2024-2025學年高中物理第二章機械波6多普勒效應教案教科版選修3-4

PAGE6-多普勒效應章節(jié)選修3－4其次章第六節(jié)課型新授課教學目標知識與技能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，知道它是波源與視察者之間有相對運動時產(chǎn)生的現(xiàn)象。3．了解多普勒效應的一些應用．過程與方法1．通過試驗、多媒體課件演示激發(fā)學生學習物理的愛好，培育學生視察實力，和從物理現(xiàn)象入手，通過理論演繹和試驗驗證探討物理問題的方法。2．通過對物理問題的分析論證培育學生勤于思索的習慣和分析問題的實力。3．通過多普勒效應應用的學習，培育學生查閱資料和整理資料的實力。情感看法與價值觀1．通過對多普勒效應的學習，讓學生體會到物理源于生活又服務于生活。2．通過對多普勒效應的探究性學習，激發(fā)學生的合作意識和創(chuàng)新意識，樹立正確的學習觀．重點1.知道波源的頻率與視察者接收到的頻率的區(qū)分.2.多普勒效應的定義及產(chǎn)生條件；難點1．波源的頻率與視察者接收到的頻率的區(qū)分.2．對多普勒效應成因的探究論證。教具課件、模擬試驗、動畫教學環(huán)節(jié)教學過程老師調(diào)控和學生活動新課引入新課教學課堂小結同學們，在前面我們學習了很多關于波的學問，例如，波的干涉、衍射是一切波特有的現(xiàn)象，今日我們在來學習另外一種有關波的物理現(xiàn)象。請視察下面的試驗?！緞赢嬔菔尽?)火車靜止,學生聽聲音有無變更;2)貨車運動前后,學生留意聽聲音有無變更.【問題】生活中有無類似的現(xiàn)象？【問題】音調(diào)的凹凸由什么確定?【問題】回憶試驗和錄像，在什么條件下，我們聽到聲音的頻率會發(fā)生變更？【引入新課】這種由于聲源和視察者之間有相對運動，使視察者感到頻率變更的現(xiàn)象叫做多普勒效應．【板書】多普勒效應這一現(xiàn)象是奧地利科學家多普勒在1842年提出并作出說明的，因此叫做多普勒效應。（一）多普勒效應成因分析【問題】多普勒效應是生活中常見的一種現(xiàn)象，在平常我們也視察到了這種現(xiàn)象，那么大家有無想過，為什么會產(chǎn)生多普勒效應，在產(chǎn)生多普勒現(xiàn)象時有無可以遵循的物理規(guī)律存在？下面我們就共同來探究多普勒效應的形成緣由?！締栴}】在多普勒效應中，視察者感受到聲音的頻率發(fā)生了變更，那么，人耳聽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，向外發(fā)出一個波長的波，頻率表示單位時間內(nèi)完成的全振動的次數(shù)．因此波源的頻率等于單位時間內(nèi)波源發(fā)出的完全波的個數(shù)；視察者的接受到的頻率：單位時間接收到的完全波的個數(shù)的?！締栴}】多普勒效應是由于波源和視察者之間有相對運動產(chǎn)生的，那么波源的頻率和視察者的頻率二者與運動有什么關系？實際的多普勒效應比較困難，我們只探討最簡潔的現(xiàn)象，即當波源和視察者在同一條直線上的相對運動時的狀況。【問題】那么在同一條直線上視察者和波源的運動狀況可能有哪些？下面我們就通過探討這幾種狀況下的普勒效應來探究其成因。1．當波源S和視察者A都相對介質(zhì)都靜止，即二者沒有相對運動時：【課件展示】：聲波每完成一次全振動向外傳播一個波長的球面波。從聲波傳到視察者計時，假設波源頻率為20Hz，即波源每秒發(fā)出20個完全波，這20個完全波通過視察者的時間為1S，即視察者每秒接收20個完全波，結論：不發(fā)生多普勒效應。2．當波源S相對介質(zhì)不動，視察者A相對介質(zhì)運動時：①波源相對介質(zhì)不動，視察者靠近波源運動時；情景同前，假設視察者在1s內(nèi)由A運動到B點，則波源在1s內(nèi)發(fā)出完全波的個數(shù)仍為20個不變，但視察者在1s內(nèi)接收到的完全波的個數(shù)增多，即視察者接收到的頻率增大．【課件展示】②波源相對介質(zhì)不動，視察者遠離波源運動時；如1s視察者從A點運動到C點，波源頻率不變，視察者接受到19個完全波，視察者單位時間內(nèi)接收到的完全波的個數(shù)削減，即接收到的頻率減?。?．視察者A相對介質(zhì)不動，波源S相對介質(zhì)運動。