高中定量 · 初中直观拓展 · 波动 · 多普勒效应

靠近的声源,声音为何更尖?

静止空气声速340 m/s,观察者静止,声源匀速亚声速运动;向观察者运动为正。切换接近与远离,比较观察频率。

问题的来处1842年 · 多普勒的频率设想

多普勒声源:问题从哪里来?

克里斯蒂安·多普勒提出:波源与观察者相对运动,会改变接收到的频率。后来声音实验与天体光谱让这一想法获得广泛应用。

读一段背景,带着问题动手

克里斯蒂安·多普勒提出:波源与观察者相对运动,会改变接收到的频率。后来声音实验与天体光谱让这一想法获得广泛应用。

本页采用静止空气中的移动声源模型。声源前方波峰更密,后方更疏;不要把声速与波源速度相加来替代频率公式。

现在,换你来试切换接近与远离,比较观察频率。 固定其他条件,亲手将接近速度分别设为80和-80m/s,各核验一次;前方波面被压缩,后方波面怎样变化?

多普勒声源

P22 / 波动
今天的问题

前方波面被压缩,后方波面怎样变化?

独立探索要做什么?

切换接近与远离,比较观察频率。 固定其他条件,亲手将接近速度分别设为80和-80m/s,各核验一次;前方波面被压缩,后方波面怎样变化?

装置 · 尺寸示意,量值见读数看证据图 ↓
波峰发射后向外传播 · 金球是当前声源
金色:当前声源青圈:过去发出的波面右侧:静止观察者
看这里 · 观察频率586.2069 Hz

观察频率586.21 Hz;传播声速仍为340 m/s。

旋转查看装置连接与相对位置。用装置旁滑块改变条件,二维、三维和读数来自同一状态;尺寸为示意。

0.01 s真实时间的0.002倍慢放;每个圆为一次发射波峰,传播速度相同。
观察频率
586.2069 Hz
频率比
1.1724

观察频率586.21 Hz;传播声速仍为340 m/s。

证据图 参考解随题设重算 · 不计个人完成

启用交互后显示带单位曲线。

换个条件,再想一步

声源静止时,观测频率等于多少?

先预测,再观察。反例不会替你完成独立任务。

留下两组证据

仅当前页保留最近两组,刷新清除;第三组替换最早一组。保存模型条件与单位;恢复后重算,不恢复任务完成资格。

先留一组,再改变一个条件。

从观察到解释

把证据带回纸上

展开关系与推导

f观=f源 c/(c−u),远离取u<0;不是声速本身改变。

固定哪些量?改变哪个量?列出两组数值,写出关系,再说明一个不能套用的条件。实验支持猜想,一般证明需要理由。

先预测,再用证据解释

把这次发现,留给下次的自己

前方波面被压缩,后方波面怎样变化?

换个条件,再试一次

声源静止时,观测频率等于多少?

看哪里?

旋转查看装置连接与相对位置。用装置旁滑块改变条件,二维、三维和读数来自同一状态;尺寸为示意。

回到装置再试 ↑

仅此浏览器保存最近两组,第三组替换最早一组。条件、预测和解释一起保存;文字不自动判分。与原实验的临时记录分别保存。

尚未保存。启用交互后可以记录;请勿在这里填写个人身份信息。

先修与两种探索深度

先认识波动 · 多普勒效应涉及的量与单位:接近速度(m/s)、源频率(Hz)、经过时间(s)。高中定量 · 初中直观拓展为内容层次提示,未核对具体教材。

先看现象:切换接近与远离,比较观察频率。

再做定量:保持其他条件,比较接近速度与观察频率(Hz),再对照下方关系。

模型、来源与核验边界

f观=f源 c/(c−u),远离取u<0;不是声速本身改变。

对照核验提示:接近:接近速度 80 m/s;远离:只改变接近速度 -80 m/s。按这些题设自己操作并比较观察频率,不把参考情景当个人完成。

适用范围:观察频率586.21 Hz;传播声速仍为340 m/s。

OpenStax · Doppler Effect(延伸阅读;链接和公式适用性尚需逐项外部复核) ↗

本页为模型探索,未认证具体教材章节;真实学生和教师反馈尚待推广后收集。