2024-2025學(xué)年高中物理第二章機(jī)械波6多普勒效應(yīng)教案教科版選修3-4

PAGE6-多普勒效應(yīng)章節(jié)選修3－4其次章第六節(jié)課型新授課教學(xué)目標(biāo)知識(shí)與技能1．知道波源的頻率與視察者接收到的頻率的區(qū)分．2．知道什么是多普勒效應(yīng)，知道它是波源與視察者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的現(xiàn)象。3．了解多普勒效應(yīng)的一些應(yīng)用．過(guò)程與方法1．通過(guò)試驗(yàn)、多媒體課件演示激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的愛(ài)好，培育學(xué)生視察實(shí)力，和從物理現(xiàn)象入手，通過(guò)理論演繹和試驗(yàn)驗(yàn)證探討物理問(wèn)題的方法。2．通過(guò)對(duì)物理問(wèn)題的分析論證培育學(xué)生勤于思索的習(xí)慣和分析問(wèn)題的實(shí)力。3．通過(guò)多普勒效應(yīng)應(yīng)用的學(xué)習(xí)，培育學(xué)生查閱資料和整理資料的實(shí)力。情感看法與價(jià)值觀1．通過(guò)對(duì)多普勒效應(yīng)的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生體會(huì)到物理源于生活又服務(wù)于生活。2．通過(guò)對(duì)多普勒效應(yīng)的探究性學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生的合作意識(shí)和創(chuàng)新意識(shí)，樹(shù)立正確的學(xué)習(xí)觀．重點(diǎn)1.知道波源的頻率與視察者接收到的頻率的區(qū)分.2.多普勒效應(yīng)的定義及產(chǎn)生條件；難點(diǎn)1．波源的頻率與視察者接收到的頻率的區(qū)分.2．對(duì)多普勒效應(yīng)成因的探究論證。教具課件、模擬試驗(yàn)、動(dòng)畫(huà)教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)過(guò)程老師調(diào)控和學(xué)生活動(dòng)新課引入新課教學(xué)課堂小結(jié)同學(xué)們，在前面我們學(xué)習(xí)了很多關(guān)于波的學(xué)問(wèn)，例如，波的干涉、衍射是一切波特有的現(xiàn)象，今日我們?cè)趤?lái)學(xué)習(xí)另外一種有關(guān)波的物理現(xiàn)象。請(qǐng)視察下面的試驗(yàn)?！緞?dòng)畫(huà)演示】1)火車(chē)靜止,學(xué)生聽(tīng)聲音有無(wú)變更;2)貨車(chē)運(yùn)動(dòng)前后,學(xué)生留意聽(tīng)聲音有無(wú)變更.【問(wèn)題】生活中有無(wú)類(lèi)似的現(xiàn)象？【問(wèn)題】音調(diào)的凹凸由什么確定?【問(wèn)題】回憶試驗(yàn)和錄像，在什么條件下，我們聽(tīng)到聲音的頻率會(huì)發(fā)生變更？【引入新課】這種由于聲源和視察者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使視察者感到頻率變更的現(xiàn)象叫做多普勒效應(yīng)．【板書(shū)】多普勒效應(yīng)這一現(xiàn)象是奧地利科學(xué)家多普勒在1842年提出并作出說(shuō)明的，因此叫做多普勒效應(yīng)。（一）多普勒效應(yīng)成因分析【問(wèn)題】多普勒效應(yīng)是生活中常見(jiàn)的一種現(xiàn)象，在平常我們也視察到了這種現(xiàn)象，那么大家有無(wú)想過(guò)，為什么會(huì)產(chǎn)生多普勒效應(yīng)，在產(chǎn)生多普勒現(xiàn)象時(shí)有無(wú)可以遵循的物理規(guī)律存在？下面我們就共同來(lái)探究多普勒效應(yīng)的形成緣由?！締?wèn)題】在多普勒效應(yīng)中，視察者感受到聲音的頻率發(fā)生了變更，那么，人耳聽(tīng)到的聲音的頻率與聲源的頻率相同嗎？聲源的頻率：聲源完成一次全振動(dòng)，向外發(fā)出一個(gè)波長(zhǎng)的波，頻率表示單位時(shí)間內(nèi)完成的全振動(dòng)的次數(shù)．因此波源的頻率等于單位時(shí)間內(nèi)波源發(fā)出的完全波的個(gè)數(shù)；視察者的接受到的頻率：?jiǎn)挝粫r(shí)間接收到的完全波的個(gè)數(shù)的?！