高中物理《多普勒效應(yīng)》教學(xué)設(shè)計

1、多普勒效應(yīng)的教學(xué)案例 教學(xué)目標(biāo)一、知識與技能1、知道波源的頻率與觀察者接收到的頻率的區(qū)別；2、知道什么是多普勒效應(yīng)；3、了解多普勒效應(yīng)的一些應(yīng)用。二、過程與方法通過辨析波源的頻率與觀察者接收到的頻率的區(qū)別，著重培養(yǎng)學(xué)生的分析、判斷能力。三、情感態(tài)度與價值觀通過對多普勒效應(yīng)的教學(xué)，使學(xué)生初步形成用聯(lián)系的觀點來分析問題的良好習(xí)慣。確定三維教學(xué)目標(biāo)，可以使教師有一個正確的教育觀和教學(xué)出發(fā)點，從而自覺地在注重知識傳授的同時，重視學(xué)習(xí)方法的指導(dǎo)和學(xué)生良好情感與習(xí)慣的養(yǎng)成，突出以人為本的教學(xué)新理念。教學(xué)重點1、引導(dǎo)學(xué)生對波源頻率與觀察者接收的頻率進(jìn)行區(qū)別；2、使學(xué)生知道多普勒效應(yīng)及其應(yīng)用。教學(xué)難點辨析波源

2、的頻率與觀察者接收到的頻率的區(qū)別教學(xué)方法自主閱讀、引導(dǎo)探究、合作學(xué)習(xí)教學(xué)用具實物投影儀、多媒體課件課時安排：1課時教材分析多普勒效應(yīng)是在波源與觀察者之間有相對運動時產(chǎn)生的一種現(xiàn)象，這比波動現(xiàn)象又復(fù)雜了一些，本節(jié)以聲波為例介紹多普勒效應(yīng)。雖然這是一節(jié)必學(xué)內(nèi)容，但編寫這個內(nèi)容的主要目的是增大學(xué)生的知識面，讓學(xué)生了解一些物理知識在實際中的應(yīng)用，因而教學(xué)中只要求對多普勒效應(yīng)做定性的分析說明，不宜過多引申；為了幫助學(xué)生理解多普勒效應(yīng)，教學(xué)中應(yīng)多舉一些例子，結(jié)合學(xué)生的實際進(jìn)行講解；對于多普勒效應(yīng)的應(yīng)用，可根據(jù)實際情況補充一些應(yīng)用實例，以開闊學(xué)生眼界和引起興趣。教學(xué)過程一、創(chuàng)設(shè)情境 引入新課先請同學(xué)們觀看一

3、段錄相片段：火車?yán)懫芽焖偻ㄟ^觀察者時的情境接著讓學(xué)生敘述火車從遠(yuǎn)處駛向觀察者和從觀察者遠(yuǎn)離而去兩種情況下汽笛聲的變化情況快速駛來時汽笛聲調(diào)變高，疾駛而去時汽笛聲調(diào)變低。引入新課：同是汽笛聲，為什么會產(chǎn)生兩種不同的現(xiàn)象呢？本節(jié)課我們就來探索這個現(xiàn)象背后的本質(zhì)規(guī)律。這樣的設(shè)計可以使學(xué)生親身感受到，多普勒效應(yīng)是我們生活中常見的一種現(xiàn)象，物理就在我們身邊，物理是有趣、有用的，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的熱情。二、溫故知新 建立概念要探索上述現(xiàn)象中的本質(zhì)規(guī)律，首先讓我們來明確兩個概念：一是波源的頻率；二是觀察者接收到的頻率。請同學(xué)們閱讀教材，然后師生共同總結(jié)。1、什么叫頻率？頻率就是振動物體在單位時間內(nèi)完成全

