10.8 多普勒效應(精選8篇)
10.8 多普勒效應 篇1
教學目標
1、使學生知到什么是
2、使學生能用所學知識解釋
教學建議
因和此聲波、超聲波兩節的內容少,建議用一個課時.用實驗讓學生了解,會解釋.在媒體資料中提供了,旋轉的錄音機發出的聲波所表現的,教師可以適當應用。
教學設計示例
教學重點:聲波的概念和形成聲波的條件
教學難點:解釋生活中的現象
教學儀器:音叉、錄音機
教學方法:自學
教學過程:
一、閱讀課文
請學生閱讀課本的第21頁——24頁的內容.
二、應用
問題1:什么是?(由于波源和觀察者之間有相對運動,使觀察者感到頻率發生變化的現象,叫做.)
問題2:能現場做實驗嗎?請學生討論發表觀點.
演示實驗1、用音叉在學生耳朵邊運動.2、用錄音機在教室邊放音樂,邊運動.
問題3:人的耳朵能聽到任何頻率的聲音嗎?(不能)
問題4:怎樣劃分呢?(頻率低于20Hz的屬于次聲波,頻率高于20000Hz的屬于超聲波,人耳大約能聽到20Hz——20000Hz的聲波.)
問題5:次聲波有什么用途呢?(次聲波的衍射能力強,可以探知幾千米以外的核試驗.)
問題6:超聲波有什么用途呢?(聲納、B超等)
探究活動
在生活中尋找
10.8 多普勒效應 篇2
[高二物理教案10-8]
10.8 多普勒效應
一、教學目標 1知道波源的頻率與觀察者接收到的頻率的區別. 2知道什么是多普勒效應,知道它是在波源與觀察者之間有相對運動時產生的現象.了解一些它的應用.
二、教學重點: 多普勒效應產生的原因
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靜止的,波源的頻率和觀察者感覺到的頻率是相同的,若波源或觀察者或它們兩者均相對介質運動,則觀察者感覺到的頻率和波源的真實頻率一般并不相同,這種現象稱為多普勒效應。火車進站,笛聲較高,火車出站,笛聲較低,就是這種現象。
(二)進行新課 【板書】第八節 多普勒效應 一、多普勒效應為了便于研究,我們可分三種情況來討論多普勒效應。設波速為v,觀察者運動速度為v人,波源運動速度為v源,均以介質為參考系。【板書】二、多普勒效應成因 【板書】1、波源相對介質靜止,即v源=0,觀察者以速度v人相對介質運動。 設速度v=100m/s,波源頻率f=100hz,則周期t=0.01s,λ=vt=1m。在波源、觀察者相對介質靜止時,則在t=1s里有100個波傳到觀察者a位置(因為在一個周期內波向前傳播一個波長),觀察者感覺到的頻率與波源頻率相同。當波源不動,觀察者以v人=10m/s的速度向波源運動,則在t=1s里,觀察者從a到b位置(課本圖10-36),感受到的波的個數為:n=(v+v人)t=(100+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。如果觀察者遠離波源運動,則在t=1s里,觀察者從a到c位置,感受到的波的個數為: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。同學們可以思考一下,如果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、觀察者相對于介質靜止,波源以速度v源相對介質運動。 課本圖10-37所示,設觀察者在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,但在相同的距離中卻多了10個完整的波,這是波在介質中被均勻擠壓,使波長變短了的緣故,如圖10-26所示。同理,如果波源遠離觀察者,則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運動。 可引導學生進行思考討論,加深對多普勒效應的理解。當波源與觀察者相對運動時,如果二者相互靠近,觀察者感覺到的頻率將增大;如果二者相互遠離,觀察者感覺到的頻率將減小。 (三)課件演示,課堂小結 打開計算機,演示“多普勒效應”教學課件(通過課件演示,形象直觀地再現生活中的“多普勒效應”現象,給學生再次留下清晰直觀的印象,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,同時發出汽笛聲,下面判斷正確的是:( ) a.觀察者感受到汽笛生的的頻率越來越大b.聲波的速度越來越大c.傳向觀察者的聲波的波長變短d.傳向觀察者的聲波的波長變長答案:c (五)作業 復習教材內容。 參考題: 1、關于多普勒效應,下列說法正確的是 ( ) a.多普勒效應是由于波的干涉引起的b.多普勒效應說明波源的頻率是變化的c.多普勒效應是由于波源與觀察者之間的相對運動產生的d.只有聲波才可以產生多普勒效應2、當火車進站鳴笛時,我們可聽到的聲調 ( )a.越來越高b.越來越低沉c.變高d.不知聲速和火車車速,不能判斷 教學建議 1、本節主要以聲波為例介紹多普勒效應.它比較常見,易于為學生接受,而且只對多普勒效應做定性的分析說明,使學生對多普勒效應有初步的了解,教學中要注意不宜引伸.2、多普勒效應是在波源與觀察者之間有相對運動時產生的現象,這比波動現象又復雜了一些.要理解多普勒效應,學生必須先知道波源的頻率與觀察者接收到的頻率的區別,這是學習本節的關鍵.課本結合示意圖重點說明了這一問題.教學中可結合學生實際進行講解.3、本節有一“旁批”,用“極端假設”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,教學中可引導學生思考.4、多普勒效應在現代生產和生活中有廣泛的應用,除了課本中提到的,還可根據實際情況補充介紹一些應用實例,以開闊眼界和引起興趣 參考文章: 高中《物理》(試驗修訂本第二冊)中,增加了必學內容——多普勒效應.在日常生活和工程技術方面,多普勒效應的應用非常廣泛,如測定遙遠天體相對地球的運動速度,人造地球衛星的運動情況,流體的流動,潛艇的速度,還可應用于報警,檢查車速,醫學診斷等.筆者在此對聲波的多普勒效應討論簡介如下: 一、什么是多普勒效應 在日常生活中,我們有過這樣的經驗,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變高.相反,當火車鳴笛而去時,人們則聽到汽笛聲的音調變低.像這樣由于波源或觀察者相對于介質有相對運動時,觀察者所接收到的波頻率有所變化的現象就叫做多普勒效應.這種現象是奧地利物理學家多普勒(1803~1853)于1842年首先發現的,因此以他的名字命名. 二、多普勒效應的演示實驗 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生了變化,所以人耳聽到汽笛的音調發生了變化.