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

2019-2020年高中物理 12.5 多普勒效應(yīng)教案 新人教版選修3-4一、教材分析多普勒效應(yīng)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(xué)內(nèi)容，本節(jié)課為一個課時，主要學(xué)習(xí)波的一種現(xiàn)象-多普勒效應(yīng)。二、教學(xué)目標(biāo)1.知識目標(biāo)（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(yīng)，知道它是波源與觀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2.能力目標(biāo)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3.情感目標(biāo)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(yīng)的定義及產(chǎn)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(yīng)成因的探究論證。四、學(xué)情分析本節(jié)內(nèi)容較為抽象，但是和實際生活聯(lián)系的比較密切，學(xué)生應(yīng)該是比較容易感知和掌握的。五、教學(xué)方法1通過實驗、多媒體課件演示激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，培養(yǎng)學(xué)生觀察能力，和從物理現(xiàn)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(xué)生勤于思考的習(xí)慣和分析問題的能力。3通過多普勒效應(yīng)應(yīng)用的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生查閱資料和整理資料的能力。六、教具和六、課前準(zhǔn)備1蜂鳴器2、學(xué)生準(zhǔn)備：把導(dǎo)學(xué)案的課前預(yù)習(xí)內(nèi)容做完整并且核對答案。3、教師的準(zhǔn)備：多媒體課件制作，課前預(yù)習(xí)學(xué)案，課內(nèi)探究學(xué)案，課后延伸拓展學(xué)案，還有教具的準(zhǔn)備。七、課時安排 一個課時八、教學(xué)過程：同學(xué)們，在前面我們學(xué)習(xí)了許多關(guān)于波的知識，例如，波的干涉、衍射是一切波特有的現(xiàn)象，今天我們在來學(xué)習(xí)另外一種有關(guān)波的物理現(xiàn)象。請觀察下面的實驗?！狙菔緦嶒灐?1)蜂鳴器靜止,學(xué)生聽聲音有無變化;2)兩個學(xué)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(xué)生注意聽聲音有無變化.學(xué)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(diào)變高)；發(fā)生器遠(yuǎn)離時，聲音變得低沉(音調(diào)變低).【問題】生活中有無類似的現(xiàn)象？學(xué)生舉例：行駛中的汽車鳴笛；火車鳴笛進(jìn)站；飛機起飛等【錄像】行駛中鳴笛的汽車和火車?！締栴}】音調(diào)的高低由什么決定? 音調(diào)的高低由聲源頻率的決定，頻率越高，音調(diào)越高?！緦W(xué)生樂器演示】聲音的音調(diào)和響度。樂律C 調(diào)音節(jié)中各音的頻率。唱名doremifasollasido（高）f/Hz264297330352396440495528【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?！疽胄抡n】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(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年提出并作出解釋的，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，在平時我們也觀察到了這種現(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)的形成原因?！締栴}】在多普勒效應(yīng)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(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)； 觀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)是由于波源和觀察者之間有相對運動產(chǎn)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(guān)系？ 實際的多普勒效應(yīng)比較復(fù)雜，我們只研究最簡單的現(xiàn)象，即當(dāng)波源和觀察者在同一條直線上的相對運動時的情況?！締栴}】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(yīng)來探究其成因。 1當(dāng)波源S和觀察者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。從聲波傳到觀察者計時，假設(shè)波源頻率為20Hz，即波源每秒發(fā)出20個完全波，這20個完全波通過觀察者的時間為1S，即觀察者每秒接收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，觀察者A相對介質(zhì)運動時：波源相對介質(zhì)不動，觀察者靠近波源運動時；情景同前，假設(shè)觀察者在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，但觀察者在1s內(nèi)接收到的完全波的個數(shù)增多1個，為21個，即觀察者接收到的頻率增大【課件展示】波源相對介質(zhì)不動，觀察者遠(yuǎn)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(nèi)接收到的完全波的個數(shù)減少，即接收到的頻率減小3觀察者A相對介質(zhì)不動，波源S相對介質(zhì)運動。（即實驗演示的情景）請學(xué)生分析原因。【課件展示】 【實驗驗證】水波的多普勒效應(yīng)。CSAB教師：波源和觀察者均相對運動的情況比較復(fù)雜，課上不作討論。有興趣的同學(xué)課下可以思考。請同學(xué)們根據(jù)前面的討論對多普勒效應(yīng)進(jìn)行總結(jié)?！窘Y(jié)論】當(dāng)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(yuǎn)離，觀察者接收到的頻率減小 【注意】在多普勒效應(yīng)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(xué)們，在前面我們通過實驗，觀察到了聲波的多普勒現(xiàn)象，提出了多普勒效應(yīng)的概念，又通過理論分析和實驗驗證解釋了多普勒效應(yīng)的成因，得出了多普勒效應(yīng)的定性規(guī)律。這便是研究物理現(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)律源于生活和研究，又能為我們的所應(yīng)用，如果你作為一個研究者，你認(rèn)為多普勒效應(yīng)能在哪些方面做出貢獻(xiàn)？【教師引導(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，因此根據(jù)多普勒效應(yīng)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(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）根據(jù)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(dá)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)的知識解釋測速的原理原理：交通警察向行進(jìn)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(nèi)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(jì)初，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)許多星系的譜線有“紅移現(xiàn)象”，所謂“紅移現(xiàn)象”，就是整個光譜結(jié)構(gòu)向光譜紅色的一端偏移，這種現(xiàn)象可以用多普勒效應(yīng)加以解釋：由于星系遠(yuǎn)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(xué)家從紅移的大小還可以算出這種遠(yuǎn)離運動的速度這種現(xiàn)象，是證明宇宙在膨脹的一個有力證據(jù)4光波的多普勒效應(yīng)：【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(yuǎn)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(lán)移。“紅移現(xiàn)象”是宇宙大爆炸理論的一個有力證據(jù)。 板書設(shè)計1多普勒效應(yīng)：觀察者接收到的頻率與波源頻率不同的現(xiàn)象，叫做多普勒效應(yīng)。2兩個概念： 波源頻率：波源在單位時間內(nèi)發(fā)出的完全波的個數(shù)。接收頻率：觀察者在單位時間內(nèi)接收的完全波的個數(shù)。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(yuǎn)離時，觀察者接收到的頻率變小。4 應(yīng)用：