高中物理人教版選修34《12.5多普勒效應(yīng)教案》

1、.125 多普勒效應(yīng)一、教學目的知道波源的頻率與觀察者接收到的頻率的區(qū)別知道什么是多普勒效應(yīng)，知道它是在波源與觀察者之間有相對運動時產(chǎn)生的現(xiàn)象理解一些它的應(yīng)用二、教學重點：多普勒效應(yīng)產(chǎn)生的原因三、教學方法：多媒體輔助教學四、教 具：計算機、大屏幕、多媒體教學課件五、教學過程：一引入新課我們在前面的討論中，波源和觀察者都是相對介質(zhì)靜止的，波源的頻率和觀察者感覺到的頻率是一樣的，假設(shè)波源或觀察者或它們兩者均相對介質(zhì)運動，那么觀察者感覺到的頻率和波源的真實頻率一般并不一樣，這種現(xiàn)象稱為多普勒效應(yīng)?；疖囘M站，笛聲較高，火車出站，笛聲較低，就是這種現(xiàn)象。二進展新課【板書】第5節(jié) 多普勒效應(yīng)一、多普勒效應(yīng)

2、為了便于研究，我們可分三種情況來討論多普勒效應(yīng)。設(shè)波速為v，觀察者運動速度為v人，波源運動速度為v源，均以介質(zhì)為參考系?！景鍟慷?、多普勒效應(yīng)成因【板書】1、波源相對介質(zhì)靜止，即v源=0，觀察者以速度v人相對介質(zhì)運動。設(shè)速度v=100m/s，波源頻率f=100Hz，那么周期T=0.01s，=Vt=1m。在波源、觀察者相對介質(zhì)靜止時，那么在t=1s里有100個波傳到觀察者A位置因為在一個周期內(nèi)波向前傳播一個波長，觀察者感覺到的頻率與波源頻率一樣。當波源不動，觀察者以v人=10m/s的速度向波源運動，那么在t=1s里，觀察者從A到B位置課本圖10-36，感受到的波的個數(shù)為：n=v+v人t=100+

3、10×1=110個，這樣觀察者感受到的頻率f=110Hz就比波源的頻率f=100Hz要高。假如觀察者遠離波源運動，那么在t=1s里，觀察者從A到C位置，感受到的波的個數(shù)為：n=v-v人t=100-10×1=90個，這樣觀察者感受到的頻率f=90Hz就比波源的頻率f=100Hz要低。同學們可以考慮一下，假如觀察者遠離波源的運動速度v人=100m/s或v人100m/s，那么觀察者感受到的頻率如何？他感覺到波源的位置有無變化？【板書】2、觀察者相對于介質(zhì)靜止，波源以速度v源相對介質(zhì)運動。課本圖10-37所示，設(shè)觀察者在A位置不動，波源以v源=10m/s的速度向觀察者運動，此時相對

4、觀察者來說波速為：v+v源=100+10=110m/s，因此觀察者在t=1s里感受到的波有110個，所以觀察者感受到的頻率f=110Hz就比波源的頻率f=100Hz要高。要注意的是，在波源運動的過程中，波速實際上并不改變，但在一樣的間隔 中卻多了10個完好的波，這是波在介質(zhì)中被均勻擠壓，使波長變短了的緣故，如圖10-26所示。同理，假如波源遠離觀察者，那么觀察者感受到的頻率就比波源的頻率要低。【板書】3、波源、觀察者同時相對介質(zhì)運動?？梢龑?dǎo)學生進展考慮討論，加深對多普勒效應(yīng)的理解。當波源與觀察者相對運動時，假如二者互相靠近，觀察者感覺到的頻率將增大；假如二者互相遠離，觀察者感覺到的頻率將減小。

