2019-2020年高中物理 12.5 多普勒效應教案 新人教版選修3-4.doc

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2019-2020年高中物理 12.5 多普勒效應教案 新人教版選修3-4 一、教材分析 《多普勒效應》是人教版高中物理選修3-4《機械波》第12章第7節(jié)的教學內容，本節(jié)課為一個課時，主要學習波的一種現象------多普勒效應。 二、教學目標 1.知識目標 （1）．知道波源的頻率與觀察者接收到的頻率的區(qū)別． （2）．知道什么是多普勒效應，知道它是波源與觀察者之間有相對運動時產生的現象。 （3）．了解多普勒效應的一些應用． 2.能力目標 通過對多普勒效應的學習，讓學生體會到物理源于生活又服務于生活 3.情感目標 通過對多普勒效應的探究性學習，激發(fā)學生的合作意識和創(chuàng)新意識，樹立正確的學習觀． 三、重點難點 重點： 1.知道波源的頻率與觀察者接收到的頻率的區(qū)別. 2.多普勒效應的定義及產生條件； 難點： 1．波源的頻率與觀察者接收到的頻率的區(qū)別. 2．對多普勒效應成因的探究論證。 四、學情分析 本節(jié)內容較為抽象，但是和實際生活聯(lián)系的比較密切，學生應該是比較容易感知和掌握的。 五、教學方法 1．通過實驗、多媒體課件演示激發(fā)學生學習物理的興趣，培養(yǎng)學生觀察能力，和從物理現象入手，通過理論演繹和實驗驗證研究物理問題的方法。 2．通過對物理問題的分析論證培養(yǎng)學生勤于思考的習慣和分析問題的能力。 3．通過多普勒效應應用的學習，培養(yǎng)學生查閱資料和整理資料的能力。六、教具和六、課前準備 1蜂鳴器 2、學生準備：把導學案的課前預習內容做完整并且核對答案。 3、教師的準備：多媒體課件制作，課前預習學案，課內探究學案，課后延伸拓展學案，還有教具的準備。 七、課時安排 一個課時 八、教學過程： 同學們，在前面我們學習了許多關于波的知識，例如，波的干涉、衍射是一切波特有的現象，今天我們在來學習另外一種有關波的物理現象。請觀察下面的實驗。 【演示實驗】 1)蜂鳴器靜止,學生聽聲音有無變化; 2)兩個學生分別站在教室前后,手中牽一根繩,讓發(fā)生器在繩上快速運動,其他學生注意聽聲音有無變化. ［學生敘述聽到的聲音情況］ 1）靜止時，聽不到聲音的變化； 2）發(fā)生器靠近時，聲音變得尖銳(音調變高)；發(fā)生器遠離時，聲音變得低沉(音調變低). 【問題】生活中有無類似的現象？ 學生舉例：行駛中的汽車鳴笛；火車鳴笛進站；飛機起飛等 【錄像】行駛中鳴笛的汽車和火車。 【問題】音調的高低由什么決定? 音調的高低由聲源頻率的決定，頻率越高，音調越高。 【學生樂器演示】聲音的音調和響度。 樂律C 調音節(jié)中各音的頻率。 唱名 do re mi fa sol la si do（高） f/Hz 264 297 330 352 396 440 495 528 【問題】回憶實驗和錄像，在什么條件下，我們聽到聲音的頻率會發(fā)生變化？ 相對運動。 【引入新課】這種由于聲源和觀察者之間有相對運動，使觀察者感到頻率變化的現象叫做多普勒效應． 【板書】多普勒效應 這一現象是奧地利科學家多普勒在1842年提出并作出解釋的，因此叫做多普勒效應。 （一）多普勒效應成因分析 【問題】多普勒效應是生活中常見的一種現象，在平時我們也觀察到了這種現象，那么大家有無想過，為什么會產生多普勒效應，在產生多普勒現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的形成原因。 【問題】在多普勒效應中，觀察者感受到聲音的頻率發(fā)生了變化，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完成的全振動的次數．因此波源的頻率等于單位時間內波源發(fā)出的完全波的個數； 觀察者的接受到的頻率：單位時間接收到的完全波的個數的。 【問題】多普勒效應是由于波源和觀察者之間有相對運動產生的，那么波源的頻率和觀察者的頻率二者與運動有什么關系？ 實際的多普勒效應比較復雜，我們只研究最簡單的現象，即當波源和觀察者在同一條直線上的相對運動時的情況。 