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8mm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.若使單振子沿豎直方向周期性地上下擊打水面,這時,水面上就形成向四周傳播的周期性同心圓波.若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,以吸收傳到槽壁的圓波). 圖2 該實驗儀器結構簡單,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.實驗結果表明,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了. 三、聲波多普勒效應的理論分析 結合教材的闡述,我們還知道,當波源與觀察者有相對運動時,如果二者相互接近,觀察者接收到波的頻率增大;如果二者遠離,觀察者接收到波的頻率減小.對于這種變化關系,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,設聲源速度為vs,接收者速度為vb,v表示聲波在介質中的傳播速度,當聲源向接收者運動時,vs取正值,而背離接收者運動時,vs取負值;當觀察者向聲源運動時,vb取正值,而背離聲源運動時,vb取負值,波速v總取正值. 1.聲源不動,觀察者以速度vb相對于介質運動,即vs=0、vb≠0時 如觀察者向著聲源運動,則vb>0.因觀察者以速度vb迎向聲源運動,相當于波以速度v+vb通過接收者.單位時間內接收到的波數就是接收到的頻率,即 ν′=(v+vb)/λ=(v+vb)/(vt)=[(v+vb)/v]ν=[1+(vb/v)]ν. ① 該式表明:當觀察者向聲源運動時,接收到的頻率ν′為聲源頻率的[1+(vb/v)]倍;當觀察者背離聲源運動時,vb<0,則ν′<ν,即觀察者接收到的頻率ν′小于聲源的振動頻率ν.讀者可自行分析當vb=-v時,會發生什么情況? 2.觀察者不動,聲源以速度vs相對于介質運動,即vb=0,vs≠0時 圖3 如聲源向著觀察者運動,這時vs>0.假定vs<v,因為聲速僅決定于介質的性質,與聲源的運動與否無關.所以在一個周期t內聲源在s點發出的振動向前傳播的距離等于波長λ.如聲源不動,則波形如圖3中實線所示;但若聲源運動,則在一個周期的時間內聲源在波的傳播方向上通過一段路程vst而達到s′點,結果整個波形如圖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 λ′= =λ-vst=vt-vst=(v-vs)(1/ν).所以觀察者在單位時間內接收到的波數為 ν′=v/λ′=[v/(v-vs)]ν. ② 該式表明: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v/(v-vs)倍.如聲源背離觀察者運動,則vs<0,所以有ν′<ν,即觀察者接收到的頻率比聲源頻率降低了.現在我們就不難明白前述火車相對觀察者運動時音調變化的本質原因了.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運動還是聲源相對介質運動,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運動,即vb≠0、vs≠0時,觀察者接收到聲波的頻率為 ν′=(v+vb)/[(v-vs)/ν]=[(v+vb)/(v-vs)]ν. ③ 該式也可以說是以上兩種討論的綜合,如果在vs和vb兩個量中有一個為零時,就可得出上面的①、②式分別所表示的兩種情況.四、波的多普勒效應的科學應用多普勒效應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,光波也具有多普勒效應,天體物理學家正是根據光波的多普勒效應,通過對遙遠星系發出來的光進行光譜分析,發現了“紅移”現象,從而有力地證明了宇宙膨脹論,即宇宙中的遙遠天體正在以一定的速度離我們遠去;有經驗的鐵路工人可以根據火車的汽笛聲判斷火車的運行方向及快慢;交通指揮系統可以根據電磁波的多普勒效應,指示出汽車的位置及速度.在軍事上,可以判定導彈、潛艇的運行方向及速度大小;在天文學上可以測定人造衛星或星球相對地球的運行速度;在醫學上,可以利用超聲波的多普勒效應對心臟跳動情況進行診斷.總之,多普勒效應在科學技術上有著廣泛的應用.
10.8 多普勒效應 篇3
教學目標
1、使學生知到什么是
2、使學生能用所學知識解釋
教學建議
因和此聲波、超聲波兩節的內容少,建議用一個課時.用實驗讓學生了解,會解釋.在媒體資料中提供了,旋轉的錄音機發出的聲波所表現的,教師可以適當應用。
教學設計示例
教學重點:聲波的概念和形成聲波的條件
教學難點:解釋生活中的現象
教學儀器:音叉、錄音機
教學方法:自學
教學過程:
一、閱讀課文
請學生閱讀課本的第21頁——24頁的內容.
二、應用
問題1:什么是?(由于波源和觀察者之間有相對運動,使觀察者感到頻率發生變化的現象,叫做.)
問題2:能現場做實驗嗎?請學生討論發表觀點.
演示實驗1、用音叉在學生耳朵邊運動.2、用錄音機在教室邊放音樂,邊運動.
問題3:人的耳朵能聽到任何頻率的聲音嗎?(不能)
問題4:怎樣劃分呢?(頻率低于20Hz的屬于次聲波,頻率高于20000Hz的屬于超聲波,人耳大約能聽到20Hz——20000Hz的聲波.)
問題5:次聲波有什么用途呢?(次聲波的衍射能力強,可以探知幾千米以外的核試驗.)
問題6:超聲波有什么用途呢?(聲納、B超等)
探究活動
在生活中尋找
10.8 多普勒效應 篇4
一、教材分析:
1、教材的地位
《多普勒效應》是在學習了波的有關知識后編排的,這種效應是一種常見的現象。通過對多普勒效應的初步研究,既是對波動知識的鞏固、深化和提高,使學生對波動的認識更豐滿更深入些;同時也初步培養了學生探索科學能力,并了解多普勒效應在現代生產和生活中的廣泛應用,開拓學生眼界,激發學生學習物理的興趣。
《多普勒效應》一節是基礎教育課程改革在機械波部分的擴展內容。體現課程改革精神,加強了與近代物理的銜接;體現了物理學與技術和社會的聯系。
2、教材的編排
①編者從人們熟悉的火車運動時,汽笛聲會發生變化而引出課題,提出探究問題。
②以聲波為例結合示意圖,重點說明波源的頻率與觀察者接收到的頻率的區別,提供探究的依據。
③定性分析波源與觀察者有相對運動時,觀察者所接收到的頻率變化原因,給出探究過程,突出重點內容。
④說明除聲波外的其它機械波、電磁波、光波均會發生多普勒效應,使學生完整理解多普勒效應。
