新教材中“多普勒效应”的疑义，本文主要内容关键词为：多普勒效应论文,疑义论文,新教材论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
人教版高中物理新教材3-4在“多普勒效应”一节中有这样的表述“当一辆汽车响着喇叭从你身边经过的时候，喇叭的音调由高变低……发现波源和观察者互相靠近或者互相远离时，接收到的波的频率都会发生变化……这种现象叫多普勒效应”。笔者认为本节中这些说法有不妥之处，易误导学生造成错误的认识。
一、多普勒效应产生的原因分析
下面就多普勒效应的产生原因分3种情况进行定量研究。
为简单起见，本文只讨论波源S与观察者R二者的运动发生在其连接直线上，且介质静止不动情况下的多普勒效应。
设
表示波源相对于介质的运动速度，
表示观察者相对于介质的运动速度，u表示波在介质中的传播速度，
表示波源的频率，T表示波源的周期，由机械波的知识可知，波在介质中的传播速度u只由介质的性质决定与波源及观察者的运动无关。
二、教材中的不妥之处
1.多普勒效应的定义不够准确
通过以上对多普勒效应的定量分析可知，当波源与观察者之间有相对运动时，观察者的接收频率将与波源的频率不同，就会出现多普勒效应。但只要它们都在做相同的匀速直线运动则观察者的接收频率是不变的，此时观察者是不会感觉到音调变化的。因此书上给出的多普勒效应的定义“由于波源和观察者之间有相对运动，使观察者感到频率发生变化的现象，叫做多普勒效应”，这个说法是不准确的。笔者认为应改为“由于波源和观察者之间有相对运动，使观察者所接收到的频率与波源的频率不同的现象叫多普勒效应。”
2.鸣笛的汽车向你驶来，音调变高；汽车驶离你远去时，音调变低
在处理本节时经常以汽车进出站台为例，误认为汽车鸣笛进站时人们听到的音调变高，出站时人们听到的音调变低。其实这个结论是由于不分析实际过程而造成的一个错误，现在我们就这个问题做一分析。
这个现象属于前面所讨论的第2种情况：波源S以速度相对介质运动，观察者R相对于介质静止。
汽车如果匀速经过站台，在汽车向观察者行驶过来时，由公式
可知观察者的接收频率大于波源频率，但此时的接收频率是一个定值，观察者是不会感到音调变高的；同样的当汽车驶离观察者时，由公式
可知接收频率小于波源频率，但此时的接收频率仍是一个定值，观察者也不会感到音调变化的。只有在汽车从观察者身边擦肩而过时，观察者才会感觉到音调由高到低瞬时变化，但其他任何时刻都不会感觉到音调在变化。
实际上汽车进站时一般都要减速，出站时再加速。在汽车减速进站时，车速在减小，由公式
可知，此时站台上的观察者的接收频率实际上在减小，听到的音调应该变低。反之，当汽车加速出站时车速在增大，由公式
可知，此时站台上的观察者接收到的频率实际上也在减小，听到的音调也在变低。只有在汽车从观察者身边擦肩而过时，接收频率才会从大于波源频率突然变为小于波源频率，此时观察者才会感觉到音调由高到低瞬时变化。
以上两种情况的结论与大多数人的感觉好像是矛盾的，这是由于人的感观错觉造成的。事实上是汽车在进站时离观察者越来越近，人们听到汽笛声的响度越来越大，多数人把响度的变大误认为是音调的升高了。同理，汽车出站时响度越来越小，人们听到汽笛声的响度越来越小，多数人把响度的变小误认为是音调的变低了。
我们前面讨论多普勒效应得出的结论“当波源与观察者有相对运动时，如果二者相互接近，观察者接收到的频率大于波源频率；如果二者远离，观察者接收到的频率小于波源频率”，实际上有它的默认前提，即前面的讨论中我们都默认有
这样的关系。如果去掉这样的前提，则上面的结论不再成立，此时可能出现什么情况呢？限于篇幅本文不再讨论。
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