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(nèi)容,本節(jié)課為一個課時,主要學習波的一種現(xiàn)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(chǎn)生的現(xiàn)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(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.對多普勒效應成因的探究論證。 四、學情分析 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(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(nèi)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(nèi)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(guān)于波的知識,例如,波的干涉、衍射是一切波特有的現(xiàn)象,今天我們在來學習另外一種有關(guān)波的物理現(xiàn)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(diào)變高);發(fā)生器遠離時,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(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。 【學生樂器演示】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 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(xiàn)象叫做多普勒效應. 【板書】多普勒效應 這一現(xiàn)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(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,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(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。 【問題】多普勒效應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? 實際的多普勒效應比較復雜,我們只研究最簡單的現(xiàn)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(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。 2.當波源S相對介質(zhì)不動,觀察者A相對介質(zhì)運動時: ①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】 ②波源相對介質(zhì)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(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(jù)前面的討論對多普勒效應進行總結(jié)。 【結(jié)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?。? 【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(xiàn)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(xiàn)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(guān)系,因此根據(jù)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(guān)多普勒效應的應用有哪些? 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(jīng)了解了多普勒效應的成因,現(xiàn)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(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世紀初,科學家們發(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(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: 【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(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: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。 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離時,觀察者接收到的頻率變小。 4. 應用:- 1.請仔細閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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