2024-2025學(xué)年高中物理第二章機械波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(yīng)，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(yīng)的一些應(yīng)用．過程與方法1．通過試驗、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(xué)生勤于思索的習(xí)慣和分析問題的實力。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力。情感看法與價值觀1．通過對多普勒效應(yīng)的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生體會到物理源于生活又服務(wù)于生活。2．通過對多普勒效應(yīng)的探究性學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生的合作意識和創(chuàng)新意識，樹立正確的學(xué)習(xí)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(yīng)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(yīng)成因的探究論證。教具課件、模擬試驗、動畫教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)過程老師調(diào)控和學(xué)生活動新課引入新課教學(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，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(xué)習(xí)另外一種有關(guān)波的物理現(xiàn)象。請視察下面的試驗。【動畫演示】1)火車靜止,學(xué)生聽聲音有無變更;2)貨車運動前后,學(xué)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(yīng)．【板書】多普勒效應(yīng)這一現(xiàn)象是奧地利科學(xué)家多普勒在1842年提出并作出說明的，因此叫做多普勒效應(yīng)。（一）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，那么大家有無想過，為什么會產(chǎn)生多普勒效應(yīng)，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(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，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(yīng)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(guān)系？實際的多普勒效應(yīng)比較困難，我們只探討最簡潔的現(xiàn)象，即當(dāng)波源和視察者在同一條直線上的相對運動時的狀況?！締栴}】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(yīng)來探究其成因。1．當(dāng)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(shè)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(jié)論：不發(fā)生多普勒效應(yīng)。2．當(dāng)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(shè)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(xué)生分析緣由。【課件展示】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(xué)課下可以思索。請同學(xué)們依據(jù)前面的探討對多普勒效應(yīng)進行總結(jié)。【結(jié)論】當(dāng)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?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運動，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，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驗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。事實上多普勒效應(yīng)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(yīng)。物理規(guī)律源于生活和探討，又能為我們的所應(yīng)用，假如你作為一個探討者，你認為多普勒效應(yīng)能在哪些方面做出貢獻？【老師引導(dǎo)】接收頻率與相對運動的速度通過推導(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，也可以測定速度的大小。（二）多普勒效應(yīng)的應(yīng)用【問題】請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(yīng)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(yīng)的成因，現(xiàn)在你能否利用所學(xué)的學(xué)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(xué)習(xí)，你學(xué)到了哪些學(xué)問，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(xué)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(xué)生：相對運動。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確定，與波源是否運動無關(guān)。心中存疑：視察者接收到的頻率發(fā)與運動有關(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，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?！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有變更，聽到的是“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動，導(dǎo)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。【學(xué)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(xué)生畫圖。依據(jù)，同種介質(zhì)中波速不變，是波長的變更導(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，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(dāng)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(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動的方向。學(xué)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(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。課下請同學(xué)們通過多種途徑調(diào)查多普勒效應(yīng)的應(yīng)用都滲透到哪些領(lǐng)域，并從中選出一個你最感愛好的應(yīng)用做進