高中二年級上學期物理《多普勒效應》教學設(shè)計

第3章第5節(jié)多普勒效應教學設(shè)計課題多普勒效應單元3學科物理年級高二教材分析本節(jié)主要以聲波為例介紹多普勒效應。聲波的多普勒效應比較常見，但是學生對相關(guān)概念比較陌生，也缺少對此類現(xiàn)象的關(guān)注。教材以教護車鳴笛聲音調(diào)的變化為情境，引導學生關(guān)注生活現(xiàn)象，用物理眼光審視生活現(xiàn)象。觀察者與波源之間發(fā)生相對運動時，會產(chǎn)生多普勒效應。要理解多普勒效應，應主要關(guān)注以下兩個方面:一方面是相對運動與運動的區(qū)別，另一方面是音調(diào)與音量的區(qū)別。教材只對多普勒效應作定性的分析說明，使學生對多普勒效應有初步的了解，教學中不宜作過多的定量推導。多普勒效應在生活中普遍存在，隨著科學技術(shù)的發(fā)展，它的應用日益廣泛，應結(jié)合實際給學生多作介紹，拓展學生的視野，認識到科學、技術(shù)、社會和環(huán)境之間存在的相互聯(lián)系。教學目標與核心素養(yǎng)物理觀念：通過實驗認識多普勒效應?？茖W思維：能解釋多普勒效應產(chǎn)生的原因?？茖W探究：能用多普勒效應解釋有關(guān)問題?？茖W態(tài)度與責任：培養(yǎng)學生善于發(fā)現(xiàn)生活中物理規(guī)律的習慣，養(yǎng)成嚴謹?shù)目茖W態(tài)度。重點能解釋多普勒效應產(chǎn)生的原因。能用多普勒效應解釋有關(guān)問題。難點能解釋多普勒效應產(chǎn)生的原因。能用多普勒效應解釋有關(guān)問題。教學過程教學環(huán)節(jié)教師活動學生活動設(shè)計意圖導入新課仔細聽急救車的鳴笛聲，你會發(fā)現(xiàn)一個現(xiàn)象：當車從你身邊疾馳而過的時候，鳴笛的音調(diào)會由高變低。這到底是怎么回事？體會生活中的現(xiàn)象，初步接觸多普勒效應。從生活中的實際情景出發(fā)，從學生了解的情景入手，吸引學生注意力，提高學生的參與度。講授新課一、多普勒效應(Dopplereffect)1、現(xiàn)象(1842年發(fā)現(xiàn))：當汽車向你駛來時，感覺音調(diào)變高；當汽車離你遠去時，感覺音調(diào)變低。2、音調(diào)：由頻率決定，頻率越高音調(diào)越高，頻率越低音調(diào)越低。3、多普勒效應：由于波源和觀察者之間有相對運動，使觀察者感到頻率變化的現(xiàn)象叫做多普勒效應。注意：頻率由聲源決定，實際頻率并沒有變化。思考1：三種情況下經(jīng)過觀察者的人數(shù)分別是多少？思考2：請解釋列車鳴笛聲變化的原因思考3：固定在振動片上的金屬絲周期性觸動水面可以形成水波。當振動片在水面上移動時拍得一幅如圖所示的照片，顯示出此時波的圖樣。由照片是否可知，振動片正在向圖中哪個方向移動？單位時間內(nèi)是水波槽左邊接收完全波個數(shù)多還是右邊接收完全波個數(shù)多？二、多普勒效應的成因1、波源和觀察者沒有相對運動時單位時間內(nèi)波源發(fā)出幾個完全波，觀察者在單位時間內(nèi)就接收到幾個完全波，故觀察者接收到的頻率等于波源的頻率。2、觀察者與波源的相對距離減小時觀察者在單位時間內(nèi)接收到的完全波的個數(shù)增多，即接收到的頻率增大。3、觀察者與波源的相對距離增大時觀察者在單位時間內(nèi)接收到的完全波的個數(shù)減少，即接收到的頻率減小。