5、三課件演示，課堂小結(jié)翻開計算機，演示“多普勒效應(yīng)教學課件通過課件演示，形象直觀地再現(xiàn)生活中的“多普勒效應(yīng)現(xiàn)象，給學生再次留下明晰直觀的印象，從而收到良好的教學效果。四課堂練習觀察者站在鐵道旁，一輛以某一速度運動的火車向觀察者迎面駛來，同時發(fā)出汽笛聲，下面判斷正確的選項是： A觀察者感受到汽笛生的的頻率越來越大 聲波的速度越來越大傳向觀察者的聲波的波長變短 傳向觀察者的聲波的波長變長答案：五作業(yè): 復(fù)習教材內(nèi)容。參考題：1、關(guān)于多普勒效應(yīng)，以下說法正確的選項是 A多普勒效應(yīng)是由于波的干預(yù)引起的多普勒效應(yīng)說明波源的頻率是變化的多普勒效應(yīng)是由于波源與觀察者之間的相對運動產(chǎn)生的 只有聲波才可以產(chǎn)生多普

6、勒效應(yīng)、當火車進站鳴笛時，我們可聽到的腔調(diào)越來越高 越來越消沉 變高 不知聲速和火車車速，不能判斷教學建議:、本節(jié)主要以聲波為例介紹多普勒效應(yīng)它比較常見，易于為學生承受，而且只對多普勒效應(yīng)做定性的分析說明，使學生對多普勒效應(yīng)有初步的理解，教學中要注意不宜引伸、多普勒效應(yīng)是在波源與觀察者之間有相對運動時產(chǎn)生的現(xiàn)象，這比波動現(xiàn)象又復(fù)雜了一些要理解多普勒效應(yīng)，學生必須先知道波源的頻率與觀察者接收到的頻率的區(qū)別，這是學習本節(jié)的關(guān)鍵課本結(jié)合示意圖重點說明了這一問題教學中可結(jié)合學生實際進展講解、本節(jié)有一“旁批，用“極端假設(shè)的方法，幫助學生想象觀察者遠離波源時，接收到的頻率減小的道理，以理解多普勒效應(yīng)，教學

7、中可引導(dǎo)學生考慮、多普勒效應(yīng)在現(xiàn)代消費和生活中有廣泛的應(yīng)用，除了課本中提到的，還可根據(jù)實際情況補充介紹一些應(yīng)用實例，以開闊眼界和引起興趣參考文章：高中?物理?第二冊中，增加了必學內(nèi)容多普勒效應(yīng)在日常生活和工程技術(shù)方面，多普勒效應(yīng)的應(yīng)用非常廣泛，如測定遙遠天體相對地球的運動速度，人造地球衛(wèi)星的運動情況，流體的流動，潛艇的速度，還可應(yīng)用于報警，檢查車速，醫(yī)學診斷等筆者在此對聲波的多普勒效應(yīng)討論簡介如下：一、什么是多普勒效應(yīng)在日常生活中，我們有過這樣的經(jīng)歷，在鐵路旁聽行駛中火車的汽笛聲，當火車鳴笛而來時，人們會聽到汽笛聲的音調(diào)變高相反，當火車鳴笛而去時，人們那么聽到汽笛聲的音調(diào)變低像這樣由于波源或觀

8、察者相對于介質(zhì)有相對運動時，觀察者所接收到的波頻率有所變化的現(xiàn)象就叫做多普勒效應(yīng)這種現(xiàn)象是奧地利物理學家多普勒18031853于1842年首先發(fā)現(xiàn)的，因此以他的名字命名二、多普勒效應(yīng)的演示實驗在上述火車鳴笛的例子中，實際上火車鳴笛的頻率并沒有改變，而是由于聲源和觀察者之間有相對運動，使人耳接收到聲音的頻率發(fā)生了變化，所以人耳聽到汽笛的音調(diào)發(fā)生了變化為了說明這個問題，我們可以用水波代替聲波都是機械波，做如下演示實驗 圖1在盛有清水的大水槽中，以一端粘有直徑約為8的石蠟球的細彈簧作為彈簧單振子，使單振子與水面接觸，如圖1所示假設(shè)使單振子沿豎直方向周期性地上下?lián)舸蛩妫@時，水面上就形成向四周傳播的

