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2019-2020年高中物理 第二章2.5 《多普勒效應(yīng)》教案 粵教版選修3-4 一、 教學(xué)目標(biāo)： １、知識(shí)目標(biāo) (1)知道波源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(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)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)： (1)通過視頻播放、多媒體演示觀察體會(huì)，提高生活物理觀察能力和正確表述生活物理現(xiàn)象的能力。 (2)通過改變波源與觀察者距離變化，培養(yǎng)學(xué)生利用變量控制法分析問題的能力。 (3)熟悉和適應(yīng)課堂教學(xué)中運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)的環(huán)境。 ３、情感目標(biāo)： (1)培養(yǎng)合作與分享的學(xué)習(xí)習(xí)慣。 (2)體驗(yàn)生活物理，激發(fā)學(xué)習(xí)科學(xué)知識(shí)的熱情。 二、 學(xué)情分析： 本課是高中物理教材第十章第八節(jié)的內(nèi)容，是機(jī)械波形成和傳播、干涉、衍射的后續(xù)內(nèi)容，學(xué)生已經(jīng)具備了聲調(diào)、波速、波長(zhǎng)、頻率、周期等基本概念的相關(guān)知識(shí)，懂得機(jī)械波在均勻介質(zhì)中勻速傳播。建議在學(xué)習(xí)新課之前復(fù)習(xí)一下相關(guān)概念. 三、 教學(xué)方法： 結(jié)合多媒體手段進(jìn)行探究式教學(xué)。 四、 教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)： 重點(diǎn)：波源的頻率和觀察者接收到的頻率的區(qū)別，多普勒效應(yīng)概念的理解。 難點(diǎn)：波源的頻率和觀察者接收的頻率不同的原因。 五、 教學(xué)儀器 計(jì)算機(jī)一臺(tái)、投影儀、自制《多普勒效應(yīng)》課件 六、 教學(xué)設(shè)計(jì)思想： 《多普勒效應(yīng)》是繼波的干涉、衍射現(xiàn)象后的又一波動(dòng)過程共有現(xiàn)象，是高中物理教材中新增內(nèi)容，體現(xiàn)了生活物理的重要性。本節(jié)課力圖貫徹“以學(xué)生發(fā)展為本”的教學(xué)理念，在課堂教學(xué)模式上有所突破，同時(shí)根據(jù)學(xué)生認(rèn)識(shí)過程而致力于教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)，使學(xué)生掌握基礎(chǔ)知識(shí)，提高基本能力。 首先注意創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情景，安排了火車、飛機(jī)運(yùn)動(dòng)的生活物理實(shí)例，讓學(xué)生再次感受生活經(jīng)驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，形成良好的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)。 在教學(xué)手段方面充分運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)的平臺(tái)，在實(shí)驗(yàn)圖片的基礎(chǔ)上，以多媒體動(dòng)畫課件交互地展示波源和觀察者各種情況下運(yùn)動(dòng)而引起觀察者接收頻率不同的過程，提高觀察和思維訓(xùn)練的效果，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會(huì)利用變量控制法研究問題。同時(shí)設(shè)計(jì)一定量的學(xué)生活動(dòng)與合作學(xué)習(xí)，使學(xué)生在體驗(yàn)和探究的基礎(chǔ)上得出結(jié)論。 七、 教學(xué)過程 （一） 引入新課 〔教師〕生活中有物理，物理來源于生活。 [創(chuàng)設(shè)生活物理情景]播放火車靜止、運(yùn)動(dòng)鳴笛的情境，引導(dǎo)學(xué)生注意聽鳴笛聲調(diào)的變化。 [教師]我們站在鐵路旁，火車前方停止不動(dòng)，司機(jī)鳴笛，我們聽到汽笛聲調(diào)不變；當(dāng)高速行駛的火車?guó)Q笛而來，會(huì)聽到汽笛聲調(diào)變得高昂些，當(dāng)火車嗚笛而去時(shí)，會(huì)聽到汽笛聲調(diào)變得低沉些，請(qǐng)同學(xué)們想一想用機(jī)械波的什么物理量來描述聲調(diào)變高變低呢？ [教師]播放飛機(jī)飛行圖片，引導(dǎo)學(xué)生注意聽飛機(jī)飛行聲音的聲調(diào)變化，提出探究問題 (1)根據(jù)你聽到飛機(jī)１的聲音頻率變化說出飛機(jī)與我們距離的變化？ (2)比較聽到飛機(jī)2、３聲音的頻率變化快慢，請(qǐng)你說出哪架飛機(jī)飛得快？ [學(xué)生]學(xué)生分組討論，回答問題，教師給予肯定評(píng)判。 (1)所聽聲音的頻率變大-飛近,頻率變小-飛遠(yuǎn)。 (2)飛機(jī)３比飛機(jī)１飛得快。 (二)新課教學(xué) [教師]生活經(jīng)驗(yàn)告訴我們聲源（火車、飛機(jī)）和觀察者距離變化會(huì)引起觀察者接收頻率變化。 〔板書〕聲源、觀察者距離變化會(huì)引起觀察者接收頻率變化，為什么？ 為了探究這個(gè)問題，我們先弄清楚什么是波源頻率和觀察者接收頻率這兩個(gè)概念。 [板書]一、波源頻率、觀察者接收頻率的區(qū)別 介紹動(dòng)畫演示界面：波源速度V1、觀察者速度V2,波源發(fā)出完全波個(gè)數(shù)n1，接收完全波個(gè)數(shù)n2,接收靈敏度w，波面距離λ 。 波源頻率f1：波源完成一次全振動(dòng)，向外發(fā)出一個(gè)波長(zhǎng)的波，頻率表示單位時(shí)間內(nèi)波源完成的全振動(dòng)的次數(shù)，即波源頻率等于單位時(shí)間內(nèi)波源發(fā)出的完全波的個(gè)數(shù)； 觀察者接收頻率f2：觀察者接收的頻率等于觀察者在單位時(shí)間的接收完全波的個(gè)數(shù)。 動(dòng)畫演示1：波源、觀察者相對(duì)介質(zhì)靜止(V1=0、V2=0), 讓學(xué)生１說出觀察的數(shù)據(jù)。 ① 波源發(fā)出完全波的個(gè)數(shù)n1, ② 觀察者接收完全波的個(gè)數(shù)n2, ③ 當(dāng)觀察者速度等于波速時(shí)，n2=0,接收頻率為零。 [板書]二、波源、觀察者相對(duì)介質(zhì)不運(yùn)動(dòng) 指導(dǎo)學(xué)生觀察動(dòng)畫在相等時(shí)間里，波源發(fā)出的完全波個(gè)數(shù)n1和觀察者接收的完全波個(gè)數(shù)n2,按要求填入表格。由演示１可知： 觀察者接收頻率f2＝波源頻率f1（原聲原調(diào)） 當(dāng)觀察者在單位時(shí)間里接收的完全波個(gè)數(shù)大于或者小于波源發(fā)出的完全波個(gè)數(shù)時(shí)，其接收頻率就會(huì)發(fā)生變化。 拖動(dòng)觀察者靠近或遠(yuǎn)離波源，說明觀察者接收完全波個(gè)數(shù)的變化。 [板書]三、波源相對(duì)介質(zhì)靜止，觀察者運(yùn)動(dòng) a. 觀察者靠近波源： b. 觀察者遠(yuǎn)離波源： 動(dòng)畫演示２：教師邊演示邊指導(dǎo)學(xué)生邊觀察邊猜測(cè)數(shù)據(jù)的變化，數(shù)據(jù)填入表格，讓學(xué)生２說出觀察數(shù)據(jù)；提出探究問題 (3)觀察者以速度V2靠近波源，比其靜止時(shí)在單位時(shí)間內(nèi)接收完全波個(gè)數(shù)多還是少？接收頻率變大還是變??？觀察者以V2遠(yuǎn)離　波源會(huì)怎樣呢？ (4)觀察者以更大的速度V2′靠近波源，在單位時(shí)間內(nèi)接收完全波個(gè)數(shù)更多還是更少？接收到的頻率f2′變得更大還是更??？ (5)要使觀察者接收頻率f2不同于波源頻率f1 ，還有其它辦法嗎？ [學(xué)生]學(xué)生分組討論，回答問題，教師給予肯定評(píng)判。 (3)觀察者靠近波源,在單位時(shí)間里多接收V2/λ完全波數(shù)，接收頻率變大；觀察者遠(yuǎn)離波源,在單位時(shí)間里少接收V2/λ完全波數(shù)，接收頻率變小。 (4) 更多；更大。 (5)讓觀察者不動(dòng)，波源靠近或遠(yuǎn)離；還可以讓觀察者和波源同時(shí)相對(duì)介質(zhì)運(yùn)動(dòng)。 [教師]通過前面學(xué)習(xí)可知波源不動(dòng)，當(dāng)觀察者靠近波源時(shí)，觀察者接收頻率變大；當(dāng)觀察者遠(yuǎn)離波源時(shí)，觀察者接收頻率變小。如果讓觀察者不動(dòng),波源靠近觀察者或者遠(yuǎn)離觀察者，是不是也可得到相同的結(jié)論呢？ [板書]四、波源運(yùn)動(dòng)，觀察者相對(duì)介質(zhì)靜止 a.波源靠近觀察者 b.波源遠(yuǎn)離觀察者 波源運(yùn)動(dòng)會(huì)引起哪些變化呢？