4、振動的次數(shù)； 2、什么叫波源的頻率？波源的頻率就是波源在單位時間內(nèi)完成全振動的次數(shù)，換句話說，就是波源單位時間內(nèi)發(fā)出的完全波的個數(shù)；3、什么叫觀察者接收的頻率？觀察者接收的頻率就是觀察者在單位時間內(nèi)接收到的完全波的個數(shù)。前面所說的聽到的火車汽笛聲調(diào)發(fā)生變化的現(xiàn)象與哪種頻率有關(guān)呢？我們已經(jīng)知道，頻率越大聲調(diào)越高，頻率越小聲調(diào)越低，聲調(diào)是由人耳接收到的頻率決定的。當(dāng)火車快速迎面駛來時，我們聽到汽笛的聲調(diào)變高，說明什么問題？生答（略）。對！說明觀察者接收到的頻率變大；當(dāng)火車遠(yuǎn)離而去時，我們聽到汽笛的聲調(diào)變低，說明什么問題？生答（略）。對！說明觀察者接收到的頻率變小，這種現(xiàn)象就叫多普勒效應(yīng)。在這一現(xiàn)象

5、中，汽笛就是一個波源，并且這個波源跟觀察者之間有一種相對運動。請一位同學(xué)歸納一下什么叫多普勒效應(yīng)？生答：（略）對，如果波源和觀察者之間有相對運動時，觀察者接收到的頻率與波源的振動頻率不同，這種現(xiàn)象就叫多普勒效應(yīng)。“比較”是研究物理問題的基本方法之一。教學(xué)中通過對波源頻率與觀察者觀察到的頻率的比較，使學(xué)生自然地理解到，當(dāng)觀察者與波源之間有相對運動時，觀察者接收到的頻率就會跟波源的頻率發(fā)生差異，使學(xué)生自己建立起“多普勒效應(yīng)”的概念，符合建構(gòu)主義學(xué)說的要求，學(xué)生的印象最深刻。三、引導(dǎo)探究 揭示本質(zhì)那么，多普勒效應(yīng)是如何產(chǎn)生的呢？下面讓我們一起從理論上加以探索。1、 設(shè)波源相對介質(zhì)靜止，觀察者以速度v

6、向著波源方向運動：請大家先觀察大屏幕，體驗一下所說的情境。簡介波源、波的傳播、觀察者及其運動情況。假設(shè)某時刻觀察者在a處接收到波1，設(shè)經(jīng)過時間t，觀察者運動到b處接收到波2，則t即為觀察者觀察到的波的周期，由圖甲及運動學(xué)知識可得：v波t+vt= v波t所以，t=v波t/（v波+v），由t=1/得：=（v波+v）/ v波可見，當(dāng)觀察者向著波源運動時，觀察者觀測到的頻率增大，周期變小，聲調(diào)變高。2、設(shè)波源相對介質(zhì)靜止，觀察者以速度v遠(yuǎn)離波源方向運動：如圖乙所示，（1）當(dāng)vv波時，如圖丙所示設(shè)某時刻觀察者在a處接收到波2，經(jīng)過時間t，觀察者運動到達(dá)b處時接收到波1，則t即為觀察者觀測到的周期。同理有

7、：vt-v波t= v波t則t= v波t/（v-v波），由t=1/可知：=（v-v波）/ v波由此式可知：當(dāng)2v波v v波時， 2v波時， ，觀察者接收到的頻率大于波源的頻率，即聽到的聲調(diào)變高。3、設(shè)觀察者相對介質(zhì)靜止，波源相對觀察者以速度v運動時，由學(xué)生討論分析得出結(jié)論：（1）波源接近觀察者，觀察者接收到的頻率變大，對于聲波就是聲調(diào)變高；（2）波源遠(yuǎn)離觀察者，通常情況下（v v波）觀察者接收到的頻率變小，對于聲波就是聲調(diào)變低。（3）如果觀察者以大于波速的速度運動時，可參照上述（3）的情況進(jìn)行討論。通過以上三種情況的討論，從理論上分析了引起多普勒效應(yīng)的原因，使學(xué)生建立起分析物理問題的基本思維方法

