【原】日寫(xiě)

新用戶65120Joi 2022-06-20 發(fā)布于山西

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《多普勒效應(yīng)》教學(xué)

仔細(xì)聽(tīng)急救車(chē)的鳴笛聲，你會(huì)發(fā)現(xiàn)一個(gè)現(xiàn)象：當(dāng)車(chē)從你身邊疾馳而過(guò)的時(shí)候，鳴笛的音調(diào)會(huì)由高變低。

教材開(kāi)篇的這個(gè)聽(tīng)音辨調(diào)，我是真心聽(tīng)不出來(lái)的。五線譜不識(shí)，和小蝌蚪差不多；簡(jiǎn)譜對(duì)不上調(diào)，感覺(jué)就是阿拉伯?dāng)?shù)字。不懂點(diǎn)音樂(lè)，這節(jié)課即使有現(xiàn)象（聲波的多普勒效應(yīng)）也是體會(huì)不到了。

這說(shuō)明一個(gè)什么意思呢？

波源和觀測(cè)者（能接受波動(dòng)信息的接收器）之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，波源發(fā)出的波和接收者聽(tīng)到的波是不同的，兩者之間的頻率有差別，哆可能會(huì)聽(tīng)成米。真正的“聽(tīng)非所發(fā)”，不是不聽(tīng)，而是在聽(tīng)者的耳中變調(diào)了。上課老師講了N多變，學(xué)生還是如初聽(tīng)，看來(lái)從多普勒效應(yīng)解釋很合理，要么學(xué)生聽(tīng)得時(shí)候搖頭晃腦，要不老師邊走邊講，要么師生“互動(dòng)”，都會(huì)導(dǎo)致聽(tīng)非所講。可別真以為是這個(gè)原因?qū)е履险n聽(tīng)不懂，那可得老師邊飛邊講，非絕世神功不可為也。

聽(tīng)不懂，就通過(guò)圖來(lái)理解為什么會(huì)變頻？

圖中小孩一個(gè)小孩代表一個(gè)完整的振動(dòng)，兩小孩間距離就是一個(gè)波長(zhǎng)。

三幅圖中波源是靜止的，參考系又出來(lái)了，相對(duì)地面靜止。

甲圖中大人也靜止，大人就相對(duì)波源靜止了，一個(gè)周期內(nèi)，在大人面前走過(guò)的“小孩”和從波源走出的“小孩”個(gè)數(shù)是一樣的，因此此時(shí)接收和發(fā)出的頻率是相同的。這就就不多普勒效應(yīng)了。

乙圖中，大人和波源相向運(yùn)動(dòng)，一個(gè)周期內(nèi)，在大人面前路過(guò)的“下孩”和從波源走出的“小孩”是不一樣的，在人面前走出的多，因此此時(shí)接收到的頻率與發(fā)射的頻率要大。

丙圖中，大人和波源同向運(yùn)動(dòng)，一個(gè)周期內(nèi)，在大人面前走過(guò)的“小孩”比從波源走出的“小孩”要少，（大人行進(jìn)速度比小孩慢，老爺爺式的大人），此時(shí)接收到的頻率比發(fā)射的頻率要小。

高中階段，定性理解到這個(gè)層次，也就行了。試著再定量的推導(dǎo)一下。實(shí)際上，人接收到的頻率是人的一種感知能力，由于狀態(tài)（與波源相對(duì)的運(yùn)動(dòng)情況）不同，感知的可能就不一樣了。

從空間上說(shuō)，不管是人動(dòng)還是波動(dòng)（此波動(dòng)不是彼波動(dòng)），“感知”經(jīng)過(guò)一個(gè)波長(zhǎng)的時(shí)間就是感知的周期。

v是介質(zhì)中的波速，v觀是觀測(cè)者相對(duì)波源的運(yùn)動(dòng)速度，+號(hào)說(shuō)明是相向運(yùn)動(dòng)。

根據(jù)頻率和周期的關(guān)系，得出：

。同向運(yùn)動(dòng)時(shí)，分子中換為負(fù)號(hào)。

若觀察者靜止，波源相對(duì)介質(zhì)沿傳播方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，觀測(cè)者假設(shè)不動(dòng)，他的感知中，波長(zhǎng)就變?yōu)榱?/span>

，而波的傳播速度沒(méi)變，因此有：

，解得：

合并可得波源和觀測(cè)者靠近時(shí)得頻率表達(dá)式：

，明顯可以看出，對(duì)于超音速飛機(jī)來(lái)說(shuō)，這個(gè)式子就無(wú)能為力了，所以這個(gè)式子的應(yīng)用范圍式很有限的。

實(shí)際的應(yīng)用，滿足適用條件的情況下，對(duì)運(yùn)動(dòng)的物體可以借用此規(guī)律測(cè)速。

今天講得一道例題，水平光滑軌道，觀測(cè)到MN向右運(yùn)動(dòng)，據(jù)此圖中兩線圈的連接情況，推斷PQ可能的運(yùn)動(dòng)情況。

1.MN向右運(yùn)動(dòng)的原因，ab施加的安培力；

2.MN的角色定位：電磁驅(qū)動(dòng)。

3.距MN電流方向推斷L₁內(nèi)的磁場(chǎng)方向。

4.距L1的磁場(chǎng)方向推導(dǎo)L2內(nèi)的磁場(chǎng)的可能方向及變化請(qǐng)況，

5.根據(jù)L2的磁場(chǎng)方向及變化情況推PQ可能切割方向及速度變化情況。

二次感應(yīng)、楞次定律、電磁驅(qū)動(dòng)、電磁阻尼、互感。涉及的概念多，細(xì)品。

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