締?wèn)題】多普勒效應(yīng)是由于波源和視察者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的，那么波源的頻率和視察者的頻率二者與運(yùn)動(dòng)有什么關(guān)系？實(shí)際的多普勒效應(yīng)比較困難，我們只探討最簡(jiǎn)潔的現(xiàn)象，即當(dāng)波源和視察者在同一條直線上的相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)的狀況。【問(wèn)題】那么在同一條直線上視察者和波源的運(yùn)動(dòng)狀況可能有哪些？下面我們就通過(guò)探討這幾種狀況下的普勒效應(yīng)來(lái)探究其成因。1．當(dāng)波源S和視察者A都相對(duì)介質(zhì)都靜止，即二者沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)：【課件展示】：聲波每完成一次全振動(dòng)向外傳播一個(gè)波長(zhǎng)的球面波。從聲波傳到視察者計(jì)時(shí)，假設(shè)波源頻率為20Hz，即波源每秒發(fā)出20個(gè)完全波，這20個(gè)完全波通過(guò)視察者的時(shí)間為1S，即視察者每秒接收20個(gè)完全波，結(jié)論：不發(fā)生多普勒效應(yīng)。2．當(dāng)波源S相對(duì)介質(zhì)不動(dòng)，視察者A相對(duì)介質(zhì)運(yùn)動(dòng)時(shí)：①波源相對(duì)介質(zhì)不動(dòng)，視察者靠近波源運(yùn)動(dòng)時(shí)；情景同前，假設(shè)視察者在1s內(nèi)由A運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，則波源在1s內(nèi)發(fā)出完全波的個(gè)數(shù)仍為20個(gè)不變，但視察者在1s內(nèi)接收到的完全波的個(gè)數(shù)增多，即視察者接收到的頻率增大．【課件展示】②波源相對(duì)介質(zhì)不動(dòng)，視察者遠(yuǎn)離波源運(yùn)動(dòng)時(shí)；如1s視察者從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)，波源頻率不變，視察者接受到19個(gè)完全波，視察者單位時(shí)間內(nèi)接收到的完全波的個(gè)數(shù)削減，即接收到的頻率減?。?．視察者A相對(duì)介質(zhì)不動(dòng)，波源S相對(duì)介質(zhì)運(yùn)動(dòng)。（即試驗(yàn)演示的情景）請(qǐng)學(xué)生分析緣由?！菊n件展示】老師：波源和視察者均相對(duì)運(yùn)動(dòng)的狀況比較困難，課上不作探討。有愛(ài)好的同學(xué)課下可以思索。請(qǐng)同學(xué)們依據(jù)前面的探討對(duì)多普勒效應(yīng)進(jìn)行總結(jié)。【結(jié)論】當(dāng)波源與視察者有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，假如二者相互接近，視察者接收到的頻率增大；假如二者遠(yuǎn)離，視察者接收到的頻率減小．【留意】在多普勒效應(yīng)中，波源的頻率是不變更的，只是由于波源和視察者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，視察者感到頻率發(fā)生了變更．同學(xué)們，在前面我們通過(guò)試驗(yàn)，視察到了聲波的多普勒現(xiàn)象，提出了多普勒效應(yīng)的概念，又通過(guò)理論分析和試驗(yàn)驗(yàn)證說(shuō)明了多普勒效應(yīng)的成因，得出了多普勒效應(yīng)的定性規(guī)律。這便是探討物理現(xiàn)象和規(guī)律的基本的科學(xué)方法。事實(shí)上多普勒效應(yīng)是波動(dòng)過(guò)程共有的特征，不僅機(jī)械波，電磁波和光波也會(huì)發(fā)生多普勒效應(yīng)。物理規(guī)律源于生活和探討，又能為我們的所應(yīng)用，假如你作為一個(gè)探討者，你認(rèn)為多普勒效應(yīng)能在哪些方面做出貢獻(xiàn)？【老師引導(dǎo)】接收頻率與相對(duì)運(yùn)動(dòng)的速度通過(guò)推導(dǎo)可建立定量關(guān)系，因此依據(jù)多普勒效應(yīng)不僅可以推斷速度的方向，也可以測(cè)定速度的大小。（二）多普勒效應(yīng)的應(yīng)用【問(wèn)題】請(qǐng)舉出你所知道的生活中有關(guān)多普勒效應(yīng)的應(yīng)用有哪些？