8、，潛移默化地受到物理思想方法教育，為發(fā)展人的邏輯思維能力創(chuàng)造條件，這正是物理學(xué)對人類的重大貢獻(xiàn)之一。四、聯(lián)系實際 學(xué)以致用那么，多普勒效應(yīng)在實際生活、生產(chǎn)以及科學(xué)技術(shù)中有什么應(yīng)用呢？多讓學(xué)生舉例，師生共同提供實例，并簡述原理。應(yīng)用1、判斷火車行駛的方向和快慢：聽笛聲應(yīng)用2、判斷炮彈飛行的方向：聽尖叫聲應(yīng)用3、交通警察測車速：發(fā)射已知頻率的超聲波，比較反射波與發(fā)射波的頻率差異就可測出車速其實，多普勒效應(yīng)不只是聲波的特有現(xiàn)象，光波也會發(fā)生這種現(xiàn)象。當(dāng)光的頻率發(fā)生變化時，我們感覺到的現(xiàn)象什么？生答：光的顏色發(fā)生變化。因為頻率變大，光的顏色向紫光方向靠攏，我們把它稱為紫移；頻率變小，光的顏色向紅光方向

9、靠攏，我們把它稱為紅移。問題：如果一個光源以一定的速度向我們運動過來，我們看到的光的顏色會有什么變化？生答：（運用前面的知識進(jìn)行遷移）會向紫光方向變化，即發(fā)生紫移現(xiàn)象。問題：如果一個光源以一定的速度遠(yuǎn)離我們而去時，我們看到的光的顏色會有什么變化？生答：會發(fā)生紅移現(xiàn)象。應(yīng)用4、判斷遙遠(yuǎn)天體相對于地球的運動方向和速度：看天體發(fā)出的光發(fā)生了哪一種現(xiàn)象，如果是發(fā)生紅移，說明該天體遠(yuǎn)離我們而去；通過紅移的程度可以分析運動的速度大?。蝗绻前l(fā)生紫移，說明該天體是向著我們的地球運動而來，通過紫移的程度分析就可以知道運動速度的大小。天文觀測表明，幾乎所有遙遠(yuǎn)天體的光都是發(fā)生紅移現(xiàn)象，說明這些天體都在遠(yuǎn)離我們而

10、去，這正與宇宙形成的“大爆炸”理論相吻合，有力地支持了宇宙的起源學(xué)說“宇宙大爆炸理論”。應(yīng)用5、醫(yī)學(xué)上應(yīng)用多普勒診斷儀心臟和血流的病變情況多普勒效應(yīng)的這些應(yīng)用，使學(xué)生耳目一新，更增強了學(xué)生對物理學(xué)習(xí)的情感，激發(fā)了學(xué)習(xí)興趣，加強了物理與科學(xué)技術(shù)社會的聯(lián)系，明確了物理對科學(xué)技術(shù)與社會的發(fā)展所作出的重大貢獻(xiàn)。也增強了學(xué)生學(xué)好物理的決心和信心。五、課堂小結(jié) 形成定勢多普勒效應(yīng)是波的特有現(xiàn)象，所有的波動過程都會發(fā)生這種現(xiàn)象，除了以上講的聲波和光波外，還有電磁波。規(guī)律：當(dāng)觀察者與波源相互接近時，觀察者接收到的頻率變大，聲波音調(diào)變高，光波發(fā)生紫移；當(dāng)觀察者與波源相互遠(yuǎn)離時，觀察者接收到的頻率變小，聲波音調(diào)變低，光波發(fā)生紅移。課堂小結(jié)既是對本堂課的知識小結(jié)，更是對本堂課的規(guī)律和方法小結(jié)，是一次提升和深化。因此，課堂小結(jié)普遍注重系統(tǒng)知識、揭示規(guī)律、構(gòu)建懸念、拓展延伸。本課的小結(jié)突出了知識規(guī)律的提升。板