【問題】那么在同一條直線上觀察者和波源的運動情況可能有哪些？下面我們就通過研究這幾種情況下的普勒效應來探究其成因。 1．當波源S和觀察者A都相對介質都靜止，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。 從聲波傳到觀察者計時，假設波源頻率為20Hz，即波源每秒發(fā)出20個完全波，這20個完全波通過觀察者的時間為1S，即觀察者每秒接收20個完全波， 結論：不發(fā)生多普勒效應。 2．當波源S相對介質不動，觀察者A相對介質運動時： ①波源相對介質不動，觀察者靠近波源運動時； 情景同前，假設觀察者在1s內由A運動到B點，則波源在1s內發(fā)出完全波的個數仍為20個不變，但觀察者在1s內接收到的完全波的個數增多1個，為21個，即觀察者接收到的頻率增大． 【課件展示】 ②波源相對介質不動，觀察者遠離波源運動時；如1s觀察者從A點運動到C點，波源頻率不變，觀察者接受到19個完全波，觀察者單位時間內接收到的完全波的個數減少，即接收到的頻率減?。? 3．觀察者A相對介質不動，波源S相對介質運動。（即實驗演示的情景） 請學生分析原因。 【課件展示】 【實驗驗證】水波的多普勒效應。 C S A B 教師：波源和觀察者均相對運動的情況比較復雜，課上不作討論。有興趣的同學課下可以思考。請同學們根據前面的討論對多普勒效應進行總結。 【結論】當波源與觀察者有相對運動時，如果二者相互接近，觀察者接收到的頻率增大；如果二者遠離，觀察者接收到的頻率減小． 【注意】在多普勒效應中，波源的頻率是不改變的，只是由于波源和觀察者之間有相對運動，觀察者感到頻率發(fā)生了變化． 同學們，在前面我們通過實驗，觀察到了聲波的多普勒現象，提出了多普勒效應的概念，又通過理論分析和實驗驗證解釋了多普勒效應的成因，得出了多普勒效應的定性規(guī)律。這便是研究物理現象和規(guī)律的基本的科學方法。 事實上多普勒效應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。物理規(guī)律源于生活和研究，又能為我們的所應用，如果你作為一個研究者，你認為多普勒效應能在哪些方面做出貢獻？ 【教師引導】接收頻率與相對運動的速度通過推導可建立定量關系，因此根據多普勒效應不僅可以判斷速度的方向，也可以測定速度的大小。 （二）多普勒效應的應用 【問題】請舉出你所知道的生活中有關多普勒效應的應用有哪些？ 1．（定量）根據汽笛聲判斷火車的運動方向和快慢，以炮彈飛行的尖叫聲判斷炮彈的飛行方向等． 2．測速：例如，交警用的雷達測速儀、用光的多普勒效應測天體的速度、多普勒水流測速儀。 【視頻】 【問題】前面我們已經了解了多普勒效應的成因，現在你能否利用所學的知識解釋測速的原理 原理：交通警察向行進中的汽車發(fā)射一個已知頻率的電磁波（一般是紅外線），波被運動的汽車反射回來時，接收到的頻率發(fā)生變化，由此可指示汽車的速度. 3．彩超：醫(yī)生向人體內發(fā)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化，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世紀初，科學家們發(fā)現許多星系的譜線有“紅移現象”，所謂“紅移現象”，就是整個光譜結構向光譜紅色的一端偏移，這種現象可以用多普勒效應加以解釋：由于星系遠離我們運動，接收到的星光的頻率變小，譜線就向頻率變?。床ㄩL變大）的紅端移動．科學家從紅移的大小還可以算出這種遠離運動的速度．這種現象，是證明宇宙在膨脹的一個有力證據． 4．光波的多普勒效應： 【視頻展示】光波與聲波的不同之處在于,光波頻率的變化使人感覺到是顏色的變化. 如果恒星遠離我們而去,則光的譜線就向紅光方向移動，稱為紅移；如果恒星朝向我們運動，光的譜線就向紫光方向移動，稱為藍移。 “紅移現象”是宇宙大爆炸理論的一個有力證據。 板書設計 1．多普勒效應：觀察者接收到的頻率與波源頻率不同的現象，叫做多普勒效應。 2．兩個概念： 波源頻率：波源在單位時間內發(fā)出的完全波的個數。 接收頻率：觀察者在單位時間內接收的完全波的個數。 3．規(guī)律：波源與觀察者互相靠近時，觀察者接收到的頻率變大；波源與觀察者互相遠離時，觀察者接收到的頻率變小。 4． 應用：