（即試驗演示的情景）請學生分析緣由?！菊n件展示】老師：波源和視察者均相對運動的狀況比較困難，課上不作探討。有愛好的同學課下可以思索。請同學們依據(jù)前面的探討對多普勒效應進行總結?！窘Y論】當波源與視察者有相對運動時，假如二者相互接近，視察者接收到的頻率增大；假如二者遠離，視察者接收到的頻率減?。玖粢狻吭诙嗥绽招?，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運動，視察者感到頻率發(fā)生了變更．同學們，在前面我們通過試驗，視察到了聲波的多普勒現(xiàn)象，提出了多普勒效應的概念，又通過理論分析和試驗驗證說明了多普勒效應的成因，得出了多普勒效應的定性規(guī)律。這便是探討物理現(xiàn)象和規(guī)律的基本的科學方法。事實上多普勒效應是波動過程共有的特征，不僅機械波，電磁波和光波也會發(fā)生多普勒效應。物理規(guī)律源于生活和探討，又能為我們的所應用，假如你作為一個探討者，你認為多普勒效應能在哪些方面做出貢獻？【老師引導】接收頻率與相對運動的速度通過推導可建立定量關系，因此依據(jù)多普勒效應不僅可以推斷速度的方向，也可以測定速度的大小。（二）多普勒效應的應用【問題】請舉出你所知道的生活中有關多普勒效應的應用有哪些？1．（定量）依據(jù)汽笛聲推斷火車的運動方向和快慢，以炮彈飛行的尖叫聲推斷炮彈的飛行方向等．2．測速：例如，交警用的雷達測速儀、用光的多普勒效應測天體的速度、多普勒水流測速儀?！疽曨l】【問題】前面我們已經(jīng)了解了多普勒效應的成因，現(xiàn)在你能否利用所學的學問說明測速的原理原理：交通警察向行進中的汽車放射一個已知頻率的電磁波（一般是微波），波被運動的汽車反射回來時，接收到的頻率發(fā)生變更，由此可指示汽車的速度.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，測出反射波的頻率變更，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．【問題】通過這節(jié)可的學習，你學到了哪些學問，有什么感受？多普勒效應是波的一種特別現(xiàn)象。兩者相互靠近，接收到的平率增大，反正則減小。［學生敘述聽到的聲音狀況］1）靜止時，聽不到聲音的變更；2）波源靠近時，聲音變得尖銳(音調(diào)變高)；波源遠離時，聲音變得低沉(音調(diào)變低).學生舉例：行駛中的汽車鳴笛；火車鳴笛進站；飛機起飛等。音調(diào)的凹凸由聲源頻率的確定，頻率越高，音調(diào)越高。學生：相對運動。學生的反應：？師生探討、建立概念：學生講解并描述聲源的頻率和視察者的頻率。學生探討：波的頻率由波源自身的振動確定，與波源是否運動無關。心中存疑：視察者接收到的頻率發(fā)與運動有關系。緣由是什么？[學生思索]：四種狀況：1）波源和視察者均靜止；2）波源不動，視察者運動；3）波源運動，視察者不動；4）波源和視察者均運動。【學生視察，小結：】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有變更，聽到的是“原聲原調(diào)”．【學生視察、探討、小結】在這種狀況下，由于視察者自身的運動，導致視察者接收到的頻率會變更．變更規(guī)律：視察者靠近波源，接收頻率變大；遠離波源，接收頻率變小?！緦W生探討】可能有兩種說明：接收頻率的變更是由于波源運動造成的，波面仍是同心圓。（錯誤）由于波源的運動，沿運動方向波被壓縮（波長變短），背離運動方向波被拉長（波長變長）?？勺寣W生畫圖。依據(jù)，同種介質(zhì)中波速不變，是波長的變更導致了接收頻率發(fā)生變更。猶如，當視察者在波源右邊時，單位時間接收到的完全波的個數(shù)增加，即接收頻率增大；當視察者在波源左方C點時，單位時間內(nèi)接收到的完全波的個數(shù)減小，即接收頻率減小。學生總結。學生思索、溝通、回答：接收頻率的變更與速度之間的定性關系，由頻率變更可知速度運動的方向。學生探討、溝通：作業(yè)思索題：視察者不動，聲源以超音速靠近視察者時的物理情景。（超音速飛機）2．多普勒效應在當代生活中有非常廣泛的應用，課上我們只是介紹了一部分。課下請同學們通過多種途徑調(diào)查多普勒效應的應用都滲透到哪些領域，并從中選出一個你最感愛好的應用做進