近代物理实验省公开课一等奖全国示范课微课金奖PPT课件.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,近代物理试验,多普勒效应综合试验,华北水利水电学院大学物理试验中心,第1页,什么是多普勒效应？,相对于媒质，观察者不动，波源以速度,向着或背向观察者运动,相对于媒质波源和观察者同时运动,电磁波多普勒效应,相对于媒质，波源不动，观察者以速度,向着或远离波源运动,华北水利水电学院大学物理试验中心,第2页,表示波源相对于媒质运动速度。,表示观察者相对于媒质运动速度。,波源频率,是单位时间内波源振动次数或,发出完整波个数；,观察者接收到频率,有赖于波源或,观察者运动现象，称为,多普勒效应,。,当鸣笛火车开向站台，站台上观察者,听到笛声变尖，即频率升高；相反，当,火车离开站台，听到笛声频率降低。,多普勒效应,定义,比如,华北水利水电学院大学物理试验中心,第3页,观察者接收到频率,是观察者在单位时间内,接收到振动数或完整波数；,波频率 是媒质质元在单位时间内振动次数,或单位时间内经过媒质质元某点完,整波个数。,波速为,，单位时间内相位传输速度。,波源频率,是单位时间内波源振动次数或,发出完整波个数；,相对于媒质，波源和观察者都不动情况,波长 是波源相对于媒质静止时，,单位时间波在媒质中传输距离。,所以,第4页,若观察者以速度 离开波源运动，,同理可得观察者接收到频率：,频率降低。,频率升高,因为此时波源频率就是波频率,相对于媒质，波源不动，,观察者以速度 向着波源运动。,第5页,所以，假如波源和观察者运动不是,沿它们连线方向（纵向，则以上公,式中 应了解为波源和观察者在它,们连线方向上速度分量(即纵向分量)。,假定波源和观察者在同一直线上运动，,称为,纵向多普勒效应,。,说明,电磁波多普勒效应也为跟踪人造地球,卫星提供了一个简便方法。,如一卫星地面站确定远在 处,卫星位置改变时，能够准确到 .,华北水利水电学院大学物理试验中心,第6页,当波源速度超出,波速度时，波源,前方不可能有任何,波动产生。如冲击,波，需注意防范。,利用声波多普勒效应能够测定流体流速，,振动体振动和潜艇速度，还能够用来报警和监测车速。在医学上，利用超声波多,勒效应对心脏跳动情况进行诊疗，如做超声,心动、多普勒血流仪等。,华北水利水电学院大学物理试验中心,第7页,一、试验目标,1验证超声波多普勒效应，并由测量数据计算声速；,2研究匀变速直线运动，验证牛顿第二定律；,3研究自由落体运动，求自由落体加速度；,4研究无阻尼简谐振动及阻尼简谐振动；,5全方面了解多普勒效应这一物理现象本质，扩展其应用领域。,华北水利水电学院大学物理试验中心,第8页,二、仪器设备,多普勒效应综合试验仪，超声发射接收器，运动小车，导轨，支架，光电门，电磁铁，弹簧，砝码.,华北水利水电学院大学物理试验中心,第9页,三、试验原理,依据声波多普勒效应公式，当声源与接收器之间 有相对运动时，接收器接收到频率f为：,f=f,0,(u+v,1,cos,1,)/(u-v,2,cos,2,),式中,f,0,为声源发射频率，为声速，,V,1,为接收器运动速率，,1,为声源与接收器连线与接收器运动方向之间夹角，,V,2,为声源运动速率，,2,为声源与接收器连线与声源运动方向之间夹角。,本试验声源保持不动，运动物体上接收器沿声源与接收连线方向以速度,V,运动.,华北水利水电学院大学物理试验中心,第10页,四、试验步骤,1验证多普勒效应,在多普勒效应试验仪上，依据仪器菜单及提醒，使运动小车以不一样速度经过光电门，仪器自动统计小车运动速度与接收频率，仪器完成测量次数后，仪器依据测量数据自动作f-V图形，并显示与存放测量数据，统计测量数据，用线性回归法计算f-V关系图斜率K，由K计算声速，并与标准值比较(,0,=331.45m/s).,2,研究匀变速直线运动，验证牛顿第二定,F=ma,导轨水平放置，重力砝码经过细线及滑轮牵引小车，,V-t,直线斜率即为加速度,a,，系统质量用天平称量，系统所受合外力为砝码重力与摩擦力之差。依据测量数据，用线性回归法计算,V-t,直线斜率。,华北水利水电学院大学物理试验中心,第11页,3.研究自由落体运动，求自由落体加速度,导轨重直放置，让接收器自由下落，,V-t,直线斜率即为重力加速度,g,。,4,.研究无阻尼简谐振动,导轨垂直放置，接收器一端被弹簧拉住，由V-t关系图可研究简振动运动学特征及决定简谐振动基本参数如,A,m,K等，其中为小车振动圆频率，A为小车振动位移幅度，m为小车质量，K为弹簧劲度系数。,5.研究阻尼简谐振动,导轨水平放置，用两根弹簧拉着小车，用于拉动小车使之有一初始位移，放手后小车即阻尼简谐振动，得到V-t关系曲线图。,华北水利水电学院大学物理试验中心,第12页,五、数据统计及处理,数据表格自己设计，必须按照惯用数据处理方法，采取列表法和图示图解法及直线拟正当。,注意:,1采样数8150个之间；,2采样间隔35100ms；,3超声换能器谐振频率3900041000Hz；,4,测量精度：自由落体加速度优于,5%,，测量声速优于,5%,。,华北水利水电学院大学物理试验中心,第13页,再见！,华北水利水电学院,大学物理试验中心,第14页,