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文檔簡介
多普勒效應(yīng)作為物理學(xué)中的重要內(nèi)容,所描述的內(nèi)容與波源、觀察者介質(zhì)運(yùn)動存在關(guān)系,或者觀察接收的頻率與波源存在的差異,波源與觀察者靠近,觀察者接收的頻率比波源高,若波源與觀察者距離遠(yuǎn),則低于波源頻率。此類現(xiàn)象在人們的生活中也經(jīng)常出現(xiàn),包括醫(yī)學(xué)領(lǐng)域、交通領(lǐng)域、天文學(xué)。對此,在教學(xué)過程中還需思考重點內(nèi)容,讓學(xué)生初步掌握多普勒效應(yīng),思考波源與觀察者接收頻率的差異,并思考多普勒效應(yīng)的產(chǎn)生原因,掌握多普勒效應(yīng)的應(yīng)用方法,并形成科學(xué)的思維,培養(yǎng)學(xué)生探索知識的能力。一、形成科學(xué)思維,規(guī)劃教學(xué)內(nèi)容1.構(gòu)建情境,分析物理問題。高中物理教師在教學(xué)過程中,利用多媒體工具教學(xué)有利于提升課堂教學(xué)效率,引發(fā)學(xué)生對結(jié)果的思考,比如,在多媒體工具中播放頸部彩超,讓學(xué)生思考體表儀器能感受到血液流速的原因,并創(chuàng)設(shè)物理情境,激發(fā)學(xué)生課堂學(xué)習(xí)興趣。比如,教師播放賽車視頻,讓學(xué)生思考賽車自遠(yuǎn)到近的變化過程。教師提問:“你們聽到視頻中車輛聲音有什么變化?”通過該問題,幫助學(xué)生思考音量及音調(diào)內(nèi)容,通過軟件技術(shù),適當(dāng)對音量調(diào)整,學(xué)生會感受其中的變化特點。在蜂鳴器轉(zhuǎn)動中,學(xué)生分析由遠(yuǎn)到近及由近到遠(yuǎn)的聲音變化,獲得頻率相關(guān)內(nèi)容,掌握波源及觀察者距離發(fā)生變化后的差異,并引出多普勒理念,讓學(xué)生在思考及觀察過程中形成知識理念。2.小組合作,探究試驗過程。物理教學(xué)中,實驗是必不可少的環(huán)節(jié),在多普勒效應(yīng)教學(xué)過程中,不僅讓學(xué)生感受音調(diào)變化,也要在實驗過程中通過儀器記錄頻率數(shù)值變化。教師將學(xué)生分成兩組,使用智能手機(jī)進(jìn)行研究,從而引出多普勒效應(yīng),在手機(jī)中安裝音頻軟件,可發(fā)出不同的聲響,此手機(jī)作為波源,選擇另外一部手機(jī)安裝頻率計算軟件,接收周圍的聲音,記錄周圍較強(qiáng)頻率,即觀察者。物理規(guī)律在研究過程中,自簡單的規(guī)律入手,逐漸過渡到具有深度的內(nèi)容。在多普勒效應(yīng)教學(xué)過程中,先讓學(xué)生思考觀察者及波源的動靜變化,幫助學(xué)生理解波源及觀察者相互影響的結(jié)果。在小組討論過程中,獲得觀察者接受頻率比波源頻率小波源頻率條件。3.動畫演示,深入分析成因。在多普勒效應(yīng)教學(xué)過程中,應(yīng)當(dāng)認(rèn)識其中的重點概念,包括波源頻率及觀察者接收的頻率,分析頻率差異性及相互性關(guān)系。在探究中,學(xué)生掌握波源不變的情況下,觀察者也不會發(fā)生變化。一定時間內(nèi)觀察者接收的波數(shù)量與波源單位時間所產(chǎn)生的波源類似,此時會接收到一致的波源。波源不發(fā)生變化,觀察者處于運(yùn)動狀態(tài),波源介質(zhì)處于靜止?fàn)顟B(tài),觀察者在接近過程中,接收的波源數(shù)量增多。在靠近波源時,接收頻率較大。觀察者不動的情況下,波源開始移動,教師使用生活中的現(xiàn)象進(jìn)行解讀,幫助學(xué)生理解課程內(nèi)容,使用多媒體水波運(yùn)行方法,讓學(xué)生認(rèn)識到波源前進(jìn)方向波源密集,反向則是波源稀疏,通過多媒體呈現(xiàn)場景,說明波源運(yùn)動中的λ指標(biāo)變化,其中,λ變小,波動速度并未發(fā)生變化,單位時間中遇到完全數(shù)量的波,導(dǎo)致波源數(shù)量增多。