⑤介紹多普勒效應在現代生產和生活中的廣泛應用,加強對多普勒效應的理解。
教材這一結構(提出問題→探究問題→總結結論)體現自主性學習的一般方法,符合課程改革的要求。
3、教學目標:
(1)知識目標:
a、知道波源的頻率與觀察者接收到的頻率的區別;
b、知道什么是多普勒效應,知道它是在波源和觀察者之間有相對運動時產生的現象。
c、了解多普勒效應的一些應用。
(2)能力目標:通過區別波源的頻率與觀察者接收到的頻率,培養學生利用物理模型分析和解決問題的能力。
(3)德育目標:培養學生形成尊重事實、探索真理的科學態度。
(4)情感目標:讓學生經歷基本的科學探究過程,受到科學態度和科學精神的熏陶,激發學生的求知欲,讓學生領略自然現象中的美妙與和諧,培養學生終身的探索興趣。
4、教學重點:多普勒效應的理解。
5、教學難點:波源與觀察者發生相對運動時,觀察者接收到的頻率變化的分析
6、教學關鍵:通過輔助教學手段幫助學生理解波源頻率與觀察者接收到頻率的不同。
二、教法與學法
1、學法指導
高中學生學習物理的興趣已發生轉化,他們的思維已從形象思維向抽象思維過渡,具備一定的探索能力,不再滿足于對物理現象的感知,對現象產生原因有較強的求知欲。因此引導學生學法如下:
(1)學前將學生分組,分別到汽車站、火車站、馬路邊,觀察體驗所聽到喇叭聲、汽笛聲有何變化,規律如何?并帶領一些學生實地考察并錄音。
(2)課堂上,將各組觀察結果進行陳述,猜想產生這種現象的原因,設計實驗予以排除及驗證,并進行分析。
(3)課后完成物理小論文《多普勒效應知多少》
2、教法分析
本節以聲波為例介紹多普勒效應,它比較常見,易于接受。聲波頻率變化可直接通過聽音調變化來反映。為使學生明確這一點,采用實驗對比:用發聲音齒輪發出不同頻率的聲音,明確音調的變化是由于頻率變化的結果;讓一聲源(如電鈴)在不同位置發出聲音,明確同一聲源發出的聲音頻率是不變的,從而進一步加深學生的疑問,促使學生再思考。
多普勒效應是在波源和觀察者之間有相對運動時產生的現象,比波動現象又復雜了一些,要理解多普勒效應,可借助多媒體課件,模擬實例(過程放慢)運用波的知識和運動學知識,指導學生分析,突破難點;引導學生思考“旁批”,用“極端假設”的方法,以幫助理解多普勒效應,滲透物理學研究問題的方法。
課件展示多普勒效應在現代生產和生活中的應用,以開闊眼界和引起學生興趣。設置針對性練習,加強對多普勒效應的理解。
三、教學程序的設計
設計思路:讓學生經歷從自然到物理、從生活到物理的認識過程,經歷基本的科學探究過程;充分發揮教師的組織者和引導者的作用,激發并保持學生的學習興趣,培養學生的探索樂趣、良好的思維習慣和初步的科學實踐能力。
(一) 明確探究問題:
引導學生觀看實地攝制的錄像,并結合自身體驗和生活經驗,側重觀察聲音的變化,學生的回答可能多種多樣:
聲音發生變化;聲音越來越大;聲音越來越刺耳;個別學生可能會回答聲音頻率越來越高······等等。并可發現當觀察者與聲源相距較近時,聲音才會明顯的變化。
(二)自主探究過程、突出本節重點:
1、讓學生猜想產生上述現象的可能原因:
當車經過時,觀察者聽到的聲音的確產生了變化,為什么會發生變化,其可能原因:喇叭越來越響;車與觀察者的距離變近了;喇叭的聲音發生變化······
2、通過實驗探索,找出現象的原因。
首先引導學生回憶聲音是由什么因素(響度,音調,音色)決定的,明確聲音的變化與哪些因素有關;然后根據學生猜測情況,逐一進行排除;最后引導學生將觀察的結果,運用求同法將不同情況進行對比,概括出聲音的變化規律,并表述為一般的情況,從而提高學生的觀察能力和語言表達能力。
(1)同一個聲源,發出的聲音會越來越響嗎?(用一電鈴持續打鈴,觀察聲音變化的情況,否定喇叭越變越響和喇叭聲音發生變化的因素。)
(2)當聲源與觀察者相距較近時,距離的變化會產生明顯的影響嗎?(用同一電鈴在觀察者附近的不同地方打鈴,可感覺聲音沒多大變化,從而否定由于距離越來越近而引起的聲音的明顯變化,忽略聲源靠近時響度變化帶來的影響。)
(3)聲音的變化和音品有關嗎?(根據常識進行判斷,可排除)
(4)從上可知:觀察者聽到聲音的變化主要由音調變化而引起的(用發聲齒輪產生頻率變化的聲音),強化聽到聲音的變化是由頻率引起的,突出主要影響因素。
(5)觀察者聽到喇叭聲音的變化是由于喇叭發出的聲音頻率變化而引起嗎?
由以上分析總結出聽到聲音音調的變化是由于觀察者接收到的聲音頻率的變化。
變化規律:觀察者與波源相互靠近時,觀察者接收到的頻率變大;觀察者與波源相互遠離時觀察者接收到的頻率變小。
引入課題:由于波源和觀察者之間有相對運動,使觀察者感到頻率發生變化的現象,叫做多普勒效應。
3、組織學生從理論上分析多普勒效應的規律。
在實例模擬圖上,由波源發出一系列的球面波幫助學生建立波動過程的物理模型。 給合運動學知識組織學生討論,分析過程抓住波源發出波頻率不變,討論的是觀察者接收到的頻率如圖(一),設波傳播速度v波,波長為λ,頻率為f。,觀察者接收頻率為f1。①波源相對觀察者靜止時:
設波源在a處1秒鐘發出f 0個完全波,則
觀察者在b處1秒鐘內可接收f 0個完全波。
即f'=f 0
②波源靜止,觀察者運動:
a、觀察者在b處以速度v向波源運動,1秒鐘內接多接收v/λ個完全波,f'=f 0+v/λ>f 0接收頻率變化。
b、觀察者在b處以速度v遠離波源運動1秒內少接收v/λ個完全波,f'=f0-v/λ
當波源在a處,1秒鐘發生f0個完全波,
波傳到b和b',觀察者處于b和b';若
波源從v向b運動1秒鐘移動到a',b'a'
和a'b中的波數相同,由于b'a'>a'b所
以λa'b'>λa'b,波速v波不變, 根據f=v/λ,則fa'b'
這樣將實例體驗與分析出的結果進行對比,從理論上更深層次理解多普勒效應,從而完成由感性認識到理性認識;通過探究,使學生經歷基本的科學探究過程,學習科學探究方法,發展初步的科學探究能力,形成尊重事實、探索真理的科學態度。
3、知道了聲波會發生多普勒效應后學生可能會產生疑問:其它的機械波是否也會發生多普勒效應呢?此時教師指出其它的波,如電磁波、微波、光波也會發生多普勒效應,即多普勒效應是波共有的特征,以較全面理解多普勒效應。這樣可激發學生求知欲,培養學生的探索興趣:電磁波、微波、光波的多普勒效應會有什么樣的現象出現呢?
(三)多普勒效應在實際中的應用(課件介紹并展示多普勒效應的一些應用)
(1)判定火車運動的方向和快慢(聲波)
(2)判斷汽車運動的速度(電磁波、超聲波)
(3)判斷遙遠天體相對于地球的速度(光波)
(4)多普勒超聲診斷(超聲波)
(四)用投影片出示小結、思考題
1、敘述波源的頻率和觀察者接收到的頻率的區別
2、什么是多普勒效應?
