2024-2025學(xué)年高中物理第十二章機(jī)械波5多普勒效應(yīng)教案新人教版選修3-4

PAGE1-多普勒效應(yīng)一、教材分析《多普勒效應(yīng)》是人教版中學(xué)物理選修3-4《機(jī)械波》第12章第5節(jié)的教學(xué)內(nèi)容，本節(jié)課為一個(gè)課時(shí)，主要學(xué)習(xí)波的一種現(xiàn)象多普勒效應(yīng)。二、教學(xué)目標(biāo)1.學(xué)問目標(biāo)（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)，知道產(chǎn)生多普勒效應(yīng)的條件和原理。（3）．了解多普勒效應(yīng)的一些應(yīng)用．2.實(shí)力目標(biāo)（1）．通過對(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）．通過對(duì)多普勒效應(yīng)的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生定性的能分析其原理3.情感目標(biāo)通過對(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)，樹立正確的學(xué)習(xí)觀．三、重點(diǎn)難點(diǎn)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)生條件和本質(zhì)；難點(diǎn)：1．波源的頻率與視察者接收到的頻率的區(qū)分.2．理解多普勒效應(yīng)產(chǎn)生條件和本質(zhì)。四、學(xué)情分析本節(jié)內(nèi)容較為抽象，但是和實(shí)際生活聯(lián)系的比較親密，學(xué)生應(yīng)當(dāng)是比較簡(jiǎn)潔感知和駕馭的。五、教學(xué)方法1．通過多媒體課件演示激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的愛好，培育學(xué)生視察實(shí)力，和從物理現(xiàn)象入手，通過理論演繹和物理模型驗(yàn)證探討物理問題的方法。2．通過對(duì)物理問題的分析論證培育學(xué)生勤于思索的習(xí)慣和利用物理模型分析問題的實(shí)力。3．通過多普勒效應(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。六、課前打算2、學(xué)生打算：把導(dǎo)學(xué)案的課前預(yù)習(xí)內(nèi)容做完整并且核對(duì)答案。3、老師的打算：多媒體課件制作，課前預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)案，課內(nèi)探究導(dǎo)學(xué)案，課后延長(zhǎng)拓展導(dǎo)學(xué)案。七、課時(shí)支配一個(gè)課時(shí)八、教學(xué)過程：【引入新課】同學(xué)們，在前面我們學(xué)習(xí)了很多關(guān)于波的學(xué)問，例如，波的干涉、衍射是一切波特有的現(xiàn)象，今日我們?cè)趤韺W(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)。【溫故知新】1)聲音是如何產(chǎn)生的？由于聲帶的振動(dòng)2）我們是如何聽到聲音的?耳膜接收聲波3）請(qǐng)一位同學(xué)唱C大調(diào)的do、re、mi……讓大家感覺音調(diào)的變更問：同學(xué)們聽出音調(diào)是如何變更的？音調(diào)在上升回憶初中所學(xué)學(xué)問音調(diào)由什么確定？頻率樂律C調(diào)音節(jié)中各音的頻率唱名doremifasollasido（高）f/Hz264297330352396440495528【演示試驗(yàn)】蜂鳴器音調(diào)的變更；若效果不好視頻補(bǔ)充讓學(xué)生思索什么時(shí)候音調(diào)變高/變低【問題】生活中有無(wú)類似的現(xiàn)象？學(xué)生舉例：行駛中的汽車?guó)Q笛；火車?guó)Q笛進(jìn)站等【錄像】行駛中鳴笛的汽車和火車?！締栴}】回憶試驗(yàn)和錄像，在什么條件下，我們聽到聲音的頻率會(huì)發(fā)生變更？相對(duì)運(yùn)動(dòng)。介紹這一現(xiàn)象是奧地利科學(xué)家多普勒在1842年提出并作出說明的，因此叫做多普勒效應(yīng)?！拘抡n】多普勒效應(yīng)內(nèi)容：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)．2、波源的頻率：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)波源發(fā)出完全波的個(gè)數(shù)。3、接收到的頻率：視察者在單位時(shí)間內(nèi)接收到完全波的個(gè)數(shù)。二、多普勒效應(yīng)成因分析【問題】多普勒效應(yīng)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(wú)想過，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？下面我們就共同來探究多普勒效應(yīng)的形成緣由。【問題】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?！締栴}】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？下面我們就通過探討這幾種狀況下的普勒效應(yīng)來探究其成因。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4Hz，即波源每秒發(fā)出4個(gè)完全波，即視察者每秒接收4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4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2個(gè)，為6個(gè)，即視察者接收到的頻率增大．【課件展示】3.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2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。CSCSAB【試驗(yàn)驗(yàn)證】水波的多普勒效應(yīng)。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)?！窘Y(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，又通過理論分析和試驗(yàn)驗(yàn)證說明了多普勒效應(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。三、多普勒效應(yīng)的應(yīng)用【問題】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．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。2．彩超：【問題】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)問說明測(cè)速的原理原理：交通警察向行進(jìn)中的汽車放射一個(gè)已知頻率的電磁波（一般是紅外線），波被運(yùn)動(dòng)的汽車反射回來時(shí)，接收到的頻率發(fā)生變更，由此可指示汽車的速度.3．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“彩超”，可以檢查心臟、大腦和眼底血管的病變．【視頻】4．在20世紀(jì)初，科學(xué)家們發(fā)覺很多星系的譜線有“紅移現(xiàn)象”，所謂“紅移現(xiàn)象”，就是整個(gè)光譜結(jié)構(gòu)向光譜紅色的一端偏移，這種現(xiàn)象可以用多普勒效應(yīng)加以說明：由于星系遠(yuǎn)離我們運(yùn)動(dòng)，接收到的星光的頻率變小，譜線就向頻率變?。床ㄩL(zhǎng)變大）的紅端移動(dòng)．科學(xué)家從紅移的大小還可以算出這種遠(yuǎn)離運(yùn)動(dòng)的速度．這種現(xiàn)象，是證明宇宙在膨脹的一個(gè)有力證據(jù)．板書設(shè)計(jì)一、多普勒效應(yīng)1．內(nèi)容：由于波源和視察者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使視察者接受到的頻率發(fā)生變更的現(xiàn)象。叫做多普勒效應(yīng)。2．兩個(gè)概念：波源頻率：波源在單位時(shí)間內(nèi)發(fā)出的完全波的