4.解決問題,培養(yǎng)學(xué)生思維。學(xué)生學(xué)習(xí)的各類知識均來自生活,學(xué)習(xí)知識的目的也是服務(wù)生活,教師以生活中的知識進(jìn)行教學(xué),便于學(xué)生對知識有深刻的認(rèn)識。比如,在教學(xué)中,教師使用雷達(dá)儀器進(jìn)行測速,非常常見的交警檢查行車速度,在行車過程中,會出現(xiàn)電磁波,汽車行駛發(fā)生反射反應(yīng),從而用儀器檢查到頻率變化,得到汽車的行駛速度。在多普勒效應(yīng)學(xué)習(xí)中,教師也可播放醫(yī)生檢查心率的方法,通過聽診器可以聆聽人們的心臟動態(tài)變化,從而分析血流情況是否正常,幫助人們及時診斷疾病,在聽診過程中屬于一種計算的過程,便于計算出血液流動速度。在天文學(xué)領(lǐng)域中,多普勒效應(yīng)可分析星系運(yùn)動,分析星系不同朝向運(yùn)行方法,比如,多普勒效應(yīng)應(yīng)用過程中提出紅移現(xiàn)象。二、培養(yǎng)學(xué)生思維,展開課堂教學(xué)設(shè)計1.關(guān)注教學(xué)方法,培養(yǎng)思維能力。物理作為一門以思維為主的學(xué)科,教師在教學(xué)過程中遵循“授之以魚,不如授之以漁”的教學(xué)理念。物理知識探索過程中,教師不只傳授科學(xué)的探究方法,也要讓學(xué)生形成科學(xué)的思維能力,從而促進(jìn)學(xué)生綜合能力發(fā)展。2.把握學(xué)科特點,培養(yǎng)學(xué)生興趣。針對多普勒效應(yīng)知識,學(xué)生可通過課前進(jìn)行預(yù)習(xí),讓學(xué)生掌握其中的知識,帶領(lǐng)學(xué)生主動思考。課堂教學(xué)過程中創(chuàng)設(shè)問題框架,搭建教學(xué)網(wǎng)絡(luò),讓學(xué)生的思維能力不斷拓展。課后則是在網(wǎng)絡(luò)上查詢資料,使學(xué)生將學(xué)習(xí)的知識回歸生活,為生活提供服務(wù)。3.掌握實驗數(shù)據(jù),分析實驗結(jié)果。在物理知識探索中,學(xué)生應(yīng)當(dāng)掌握實驗過程及實驗結(jié)果,這是實驗教學(xué)成功與否的關(guān)鍵,通過電子白板幫助學(xué)生學(xué)習(xí),展示本節(jié)課重點知識,讓學(xué)生認(rèn)識數(shù)據(jù),利用數(shù)據(jù)對結(jié)果進(jìn)行驗算,獲得物理原理,幫助學(xué)生真正理解多普勒效應(yīng),在學(xué)習(xí)多普勒效應(yīng)知識的同時,培養(yǎng)學(xué)生的探索精神。通過實驗數(shù)據(jù)處理,提升學(xué)生在思想上的認(rèn)知,學(xué)生應(yīng)當(dāng)具有科學(xué)探索的態(tài)度,在探索過程中希望找到結(jié)果,而并非是探索即可。實驗過程中受到的影響因素眾多,教師應(yīng)當(dāng)說明受到影響的因素,避免學(xué)生對實驗結(jié)果產(chǎn)生質(zhì)疑,甚至質(zhì)疑教師的教學(xué)能力。在實驗探索后,獲得數(shù)據(jù),保證數(shù)據(jù)的合理性。三、物理進(jìn)階設(shè)計,全面定性定量分析1.設(shè)計模擬,展開定性定量教學(xué)。高中物理教材中針對多普勒效應(yīng)展開物理實驗,該實驗?zāi)茏寣W(xué)生認(rèn)識多普勒效應(yīng)機(jī)理,但無法說明波源運(yùn)動引發(fā)的多普勒效應(yīng)機(jī)理。對此,高中物理教師可重新對多普勒效應(yīng)教學(xué)進(jìn)行規(guī)劃,在教學(xué)過程中對發(fā)波水槽定性實驗與多媒體動畫結(jié)合讓學(xué)生理解水波運(yùn)動導(dǎo)致的多普勒效應(yīng)機(jī)理。