3、舉例說明多普勒效應的一些應用。
(五)針對性練習 投影
1、多普勒效應是指:當波源和觀察者之間有相對運動時,使_______頻率發生變化的現象。
2、在鐵路旁聽到行駛中的火車的汽笛聲,當火車迎面駛來時,音調變高,火車遠離時,音調變低,是因為( )
a、火車駛來時,聲源頻率變大 b、火車遠離時,聲源的頻率變小
c、火車駛來及遠離時,聲源的頻率都不變 d、以上說法均不正確
3、關于多普勒效應,下列說法正確的是( )
a、多普勒效應是由波的干涉引起的
b、多普勒效應說明波源的頻率發生改變
c、只有聲波才可以產生多普勒效應
d、多普勒效應是由于波源與觀察者之間有相對運動而產生的
(六)作業布置:撰寫小論文《多普勒效應知多少》
(七)板書設計
多普勒效應
概念:由于波源和觀察者之間有相對運動,使觀察者感到頻率發生變化的現象。
規律:波源與觀察者相互靠近,觀察者接收到的頻率變大;
波源與觀察者相互遠離,觀察者接收到的頻率變小。
應用:判火車運動的方向和快慢(聲波)
判斷汽車運動的速度(電磁波、聲波)
判斷遙遠天體相對于地球的速度(光波)
多普勒超聲診斷(超聲波)
四、總體說明:
本節設計從提出探究問題→分析探索問題(實際體驗和理論分析)→歸納總結三個層次突出重點,并借助多媒體課件突破難點。這樣,通過想像與推理方法和實驗相結合,發展學生的想像力和分析概括能力,使學生養成良好的思維習慣,敢于質疑,勇于創新;讓學生學習科學探究方法和科學家的探索精神,關心科技發展動態,關注技術應用帶來的社會進步和問題,樹立正確的科學觀。
10.8 多普勒效應 篇5
作為一位高中的物理老師,一定要知道說課稿怎么寫?下面是由小編為大家帶來的高中物理《多普勒效應》說課稿的范文,供大家參考。
尊敬的各位專家、評審、老師:
今天我說課的題目是高中物理《多普勒效應》。
一、教材分析:
1、教材的地位
《多普勒效應》是在學習了波的有關知識后編排的,這種效應是一種常見的現象。通過對多普勒效應的初步研究,既是對波動知識的鞏固、深化和提高,使學生對波動的認識更豐滿更深入些;同時也初步培養了學生探索科學能力,并了解多普勒效應在現代生產和生活中的廣泛應用,開拓學生眼界,激發學生學習物理的興趣。
《多普勒效應》一節是基礎教育課程改革在機械波部分的擴展內容。體現課程改革精神,加強了與近代物理的銜接;體現了物理學與技術和社會的聯系。
2、教材的編排
①編者從人們熟悉的火車運動時,汽笛聲會發生變化而引出課題,提出探究問題。
②以聲波為例結合示意圖,重點說明波源的頻率與觀察者接收到的頻率的區別,提供探究的依據。
③定性分析波源與觀察者有相對運動時,觀察者所接收到的頻率變化原因,給出探究過程,突出重點內容。
④說明除聲波外的其它機械波、電磁波、光波均會發生多普勒效應,使學生完整理解多普勒效應。
⑤介紹多普勒效應在現代生產和生活中的廣泛應用,加強對多普勒效應的理解。
教材這一結構(提出問題→探究問題→總結結論)體現自主性學習的一般方法,符合課程改革的要求。
3、教學目標:
(1)知識目標:
a、知道波源的頻率與觀察者接收到的頻率的區別;
b、知道什么是多普勒效應,知道它是在波源和觀察者之間有相對運動時產生的現象。
c、了解多普勒效應的一些應用。
(2)能力目標:通過區別波源的頻率與觀察者接收到的頻率,培養學生利用物理模型分析和解決問題的能力。
(3)德育目標:培養學生形成尊重事實、探索真理的科學態度。
(4)情感目標:讓學生經歷基本的科學探究過程,受到科學態度和科學精神的熏陶,激發學生的求知欲,讓學生領略自然現象中的美妙與和諧,培養學生終身的探索興趣。
4、教學重點:多普勒效應的理解。
5、教學難點:波源與觀察者發生相對運動時,觀察者接收到的頻率變化的分析
6、教學關鍵:通過輔助教學手段幫助學生理解波源頻率與觀察者接收到頻率的不同。
二、教法與學法
1、學法指導
高中學生學習物理的興趣已發生轉化,他們的思維已從形象思維向抽象思維過渡,具備一定的探索能力,不再滿足于對物理現象的感知,對現象產生原因有較強的求知欲。因此引導學生學法如下:
(1)學前將學生分組,分別到汽車站、火車站、馬路邊,觀察體驗所聽到喇叭聲、汽笛聲有何變化,規律如何?并帶領一些學生實地考察并錄音。
(2)課堂上,將各組觀察結果進行陳述,猜想產生這種現象的原因,設計實驗予以排除及驗證,并進行分析。
(3)課后完成物理小論文《多普勒效應知多少》
2、教法分析
本節以聲波為例介紹多普勒效應,它比較常見,易于接受。聲波頻率變化可直接通過聽音調變化來反映。為使學生明確這一點,采用實驗對比:用發聲音齒輪發出不同頻率的聲音,明確音調的變化是由于頻率變化的結果;讓一聲源(如電鈴)在不同位置發出聲音,明確同一聲源發出的聲音頻率是不變的,從而進一步加深學生的疑問,促使學生再思考。
多普勒效應是在波源和觀察者之間有相對運動時產生的現象,比波動現象又復雜了一些,要理解多普勒效應,可借助多媒體課件,模擬實例(過程放慢)運用波的知識和運動學知識,指導學生分析,突破難點;引導學生思考“旁批”,用“極端假設”的方法,以幫助理解多普勒效應,滲透物理學研究問題的方法。
課件展示多普勒效應在現代生產和生活中的應用,以開闊眼界和引起學生興趣。設置針對性練習,加強對多普勒效應的理解。
三、教學程序的設計
設計思路:讓學生經歷從自然到物理、從生活到物理的認識過程,經歷基本的科學探究過程;充分發揮教師的組織者和引導者的作用,激發并保持學生的學習興趣,培養學生的探索樂趣、良好的思維習慣和初步的科學實踐能力。
(一) 明確探究問題:
引導學生觀看實地攝制的錄像,并結合自身體驗和生活經驗,側重觀察聲音的變化,學生的回答可能多種多樣:
聲音發生變化;聲音越來越大;聲音越來越刺耳;個別學生可能會回答聲音頻率越來越高······等等。并可發現當觀察者與聲源相距較近時,聲音才會明顯的變化。
(二)自主探究過程、突出本節重點:
1、讓學生猜想產生上述現象的可能原因:
當車經過時,觀察者聽到的聲音的確產生了變化,為什么會發生變化,其可能原因:喇叭越來越響;車與觀察者的距離變近了;喇叭的聲音發生變化······
2、通過實驗探索,找出現象的原因。
首先引導學生回憶聲音是由什么因素(響度,音調,音色)決定的,明確聲音的變化與哪些因素有關;然后根據學生猜測情況,逐一進行排除;最后引導學生將觀察的結果,運用求同法將不同情況進行對比,概括出聲音的變化規律,并表述為一般的情況,從而提高學生的觀察能力和語言表達能力。
(1)同一個聲源,發出的聲音會越來越響嗎?(用一電鈴持續打鈴,觀察聲音變化的情況,否定喇叭越變越響和喇叭聲音發生變化的因素。)
(2)當聲源與觀察者相距較近時,距離的變化會產生明顯的影響嗎?(用同一電鈴在觀察者附近的不同地方打鈴,可感覺聲音沒多大變化,從而否定由于距離越來越近而引起的聲音的明顯變化,忽略聲源靠近時響度變化帶來的影響。)
(3)聲音的變化和音品有關嗎?(根據常識進行判斷,可排除)
(4)從上可知:觀察者聽到聲音的變化主要由音調變化而引起的(用發聲齒輪產生頻率變化的聲音),強化聽到聲音的變化是由頻率引起的,突出主要影響因素。
(5)觀察者聽到喇叭聲音的變化是由于喇叭發出的聲音頻率變化而引起嗎?
