一道習題引發對多普勒效應的重新認識

曾福征

摘 ? ?要： 由于現行的中學物理教材對多普勒效應的解讀只處于理想化的簡單模型，即簡單地由波源和觀察者的相對運動判斷觀察者接收到的頻率變化，進而得出音調的升高或者降低。正是這種簡單模型的教學，導致一些物理教師并未對其原理做深入思考，造成一些教學上的失誤，錯誤引導學生，使學生對多普勒效應的理解存在偏差。本文利用多普勒效應中觀察者接收頻率的計算公式證明當列車迎面駛來時，觀察者聽到的汽笛聲音調并非越來越高，由此歸納總結出，當波源和觀察者之間的相對運動為變速運動時，觀察者所感受到的音調變化，并據此提出一些教學建議，供讀者參考。

關鍵詞： 多普勒效應 ? ?頻率 ? ?音調

多普勒效應是指由于波源或觀察者的運動而出現觀測頻率與波源頻率不同的現象，這是由奧地利物理學家多普勒在1842年發現的。

一、存在的問題

我們先來看一道習題，由這道習題引發對多普勒效應的討論[1]。

如圖所示，男同學站立不動吹口哨，一位女同學坐在秋千上來回擺動，下列關于女同學的感受的說法正確的是（ ? ?）

A.女同學從A向B運動過程中，她感覺哨聲音調變高

B.女同學從E向D運動過程中，她感覺哨聲音調變高

C.女同學在C點向右運動時，她感覺哨聲音調不變

D.女同學在C點向左運動時，她感覺哨聲音調變低

這道題參考答案給的是AD。

筆者先依次對每個選項作出分析：A選項，女同學從A向B運動，即波源相對介……