1．（定量）依據(jù)汽笛聲推斷火車(chē)的運(yùn)動(dòng)方向和快慢，以炮彈飛行的尖叫聲推斷炮彈的飛行方向等．2．測(cè)速：例如，交警用的雷達(dá)測(cè)速儀、用光的多普勒效應(yīng)測(cè)天體的速度、多普勒水流測(cè)速儀?！疽曨l】【問(wèn)題】前面我們已經(jīng)了解了多普勒效應(yīng)的成因，現(xiàn)在你能否利用所學(xué)的學(xué)問(wèn)說(shuō)明測(cè)速的原理原理：交通警察向行進(jìn)中的汽車(chē)放射一個(gè)已知頻率的電磁波（一般是微波），波被運(yùn)動(dòng)的汽車(chē)反射回來(lái)時(shí)，接收到的頻率發(fā)生變更，由此可指示汽車(chē)的速度.彩超：醫(yī)生向人體內(nèi)放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(cè)出反射波的頻率變更，就能知道血流的速度．這種方法俗稱(chēng)“彩超”，可以檢查心臟、大腦和眼底血管的病變．【問(wèn)題】通過(guò)這節(jié)可的學(xué)習(xí)，你學(xué)到了哪些學(xué)問(wèn)，有什么感受？多普勒效應(yīng)是波的一種特別現(xiàn)象。兩者相互靠近，接收到的平率增大，反正則減小。［學(xué)生敘述聽(tīng)到的聲音狀況］1）靜止時(shí)，聽(tīng)不到聲音的變更；2）波源靠近時(shí)，聲音變得尖銳(音調(diào)變高)；波源遠(yuǎn)離時(shí)，聲音變得低沉(音調(diào)變低).學(xué)生舉例：行駛中的汽車(chē)?guó)Q笛；火車(chē)?guó)Q笛進(jìn)站；飛機(jī)起飛等。音調(diào)的凹凸由聲源頻率的確定，頻率越高，音調(diào)越高。學(xué)生：相對(duì)運(yùn)動(dòng)。學(xué)生的反應(yīng)：？師生探討、建立概念：學(xué)生講解并描述聲源的頻率和視察者的頻率。學(xué)生探討：波的頻率由波源自身的振動(dòng)確定，與波源是否運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)。心中存疑：視察者接收到的頻率發(fā)與運(yùn)動(dòng)有關(guān)系。緣由是什么？[學(xué)生思索]：四種狀況：1）波源和視察者均靜止；2）波源不動(dòng)，視察者運(yùn)動(dòng)；3）波源運(yùn)動(dòng)，視察者不動(dòng)；4）波源和視察者均運(yùn)動(dòng)?！緦W(xué)生視察，小結(jié)：】視察者接收到的頻率等于波源的頻率，因此視察者接收到的波的頻率沒(méi)有變更，聽(tīng)到的是“原聲原調(diào)”．【學(xué)生視察、探討、小結(jié)】在這種狀況下，由于視察者自身的運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致視察者接收到的頻率會(huì)變更．變更規(guī)律：視察者靠近波源，接收頻率變大；遠(yuǎn)離波源，接收頻率變小?！緦W(xué)生探討】可能有兩種說(shuō)明：接收頻率的變更是由于波源運(yùn)動(dòng)造成的，波面仍是同心圓。（錯(cuò)誤）由于波源的運(yùn)動(dòng)，沿運(yùn)動(dòng)方向波被壓縮（波長(zhǎng)變短），背離運(yùn)動(dòng)方向波被拉長(zhǎng)（波長(zhǎng)變長(zhǎng)）?？勺寣W(xué)生畫(huà)圖。依據(jù)，同種介質(zhì)中波速不變，是波長(zhǎng)的變更導(dǎo)致了接收頻率發(fā)生變更。猶如，當(dāng)視察者在波源右邊時(shí)，單位時(shí)間接收到的完全波的個(gè)數(shù)增加，即接收頻率增大；當(dāng)視察者在波源左方C點(diǎn)時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)接收到的完全波的個(gè)數(shù)減小，即接收頻率減小。學(xué)生總結(jié)。學(xué)生思索、溝通、回答：接收頻率的變更與速度之間的定性關(guān)系，由頻率變更可知速度運(yùn)動(dòng)的方向。學(xué)生探討、溝通：作業(yè)思索題：視察者不動(dòng)，聲源以超音速靠近視察者時(shí)的物理情景。（超音速飛機(jī)）2．多普勒效應(yīng)在當(dāng)代生活中有非常廣泛的應(yīng)用，課上我們只是介紹了一部分。課下請(qǐng)同學(xué)們通過(guò)多種途徑調(diào)查多普勒效應(yīng)的應(yīng)用都滲透到哪些領(lǐng)域，并從中選出一個(gè)你最感愛(ài)好的應(yīng)用做進(jìn)