由以上分析總結出聽到聲音音調的變化是由于觀察者接收到的聲音頻率的變化。
變化規律:觀察者與波源相互靠近時,觀察者接收到的頻率變大;觀察者與波源相互遠離時觀察者接收到的頻率變小。
引入課題:由于波源和觀察者之間有相對運動,使觀察者感到頻率發生變化的現象,叫做多普勒效應。
3、組織學生從理論上分析多普勒效應的規律。
在實例模擬圖上,由波源發出一系列的球面波幫助學生建立波動過程的物理模型。 給合運動學知識組織學生討論,分析過程抓住波源發出波頻率不變,討論的是觀察者接收到的頻率如圖(一),設波傳播速度V波,波長為λ,頻率為f。,觀察者接收頻率為f1。①波源相對觀察者靜止時:
設波源在A處1秒鐘發出f 0個完全波,則
觀察者在B處1秒鐘內可接收f 0個完全波。
即f'=f 0
②波源靜止,觀察者運動:
a、觀察者在B處以速度V向波源運動,1秒鐘內接多接收V/λ個完全波,f'=f 0+v/λ>f 0接收頻率變化。
b、觀察者在B處以速度V遠離波源運動1秒內少接收V/λ個完全波,f'=f0-V/λ
當波源在A處,1秒鐘發生f0個完全波,
波傳到B和B',觀察者處于B和B';若
波源從V向B運動1秒鐘移動到A',B'A'
和A'B中的波數相同,由于B'A'>A'B所
以λA'B'>λA'B,波速V波不變, 根據f=v/λ,則fA'B'
這樣將實例體驗與分析出的結果進行對比,從理論上更深層次理解多普勒效應,從而完成由感性認識到理性認識;通過探究,使學生經歷基本的科學探究過程,學習科學探究方法,發展初步的科學探究能力,形成尊重事實、探索真理的科學態度。
3、知道了聲波會發生多普勒效應后學生可能會產生疑問:其它的機械波是否也會發生多普勒效應呢?此時教師指出其它的波,如電磁波、微波、光波也會發生多普勒效應,即多普勒效應是波共有的特征,以較全面理解多普勒效應。這樣可激發學生求知欲,培養學生的探索興趣:電磁波、微波、光波的多普勒效應會有什么樣的現象出現呢?
(三)多普勒效應在實際中的應用(課件介紹并展示多普勒效應的一些應用)
(1)判定火車運動的方向和快慢(聲波)
(2)判斷汽車運動的速度(電磁波、超聲波)
(3)判斷遙遠天體相對于地球的速度(光波)
(4)多普勒超聲診斷(超聲波)
(四)用投影片出示小結、思考題
1、敘述波源的頻率和觀察者接收到的頻率的區別
2、什么是多普勒效應?
3、舉例說明多普勒效應的一些應用。
(五)針對性練習 投影
1、多普勒效應是指:當波源和觀察者之間有相對運動時,使_______頻率發生變化的現象。
2、在鐵路旁聽到行駛中的火車的汽笛聲,當火車迎面駛來時,音調變高,火車遠離時,音調變低,是因為( )
A、火車駛來時,聲源頻率變大 B、火車遠離時,聲源的頻率變小
C、火車駛來及遠離時,聲源的頻率都不變 D、以上說法均不正確
3、關于多普勒效應,下列說法正確的是( )
A、多普勒效應是由波的干涉引起的
B、多普勒效應說明波源的頻率發生改變
C、只有聲波才可以產生多普勒效應
D、多普勒效應是由于波源與觀察者之間有相對運動而產生的
(六)作業布置:撰寫小論文《多普勒效應知多少》
(七)板書設計
多普勒效應
概念:由于波源和觀察者之間有相對運動,使觀察者感到頻率發生變化的現象。
規律:波源與觀察者相互靠近,觀察者接收到的頻率變大;
波源與觀察者相互遠離,觀察者接收到的頻率變小。
應用:判火車運動的方向和快慢(聲波)
判斷汽車運動的速度(電磁波、聲波)
判斷遙遠天體相對于地球的速度(光波)
多普勒超聲診斷(超聲波)
四、總體說明:
本節設計從提出探究問題→分析探索問題(實際體驗和理論分析)→歸納總結三個層次突出重點,并借助多媒體課件突破難點。這樣,通過想像與推理方法和實驗相結合,發展學生的想像力和分析概括能力,使學生養成良好的思維習慣,敢于質疑,勇于創新;讓學生學習科學探究方法和科學家的探索精神,關心科技發展動態,關注技術應用帶來的社會進步和問題,樹立正確的科學觀。
10.8 多普勒效應 篇6
教學目標
1、使學生知到什么是多普勒效應
2、使學生能用所學知識解釋多普勒效應
教學建議
因多普勒效應和此聲波、超聲波兩節的內容少,建議用一個課時.用實驗讓學生了解多普勒效應,會解釋多普勒效應.在媒體資料中提供了,旋轉的錄音機發出的聲波所表現的多普勒效應,教師可以適當應用。
教學設計示例
教學重點:聲波的概念和形成聲波的條件
教學難點:解釋生活中的現象
教學儀器:音叉、錄音機
教學方法:自學
教學過程:
一、閱讀課文
請學生閱讀課本的第21頁——24頁的內容.
二、應用
問題1:什么是多普勒效應?(由于波源和觀察者之間有相對運動,使觀察者感到頻率發生變化的現象,叫做多普勒效應.)
問題2:能現場做實驗嗎?請學生討論發表觀點.
演示實驗1、用音叉在學生耳朵邊運動.2、用錄音機在教室邊放音樂,邊運動.
問題3:人的耳朵能聽到任何頻率的聲音嗎?(不能)
問題4:怎樣劃分呢?(頻率低于20hz的屬于次聲波,頻率高于XX0hz的屬于超聲波,人耳大約能聽到20hz——XX0hz的聲波.)