教學(xué)環(huán)節(jié)隨著教師的教學(xué)設(shè)計拓展,深化知識、拓展學(xué)習(xí)內(nèi)容,學(xué)生們結(jié)合相對運(yùn)動知識進(jìn)行探究,在探究原理過程中會遇到困難,或者走一些彎路,獲得不同的結(jié)果,教師先讓學(xué)生進(jìn)行研究,隨后針對學(xué)生的問題提出對應(yīng)的處理辦法,讓學(xué)生沿著一個方向大膽的探索,最終在教師的引導(dǎo)下獲得正確的結(jié)果。2.結(jié)合學(xué)習(xí)者,確定教學(xué)目標(biāo)。自學(xué)生認(rèn)知特點角度展開分析,多數(shù)學(xué)生對身邊的多普勒效應(yīng)沒有留意,這也是學(xué)生感性認(rèn)知不足的體現(xiàn),學(xué)生具有扎實的理論功底,但對問題理解不透徹,存在認(rèn)知障礙。對此,在高中物理多普勒效應(yīng)教學(xué)過程中需發(fā)揮演示實驗的價值,激發(fā)學(xué)生課堂學(xué)習(xí)興趣,讓學(xué)生對課堂知識學(xué)習(xí)充滿熱情。高中學(xué)生已經(jīng)擺脫過往的形象思維,構(gòu)建起抽象的思維模式,對此,在教學(xué)過程中,教師引導(dǎo)學(xué)生對已經(jīng)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)知識,并結(jié)合理論判斷獲得的新知識,培養(yǎng)學(xué)生抽象思維能力。教學(xué)過程中,應(yīng)當(dāng)以感性認(rèn)識作為基礎(chǔ),通過實驗展開形象化分析,讓學(xué)生理解及掌握全新的知識。在多普勒效應(yīng)教學(xué)過程中,教師設(shè)定合理的教學(xué)標(biāo)準(zhǔn),對學(xué)生認(rèn)識問題具有重要意義,也要適當(dāng)介紹多普勒效應(yīng)在物理學(xué)歷史中的應(yīng)用,根據(jù)學(xué)生真實性的水平合理調(diào)整教學(xué)難度,做到因材施教,以免制約學(xué)生的綜合素質(zhì)發(fā)展,在講解內(nèi)容過程中結(jié)合多媒體手段,讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中掌握生動及形象的內(nèi)容,從而獲得良好的課堂教學(xué)成果。比如,自知識技能過渡到物理運(yùn)動觀念:①在定性分析中感受多普勒效應(yīng);②半定量解釋多普勒效應(yīng)的發(fā)生機(jī)理;③利用相遇模型定量計算波源頻率及觀察者接受的信息頻率關(guān)系。自過程方法形成科學(xué)思維:對多普勒效應(yīng)進(jìn)行分析及體驗過程中,培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力,形成深刻及廣闊性的思維品質(zhì)。自情感態(tài)度轉(zhuǎn)變科學(xué)態(tài)度:在多普勒效應(yīng)學(xué)習(xí)過程中,讓學(xué)生感受到物理知識對生活的影響,激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維能力,對科學(xué)知識有正確的認(rèn)識。3.掌握學(xué)習(xí)重點,科學(xué)進(jìn)行評價。自定性到定量完成進(jìn)階學(xué)習(xí),讓學(xué)生掌握多普勒效應(yīng)及相關(guān)實際案例。該內(nèi)容教學(xué)的難點是相對運(yùn)動知識定量分析,讓學(xué)生掌握接收到的頻率變化。在教學(xué)后,教師也要展開科學(xué)的評價對學(xué)生學(xué)習(xí)情況進(jìn)行評分。比如,在學(xué)習(xí)活動設(shè)計過程中,引入游戲內(nèi)容。教師利用多媒體播放無聲疾馳的視頻,詢問學(xué)生視頻是否精彩,并追問:“請你結(jié)合畫面給視頻配上汽笛聲音,讓畫面變得更加生動。他的配音準(zhǔn)確嗎?真實的汽笛聲是什么樣的?”在此過程中,教師讓學(xué)生實事求是的回答問題,學(xué)生回答:“沒有聲音,就不夠精彩?!