三、多普勒效應的應用多普勒效應是波動過程共有的特征，一切波（如電磁波和光波）都能發(fā)生多普勒效應。應用1、雷達測速儀：交通警察向行進中的汽車發(fā)射一個已知頻率的電磁波（通常是紅外線），波被運動的汽車反射回來時，接收到的頻率發(fā)生變化，由此可指示汽車的速度。應用2、有經(jīng)驗的鐵路工人可以從火車的汽笛聲判斷火車的運動方向和快慢；有經(jīng)驗的戰(zhàn)士可以從炮彈飛行時的尖叫聲判斷飛行的炮彈是接近還是遠去。應用3、用多普勒效應測量其它星系向著還是遠離地球運動的速率。宇宙中的星球都在不停地運動．測量星球上某些元素發(fā)出的光波的頻率，然后跟地球上這些元素靜止時發(fā)光的頻率對照，就可以算出星球靠近或遠離我們的速度。應用4、臨床上應用：彩色多普勒超聲診斷系統(tǒng)醫(yī)生向人體內(nèi)發(fā)射頻率已知的超聲波，超聲波被血管中的血流反射后又被儀器接收，測出反射波的頻率變化，就能知道血流的速度．這種方法俗稱“彩超”，可以檢查心臟、大腦和眼底血管的病變。課堂練習2、公路巡警開車在高速公路上以100km/h的恒定速度巡查，在同一車道上巡警車向前方的一輛轎車發(fā)出一個已知頻率的電磁波，如果該電磁波被轎車反射回來時，警車接收到的電磁波頻率比發(fā)出時低。(1)此現(xiàn)象屬于 ()A．波的衍射B．波的干涉C．多普勒效應 D．波的反射(2)若該路段限速為100km/h，則轎車是否超速？(3)若轎車以20m/s的速度行進，反射回的頻率應怎樣變化？解析：(1)巡警車接收到的電波頻率比發(fā)出時低，此現(xiàn)象為多普勒效應。(2)因警車接收到的頻率低，由多普勒效應知警車與轎車在相互遠離，而警車車速恒定又在后面，可判斷轎車車速比警車車速大，故該車超速。(3)若該車以20m/s的速度行進時，此時警車與轎車在相互靠近，由多普勒效應知反射回的頻率應偏高。答案：（1）C(2)超速(3)偏高學習多普勒效應的概念。參與課堂小實驗，并描述所聽到的聲音的變化。讓學生模擬多普勒效應。嘗試用所學習到的多普勒效應解釋列車鳴笛聲變化的原因。觀察圖樣，思考振動片的移動方向和現(xiàn)象的產(chǎn)生原因?？偨Y(jié)當波源和觀察者發(fā)生相對運動的時候，接收到的頻率并未發(fā)生變化。完成課堂練習。了解多普勒效應在科技生活中的應用。完成課堂練習。讓學生參與課堂制作，充分發(fā)揮學生的主動性。并引導學生積極參與課堂思考。用多普勒效應解釋生活中的現(xiàn)象。讓學生更進一步的理解多普勒效應。更直觀的讓學生理解，在和振源有相對運動的位置的地方，接收到的頻率會發(fā)生變化。此處應注意引導學生思考振源的頻率是否發(fā)生變化。通過課堂練習，進一步理解多普勒效應。了解物理知識在現(xiàn)實生活中的應用，加強知識與現(xiàn)實科技生活的銜接。拓展提高1、(2020·江蘇省揚州中學高二下學期期中)如圖表示產(chǎn)生機械波的波源O做勻速運動的情況下，某一時刻在介質(zhì)平面中的情形，圖中的圓表示波峰。(1)該圖表示的是 ()A．干涉現(xiàn)象 B．衍射現(xiàn)象C．反射現(xiàn)象 D．多普勒效應(2)波源正在移向 ()A．A點 B．B點C．C點 D．D點(3)觀察到波的頻率最低的點是 ()A．A點 B．B點C．C點 D．D點解析：(1)該圖表示的是多普勒效應，正確的選項為D。(2)從波長變化情況來看，波源正在移