問題5:次聲波有什么用途呢?(次聲波的衍射能力強,可以探知幾千米以外的核試驗.)
問題6:超聲波有什么用途呢?(聲納、b超等)
探究活動
在生活中尋找多普勒效應
10.8 多普勒效應 篇7
“多普勒效應”探究性--安徽省阜陽市第三中學 谷春生
新課程標準指出,高中物理課程應促進學生自主學習,讓學生積極參與、樂于探究、勇于實驗、勤于思考。通過多樣化的教學方式,幫助學生學習物理知識與技能,培養其科學探究能力,使其逐步形成科學態度與科學精神。筆者在教學實踐過程中不斷學習,努力拓寬自己的知識面,挖掘出教材中所蘊含的探究性因素,精心設計相應的探究性課題,把學生置于開放、多元的學習環境中,確立學生在學習中的主體地位,增強學生的獨立思考能力,啟迪學生的創新思維。下面筆者以“多普勒效應”一節為例,談談自己在這方面的做法。
一、探究性學習的前期準備
先簡單介紹多普勒效應源于1842年奧地利物理學家多普勒帶著女兒在鐵道旁散步時,聽到火車汽笛聲音調變化的偶然發現,啟迪學生應留意生活中的物理知識,或許偉大的發現就在自己身邊,從而激發學生探索的興趣。然后讓學生預習并自學本節的知識,使學生對該節物理知識具有一定的認識,同時介紹一課外小制作,完成探究性活動的準備工作。
[小制作]:叫蟬──民間玩具。
叫蟬是一種用竹木制作的民間玩具,由鳴蟬(發音體)、細線和甩棒構成(如圖1所示)。轉動甩棒,使細線帶動鳴蟬做圓周運動,此時將會聽到音調起伏變化的鳴叫聲(類似蟬鳴)。而且叫蟬分別沿順時針、逆時針或低速和高速旋轉時均能發出不同的蟬鳴聲。
[制作方法]:取一小竹筒,用燒紅的細鐵釘在竹筒的底部戳穿一小孔,讓一細線穿孔系牢。再取一根筷子,在其粗端用刀刻一凹槽,在槽中熔入少許松香,細線的另一端套在凹槽中可以自由轉動。用萬能膠粘一對透明薄絹作為翅膀,稍加修飾,便制成一叫蟬。轉動筷子,使叫蟬繞筷子旋轉,此時叫蟬就能發出音調起伏的鳴叫聲。
[原因解釋]:聲音是由于物體的振動產生的。叫蟬是由蟬體(空腔)、空腔底膜和細線組成。甩棒使叫蟬做圓周運動時,細線被拉緊,細線的一端在棒上的凹槽中轉動,由于有松香細末的參與,加大了細線與棒的摩擦,從而通過細線使得竹筒底膜發生振動,膜的振動又推動竹制空腔的空氣產生共鳴,便聽到了聲音。
布置學生課外自己制作“叫蟬”,啟迪學生能不能通過設計方案來探究多普勒效應呢?
二、探究性學習實施過程
學生制作完成后,教師帶著學生列隊到學校操場完成探究性學習。讓學生先旋轉自己制作的叫蟬,使其發出“知知……”的聲音。對于不發聲的叫蟬,教師指導學生改進,并讓學生匯報自己的探索設計方案。然后,確定探究方案(學生興奮不已)。
將學生分成10組,選出叫聲較響的10個叫蟬做實驗。指導學生完成以下問題探究,研究在哪些條件下會發生多普勒效應?(或者讓學生做實驗并設計方案自主探索研究。)
第一種情況:一人在水平面內勻速率快速旋轉細線(如圖1所示),使叫蟬發聲,該組的其他同學站在原地仔細聽,判斷音調是否變化,是否有多普勒效應發生?探究后,學生回答:有。
第二種情況:一人在水平面內勻速快速旋轉細線(如圖1所示),使叫蟬發聲,該組的其他同學靠近或遠離叫蟬,判斷音調是否變化,是否有多普勒效應發生?探究后,學生回答:有。效果比第一種情況更明顯。
第三種情況:一人在水平面內旋轉細線,使聲源(叫蟬)繞著人做勻速圓周運動,此人在轉動軸心處傾聽,判斷音調是否變化,是否有多普勒效應發生?探究后,學生回答:有。
第四種情況:學生甲在水平面內旋轉較長的細線,使叫蟬做勻速率圓周運動,另一學生乙隨著叫蟬一起運動,學生乙、叫蟬和圓心始終三點共線(如圖2所示),判斷音調是否變化,是否有多普勒效應發生?探究后,學生回答:有。
第五種情況:讓每組學生拿出事先帶來的小錄音機,并用粉筆在操場上畫出標準圓圈,錄音機的喇叭口放在圓心處,使其口朝上放出某一音調的音,每個學生沿著圓圈做圓周運動,判斷音調是否變化,是否有多普勒效應發生?探究后,學生回答:無。
每組學生都積極主動地進行實驗,仔細感知、分析,沉浸在探究的愉悅之中,在身心愉快中進行學習。等幾組實驗都完成后,分別讓他們匯報探究結果,從而可以培養學生的信息收集處理能力、語言交流表達能力、團隊協調合作能力,等等。最后,下課鈴響以后,學生們依依不舍地離開了操場。
為什么會發生這種現象呢?讓我們一起來仔細探討其中的原因:
設觀察者相對于均勻介質不動,而波源相對于均勻介質運動(就像我們站在鐵道旁聽駛來和駛去的火車的汽笛聲),這時波源發出的波的波面如圖3所示。當波源向右運動時,觀察者不動,波源由位置s1運動到位置s2,波源右方的波面變得密集,波長變短,左方的波面變得稀疏,波長變長,但波在介質中的傳播速度并沒有改變。觀察者在波源右側時,在單位時間內接收到的完全波的個數增多,觀測頻率增大,音調變高;同理,觀察者在波源左側時,其觀測頻率減小,音調變低。
對于上述學生分組實驗的幾種情況,我們也可以形象地畫出其波面來進行分析:
第一種情況:當觀測者站著不動時,叫蟬轉過去,屬于遠離觀測者,形成的波面如圖4所示的波面a,觀察者單位時間內接收到的完全波的個數減少,觀測頻率小于波源頻率,故音調變低;叫蟬轉過來屬于靠近觀測者,所形成的波面如圖4所示的波面b,觀察者所感知的觀測頻率大于波源頻率,故音調變高。
第二種情況也是如此,只不過觀測者還在做靠近或遠離波源運動,觀測者單位時間內接收到的完全波的個數更多或更少,效果更為明顯。
第三種情況:當波源(叫蟬)繞著圓心o(或人)做勻速率圓周運動時,沿圓周的法向波面發生了變化(如圖5所示),使人耳單位時間內接收到的完全波的個數發生了變化,故音調發生了變化。在這種情況下,波源與觀察者之間既沒有靠近、也沒有遠離,卻發生了多普勒效應。
第四種情況:人隨著叫蟬沿圓周的切向一起前進,勻速率旋轉的叫蟬所形成的波面如圖6所示。在圓的法線方向,人始終與波源s的間距不變(人、叫蟬和圓心始終三點共線),沿圓的法線方向波面發生了變化,故人單位時間內接收到的完全波的個數發生了變化,即發生了多普勒效應。這又是一種人與波源既沒有靠近,也沒有遠離,但能發生多普勒效應的實例。
第五種情況:如圖7所示,以波源為圓心,波在均勻介質中向四面八方均勻傳播,人在其中的一個波面上繞著波源做圓周運動,人耳單位時間內接收到的完全波的個數并沒有改變,故不會發生多普勒效應。雖然人與波源之間發生了相對運動,但觀測頻率沒有變化,所以不會發生多普勒效應。
三、探究性學習成果是對課本知識的創新
拓展該探究性實驗拓寬了學生的思路,啟迪了學生的創新思維。教材中只描述波源與觀察者相對運動中的相互靠近或遠離會產生多普勒效應。通過探究性學習,同學們提出了一些新的觀點:波源和觀察者即使有靠近或遠離,也會有多普勒效應發生,如第三、四種情況;即使沒有相對運動,也不一定有多普勒效應發生,如第五種情況。所以教科書最好略作修改,適當地增加一些定性探討的其他實例,以豐富學生對多普勒效應的認識深度。
四、探究性學習能激發學生強烈的好奇心和求知欲,使他們提出一些新的問題
學生通過實驗探究,興趣大增,思維的閘門打開,提出一系列新的問題:
例1 小時候捕捉到的真蟬,握在手中,旋轉手臂,聽到音調發生變化的蟬鳴,是否屬于多普勒效應?