9、周期性同心圓波假設(shè)將振動著的單振子在水面上向右平移、便可看到從振源中心到右槽壁間的波紋變密、波長縮短，右壁接收圓波的頻率變大，而振源中心到左槽壁的波紋變疏，波長增大，左槽壁接收圓波的頻率變小，波形如圖2所示做該實驗時，水槽盡量大些，為減少反射波的影響，可用多層紗布條縫疊在一起，掛在水槽壁內(nèi)，以吸收傳到槽壁的圓波圖2該實驗儀器構(gòu)造簡單，易于取材，制作簡便，便于操作，直觀性強，可信度高，具有較好的實驗效果實驗結(jié)果說明，單振子振源本身的頻率并沒有改變，而是水槽壁接收者接收的水波的頻率發(fā)生了變化，這就與上述火車鳴笛的情況相類似了通過該實驗的演示，我們就不難理解波的多普勒效應(yīng)了三、聲波多普勒效應(yīng)的理論分

10、析結(jié)合教材的闡述，我們還知道，當波源與觀察者有相對運動時，假如二者互相接近，觀察者接收到波的頻率增大；假如二者遠離，觀察者接收到波的頻率減小對于這種變化關(guān)系，下面筆者由淺入深地分三種情況針對聲波做如下討論首先，設(shè)聲源速度為，接收者速度為B，表示聲波在介質(zhì)中的傳播速度，當聲源向接收者運動時，取正值，而背離接收者運動時，取負值；當觀察者向聲源運動時，B取正值，而背離聲源運動時，B取負值，波速總?cè)≌?聲源不動，觀察者以速度B相對于介質(zhì)運動，即S0、B0時如觀察者向著聲源運動，那么B0因觀察者以速度B迎向聲源運動，相當于波以速度B通過接收者單位時間內(nèi)接收到的波數(shù)就是接收到的頻率，即BBB1B該式說明

11、：當觀察者向聲源運動時，接收到的頻率為聲源頻率的1B倍；當觀察者背離聲源運動時，B0，那么，即觀察者接收到的頻率小于聲源的振動頻率讀者可自行分析當B時，會發(fā)生什么情況?2觀察者不動，聲源以速度相對于介質(zhì)運動，即0，0時圖3如聲源向著觀察者運動，這時0假定，因為聲速僅決定于介質(zhì)的性質(zhì)，與聲源的運動與否無關(guān)所以在一個周期T內(nèi)聲源在S點發(fā)出的振動向前傳播的間隔 等于波長如聲源不動，那么波形如圖3中實線所示；但假設(shè)聲源運動，那么在一個周期的時間內(nèi)聲源在波的傳播方向上通過一段路程T而到達S點，結(jié)果整個波形如圖3中點S、B間的虛線所示由于聲源做勻速運動，所以，波形無畸彎只是波長變小，其值為1所以觀察者在單

12、位時間內(nèi)接收到的波數(shù)為該式說明：當聲源向著觀察者運動時，觀察者接收的頻率是聲源頻率的倍如聲源背離觀察者運動，那么0，所以有，即觀察者接收到的頻率比聲源頻率降低了如今我們就不難明白前述火車相對觀察者運動時音調(diào)變化的本質(zhì)原因了從以上所討論的兩種情況中，我們不難看出，無論是接收者相對介質(zhì)運動還是聲源相對介質(zhì)運動，接收者接收到波的頻率的變化情況雖然一樣，但兩種變化的本質(zhì)機理卻不同前者是由相對波速的變化引起，而后者是由波長的變化引起根據(jù)以上兩種情況的討論，我們可以很容易證明，當觀察者和聲源同時相對介質(zhì)運動，即0、0時，觀察者接收到聲波的頻率為該式也可以說是以上兩種討論的綜合，假如在和兩個量中有一個為零時，就可得出上面的、式分別所表示的兩種情況四、波的多普勒效應(yīng)的科學應(yīng)用多普勒效應(yīng)是波動過程所具有的共同特性，不僅聲波機械波有多普勒效應(yīng)，光波也具有多普勒效應(yīng)，天體物理學家正是根據(jù)光波的多普勒效應(yīng)，通過對遙遠星系發(fā)出來的光進展光譜分析，發(fā)現(xiàn)了“紅移現(xiàn)象，從而有力地證明了宇宙膨脹論，即