进行相应的变化,其变化情况由观察者相对介质而定,然后应用 关系即可解决多 普勒效应的定量计算,根本不需要出现多普勒效应的计算公式。不过,这两方向的改动是对 于机械波的,对于光波不适用,因为光的传播不依赖于介质,只要光源与观察者存在着相对 运动,就可确定多普勒效应的频率变化关系,其理论分析要用到“相对论”,超出本文的范 围。

http://differmind.com/duopulexiaoying/109.html
锟斤拷锟斤拷锟斤拷QQ微锟斤拷锟斤拷锟斤拷锟斤拷锟斤拷锟斤拷微锟斤拷
关于我们|联系我们|版权声明|网站地图|
Copyright © 2002-2019 现金彩票 版权所有