分析 蟬靠腹部的振動片振動發聲,一般振動頻率是一定的,即叫聲頻率不變。當用手在水平面內搖動它時,觀測頻率發生了變化,屬于多普勒效應。
例2 人耳聽到警車發出的警笛聲是否屬于多普勒效應?分析 老式警車的報警系統是一個可以繞軸旋轉的喇叭,置于汽車頂蓋上,喇叭口朝前。當報警時,該喇叭口沿水平面繞自身的軸旋轉(如圖8所示)。隨著警車的開動,使人們感知的觀測頻率發生改變,音調發生變化,故屬于多普勒效應。
新式警車是什么樣的呢?讓學生開展社會實踐活動,走訪公安部門,寫一篇探究性社會實踐報告。如果是,分析原因;如果不是,也要分析原因。
沒有探究就沒有科學。如果學生初次接觸探究性課題,探究性學習可以在教師指導下進行;如果學生多次開展過探究性活動,探究性學習可由學生自己設計完成,以便更好地激發學生自主學習能力,啟迪學生的創新思維。總之,教師在教學過程中要盡最大可能給學生提供必要的科學探究機會,讓學生通過社會調查、查閱文獻進行自主思維、動手實驗等,體驗探究過程的曲折和樂趣,發展自身的科學探究的能力。
10.8 多普勒效應 篇8
一、教材分析:
1、教材的地位
《多普勒效應》是在學習了波的有關知識后編排的,這種效應是一種常見的現象。通過對多普勒效應的初步研究,既是對波動知識的鞏固、深化和提高,使學生對波動的認識更豐滿更深入些;同時也初步培養了學生探索科學能力,并了解多普勒效應在現代生產和生活中的廣泛應用,開拓學生眼界,激發學生學習物理的興趣。
《多普勒效應》一節是基礎教育課程改革在機械波部分的擴展內容。體現課程改革精神,加強了與近代物理的銜接;體現了物理學與技術和社會的聯系。
2、教材的編排
①編者從人們熟悉的火車運動時,汽笛聲會發生變化而引出課題,提出探究問題。
②以聲波為例結合示意圖,重點說明波源的頻率與觀察者接收到的頻率的區別,提供探究的依據。
③定性分析波源與觀察者有相對運動時,觀察者所接收到的頻率變化原因,給出探究過程,突出重點內容。
④說明除聲波外的其它機械波、電磁波、光波均會發生多普勒效應,使學生完整理解多普勒效應。
⑤介紹多普勒效應在現代生產和生活中的廣泛應用,加強對多普勒效應的理解。
教材這一結構(提出問題→探究問題→總結結論)體現自主性學習的一般方法,符合課程改革的要求。
3、教學目標:
(1)知識目標:
a、知道波源的頻率與觀察者接收到的頻率的區別;
b、知道什么是多普勒效應,知道它是在波源和觀察者之間有相對運動時產生的現象。
c、了解多普勒效應的一些應用。
(2)能力目標:通過區別波源的頻率與觀察者接收到的頻率,培養學生利用物理模型分析和解決問題的能力。
(3)德育目標:培養學生形成尊重事實、探索真理的科學態度。
(4)情感目標:讓學生經歷基本的科學探究過程,受到科學態度和科學精神的熏陶,激發學生的求知欲,讓學生領略自然現象中的美妙與和諧,培養學生終身的探索興趣。
4、教學重點:多普勒效應的理解。
5、教學難點:波源與觀察者發生相對運動時,觀察者接收到的頻率變化的分析
6、教學關鍵:通過輔助教學手段幫助學生理解波源頻率與觀察者接收到頻率的不同。
二、教法與學法
1、學法指導
高中學生學習物理的興趣已發生轉化,他們的思維已從形象思維向抽象思維過渡,具備一定的探索能力,不再滿足于對物理現象的感知,對現象產生原因有較強的求知欲。因此引導學生學法如下:
(1)學前將學生分組,分別到汽車站、火車站、馬路邊,觀察體驗所聽到喇叭聲、汽笛聲有何變化,規律如何?并帶領一些學生實地考察并錄音。
(2)課堂上,將各組觀察結果進行陳述,猜想產生這種現象的原因,設計實驗予以排除及驗證,并進行分析。
(3)課后完成物理小論文《多普勒效應知多少》
2、教法分析
本節以聲波為例介紹多普勒效應,它比較常見,易于接受。聲波頻率變化可直接通過聽音調變化來反映。為使學生明確這一點,采用實驗對比:用發聲音齒輪發出不同頻率的聲音,明確音調的變化是由于頻率變化的結果;讓一聲源(如電鈴)在不同位置發出聲音,明確同一聲源發出的聲音頻率是不變的,從而進一步加深學生的疑問,促使學生再思考。
多普勒效應是在波源和觀察者之間有相對運動時產生的現象,比波動現象又復雜了一些,要理解多普勒效應,可借助多媒體課件,模擬實例(過程放慢)運用波的知識和運動學知識,指導學生分析,突破難點;引導學生思考“旁批”,用“極端假設”的方法,以幫助理解多普勒效應,滲透物理學研究問題的方法。
課件展示多普勒效應在現代生產和生活中的應用,以開闊眼界和引起學生興趣。設置針對性練習,加強對多普勒效應的理解。
三、教學程序的設計
設計思路:讓學生經歷從自然到物理、從生活到物理的認識過程,經歷基本的科學探究過程;充分發揮教師的組織者和引導者的作用,激發并保持學生的學習興趣,培養學生的探索樂趣、良好的思維習慣和初步的科學實踐能力。
(一) 明確探究問題:
引導學生觀看實地攝制的錄像,并結合自身體驗和生活經驗,側重觀察聲音的變化,學生的回答可能多種多樣:
聲音發生變化;聲音越來越大;聲音越來越刺耳;個別學生可能會回答聲音頻率越來越高······等等。并可發現當觀察者與聲源相距較近時,聲音才會明顯的變化。
(二)自主探究過程、突出本節重點:
1、讓學生猜想產生上述現象的可能原因:
當車經過時,觀察者聽到的聲音的確產生了變化,為什么會發生變化,其可能原因:喇叭越來越響;車與觀察者的距離變近了;喇叭的聲音發生變化······
2、通過實驗探索,找出現象的原因。
首先引導學生回憶聲音是由什么因素(響度,音調,音色)決定的,明確聲音的變化與哪些因素有關;然后根據學生猜測情況,逐一進行排除;最后引導學生將觀察的結果,運用求同法將不同情況進行對比,概括出聲音的變化規律,并表述為一般的情況,從而提高學生的觀察能力和語言表達能力。
(1)同一個聲源,發出的聲音會越來越響嗎?(用一電鈴持續打鈴,觀察聲音變化的情況,否定喇叭越變越響和喇叭聲音發生變化的因素。)
(2)當聲源與觀察者相距較近時,距離的變化會產生明顯的影響嗎?(用同一電鈴在觀察者附近的不同地方打鈴,可感覺聲音沒多大變化,從而否定由于距離越來越近而引起的聲音的明顯變化,忽略聲源靠近時響度變化帶來的影響。)
(3)聲音的變化和音品有關嗎?(根據常識進行判斷,可排除)
(4)從上可知:觀察者聽到聲音的變化主要由音調變化而引起的(用發聲齒輪產生頻率變化的聲音),強化聽到聲音的變化是由頻率引起的,突出主要影響因素。
(5)觀察者聽到喇叭聲音的變化是由于喇叭發出的聲音頻率變化而引起嗎?
由以上分析總結出聽到聲音音調的變化是由于觀察者接收到的聲音頻率的變化。
變化規律:觀察者與波源相互靠近時,觀察者接收到的頻率變大;觀察者與波源相互遠離時觀察者接收到的頻率變小。
引入課題:由于波源和觀察者之間有相對運動,使觀察者感到頻率發生變化的現象,叫做多普勒效應。
3、組織學生從理論上分析多普勒效應的規律。
在實例模擬圖上,由波源發出一系列的球面波幫助學生建立波動過程的物理模型。 給合運動學知識組織學生討論,分析過程抓住波源發出波頻率不變,討論的是觀察者接收到的頻率如圖(一),設波傳播速度v波,波長為λ,頻率為f。,觀察者接收頻率為f1。①波源相對觀察者靜止時:
設波源在a處1秒鐘發出f 0個完全波,則
觀察者在b處1秒鐘內可接收f 0個完全波。
即f'=f 0
②波源靜止,觀察者運動:
a、觀察者在b處以速度v向波源運動,1秒鐘內接多接收v/λ個完全波,f'=f 0+v/λ>f 0接收頻率變化。
b、觀察者在b處以速度v遠離波源運動1秒內少接收v/λ個完全波,f'=f0-v/λ
當波源在a處,1秒鐘發生f0個完全波,
波傳到b和b',觀察者處于b和b';若
波源從v向b運動1秒鐘移動到a',b'a'
和a'b中的波數相同,由于b'a'>a'b所
以λa'b'>λa'b,波速v波不變, 根據f=v/λ,則fa'b'
這樣將實例體驗與分析出的結果進行對比,從理論上更深層次理解多普勒效應,從而完成由感性認識到理性認識;通過探究,使學生經歷基本的科學探究過程,學習科學探究方法,發展初步的科學探究能力,形成尊重事實、探索真理的科學態度。
3、知道了聲波會發生多普勒效應后學生可能會產生疑問:其它的機械波是否也會發生多普勒效應呢?此時教師指出其它的波,如電磁波、微波、光波也會發生多普勒效應,即多普勒效應是波共有的特征,以較全面理解多普勒效應。這樣可激發學生求知欲,培養學生的探索興趣:電磁波、微波、光波的多普勒效應會有什么樣的現象出現呢?
(三)多普勒效應在實際中的應用(課件介紹并展示多普勒效應的一些應用)
(1)判定火車運動的方向和快慢(聲波)
(2)判斷汽車運動的速度(電磁波、超聲波)
(3)判斷遙遠天體相對于地球的速度(光波)
(4)多普勒超聲診斷(超聲波)
(四)用投影片出示小結、思考題
1、敘述波源的頻率和觀察者接收到的頻率的區別
2、什么是多普勒效應?
3、舉例說明多普勒效應的一些應用。
(五)針對性練習 投影
1、多普勒效應是指:當波源和觀察者之間有相對運動時,使_______頻率發生變化的現象。
2、在鐵路旁聽到行駛中的火車的汽笛聲,當火車迎面駛來時,音調變高,火車遠離時,音調變低,是因為( )
a、火車駛來時,聲源頻率變大 b、火車遠離時,聲源的頻率變小
c、火車駛來及遠離時,聲源的頻率都不變 d、以上說法均不正確
3、關于多普勒效應,下列說法正確的是( )
a、多普勒效應是由波的干涉引起的
b、多普勒效應說明波源的頻率發生改變
c、只有聲波才可以產生多普勒效應
d、多普勒效應是由于波源與觀察者之間有相對運動而產生的
(六)作業布置:撰寫小論文《多普勒效應知多少》
(七)板書設計
多普勒效應
概念:由于波源和觀察者之間有相對運動,使觀察者感到頻率發生變化的現象。
規律:波源與觀察者相互靠近,觀察者接收到的頻率變大;
波源與觀察者相互遠離,觀察者接收到的頻率變小。
應用:判火車運動的方向和快慢(聲波)
判斷汽車運動的速度(電磁波、聲波)
判斷遙遠天體相對于地球的速度(光波)
多普勒超聲診斷(超聲波)
四、總體說明:
本節設計從提出探究問題→分析探索問題(實際體驗和理論分析)→歸納總結三個層次突出重點,并借助多媒體課件突破難點。這樣,通過想像與推理方法和實驗相結合,發展學生的想像力和分析概括能力,使學生養成良好的思維習慣,敢于質疑,勇于創新;讓學生學習科學探究方法和科學家的探索精神,關心科技發展動態,關注技術應用帶來的社會進步和問題,樹立正確的科學觀。