苯Y(jié)合畫面模擬配音,讓學(xué)生思考相對運(yùn)動,并總結(jié)多普勒效應(yīng)的相關(guān)概念,使課堂氛圍變得更加活躍。在活動過程中,關(guān)注游戲?qū)?,確定課程的基調(diào),激發(fā)學(xué)生課堂學(xué)習(xí)熱情,并引出教學(xué)環(huán)節(jié)。隨后教師讓學(xué)生探索定性實驗,教師在實驗桌擺放向心力演示儀及細(xì)繩、蜂鳴器、音叉、透明黏膠。設(shè)置驅(qū)動性問題:“我們是否能利用實驗器材在教室中完成多普勒實驗?”學(xué)生設(shè)計聽得見實驗,并完成討論交流。在實驗過程中,手持被敲音叉并快速推出及回縮,反復(fù)靠近及人力人群,保持聲音的持續(xù)性,其他學(xué)生將音調(diào)調(diào)節(jié)到4012-3899Hz間,感受波源的變化,讓大家思考波源與觀察者遠(yuǎn)距離運(yùn)動的情況。最后,在教學(xué)結(jié)束后,教師評價學(xué)生學(xué)習(xí)過程中是否集中注意力,是否積極探索問題,問題解決的情況,讓學(xué)生認(rèn)識到學(xué)習(xí)中的問題,并調(diào)整自己的學(xué)習(xí)狀態(tài)。四、設(shè)計微課程序,提升教學(xué)質(zhì)量1.提出問題:在高中物理教學(xué)中,針對多普勒知識,設(shè)計微課程序具有重要意義,良好的微課設(shè)計有利于吸引學(xué)生興趣。在微課設(shè)計中,可以選擇一些熱點新聞,比如,前幾年比較出名的“馬航失聯(lián)”事件,在各個國家救援過程中,馬來西亞宣布飛機(jī)墜毀,在圖片及視頻的引導(dǎo)下,激發(fā)學(xué)生課程學(xué)習(xí)興趣,以事件為導(dǎo)向,有利于為后續(xù)學(xué)習(xí)提供幫助。2.分析問題:教師提出問題“我們?nèi)绾伪O(jiān)督飛機(jī)的運(yùn)行情況”,其中通過簡單的原理說明雷達(dá)工作定理,并在學(xué)習(xí)探究后點題,引出多普勒效應(yīng)。此時學(xué)生興趣完全被吸引,想要了解多普勒效應(yīng)。3.學(xué)習(xí)知識:物理知識學(xué)習(xí)不僅局限在本身的知識,以免學(xué)生成為背公式的機(jī)器,應(yīng)當(dāng)在傳授知識的同時,融入一些物理知識。比如,教師通過微課表達(dá)多普勒效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)過程,讓學(xué)生對多普勒效應(yīng)有感性認(rèn)知,通過變量控制及定量分析,觀察運(yùn)動時發(fā)生效應(yīng)的因素。4.解決問題:在分析過程中,將多普勒效應(yīng)與電磁波結(jié)合,拓展學(xué)生的多普勒效應(yīng)學(xué)習(xí)視野,從而結(jié)合電磁波多普勒效應(yīng),對馬航航向問題進(jìn)行分析,引導(dǎo)學(xué)生使用科學(xué)的思維解決問題。5.可視化問題:在學(xué)習(xí)過程中,教師可以為學(xué)生展示仿真軟件,讓學(xué)生認(rèn)識到科學(xué)的進(jìn)步,通過計算機(jī)解決實際問題,讓學(xué)生直觀認(rèn)識物理知識,制作微課動畫,以動態(tài)的方式呈現(xiàn)飛機(jī)在運(yùn)行過程中的頻率及物理量變化,這種演示效果也更為明顯。6.問題拓展:在高中物理教學(xué)中,微課視頻帶給學(xué)生全新的體驗,讓學(xué)生帶著問題開始研究、帶著問題結(jié)束研究,通過啟發(fā)性的視頻讓學(xué)生掌握聲波的多普勒效應(yīng),代入生活情景,引導(dǎo)學(xué)生對生活情景進(jìn)行思考,學(xué)生無法目睹情景,但通過聽覺會判斷交通工具在運(yùn)行,可以判斷運(yùn)行的距離遠(yuǎn)近。為強(qiáng)化學(xué)生對多普勒效應(yīng)的學(xué)習(xí)成果,教師為學(xué)生預(yù)留課后任務(wù),讓學(xué)生模擬多普勒
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