請(qǐng)看一組實(shí)驗(yàn)對(duì)比照片，說明波源不動(dòng)時(shí)，波面間距不變；波源運(yùn)動(dòng)時(shí)，波源前方波面變密，后方變疏，現(xiàn)在用動(dòng)畫動(dòng)態(tài)模擬。 動(dòng)畫演示３：波一經(jīng)從波源發(fā)出，在均勻介質(zhì)中就以球面波的形式傳播，球面波的球心就是發(fā)出該波時(shí)波源所在的位置，波源運(yùn)動(dòng)時(shí)，波面的球心運(yùn)動(dòng)，所以前方的波面變密，后面的波面變疏。教師邊演示邊指導(dǎo)學(xué)生觀察猜測(cè)數(shù)據(jù)的變化，數(shù)據(jù)填入表格，讓學(xué)生３說出觀察數(shù)據(jù)；提出探究問題 (6)波源靠近觀察者，觀察者在波源的前方，波面變(密/疏),波長(zhǎng)變(小/大),接收的完全波個(gè)數(shù)(增多/減少)，接收頻率f2變(大/小)?波源遠(yuǎn)離觀察者情況如何？ [學(xué)生]學(xué)生分組討論，回答問題，教師給予肯定評(píng)判。 (6)波源靠近觀察者時(shí)，經(jīng)過觀察者的波面變密，波長(zhǎng)變小，接收的完全波個(gè)數(shù)增多，接收頻率f2變大；波源遠(yuǎn)離觀察者時(shí)，經(jīng)過觀察者的波面變疏，波長(zhǎng)變大，接收的完全波個(gè)數(shù)減少，接收頻率f2變小； （三）學(xué)生歸納與設(shè)計(jì) (1)學(xué)生對(duì)已學(xué)知識(shí)歸納小結(jié) 觀察者接收頻率f2與波源頻率f1關(guān)系 座號(hào) 姓名 相對(duì)運(yùn)動(dòng)情況 波長(zhǎng)λ (不變、變大、變小) 相等時(shí)間內(nèi) 完全波的波數(shù) 接收頻率f2與波源頻率f1關(guān)系 結(jié)論 （不變、變大、變小） 接收者n2 波源n1 二者不動(dòng) 二者靠近 波源不動(dòng)，觀察者靠近 觀察者不動(dòng)，波源靠近 二者遠(yuǎn)離 波源不動(dòng)，觀察者遠(yuǎn)離 觀察者不動(dòng)，波源遠(yuǎn)離 [教師]投影播放學(xué)生小結(jié)，點(diǎn)醒課題。 [板書]波源和觀察者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使觀察者感到頻率變化的現(xiàn)象叫多普勒效應(yīng) (2)學(xué)生設(shè)計(jì) 自行設(shè)定波源、觀察者運(yùn)動(dòng)速度，每組按上表中的選定一種情況，通過課件動(dòng)畫證明結(jié)論的正確性 （四）多普勒的應(yīng)用 多普勒效應(yīng)是波動(dòng)過程共有的特征，不僅機(jī)械波，電磁波和光波也會(huì)發(fā)生多普勒效應(yīng)。 應(yīng)用１：車輛測(cè)速,交警向行進(jìn)中的車輛發(fā)射頻率已知的電磁波（通常是紅外線），同時(shí)測(cè)量反射波的頻率，根據(jù)反射波頻率變化的多少就能知道車輛的速度。 應(yīng)用２：光譜線的“紅移現(xiàn)象”，恒星光譜朝波長(zhǎng)較長(zhǎng)的紅光方向偏移，波長(zhǎng)變長(zhǎng)，意味著恒星正在離我們遠(yuǎn)去，紅移越大，表明距離越遠(yuǎn)的恒星離開地球的越快，恒星光譜的紅移現(xiàn)象為宇宙大爆炸理論提供了有力的證據(jù)。 應(yīng)用３：醫(yī)用“彩超”，醫(yī)生向人體內(nèi)發(fā)射已知頻率的超聲波，超聲波被血管中的血流反射后又被儀器接收，測(cè)出反射波的頻率變化，就能知道血流的速度，這可以檢查心臟、大腦、眼底血管的病變。 八、 板書設(shè)計(jì)： 多普勒效應(yīng) 聲源、觀察者距離變化會(huì)引起觀察者接收頻率變化，為什么？ 一、波源頻率、觀察者接收頻率的區(qū)別 波源頻率f1： 觀察者接收頻率f2： 二、波源、觀察者相對(duì)介質(zhì)不運(yùn)動(dòng) 三、波源相對(duì)介質(zhì)靜止，觀察者運(yùn)動(dòng) a.觀察者靠近波源： b.觀察者遠(yuǎn)離波源： 四、波源運(yùn)動(dòng)，觀察者相對(duì)介質(zhì)靜止 a.波源靠近觀察者 b.波源遠(yuǎn)離觀察者 波源和觀察者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使觀察者感到頻率變化的現(xiàn)象叫多普勒效應(yīng) 五、應(yīng)用： 請(qǐng)同學(xué)們?cè)谏险n過程中，邊觀察邊填好數(shù)據(jù)，寫出相關(guān)結(jié)論，課堂結(jié)束時(shí)要投影播放。 觀察者接收頻率f2與波源頻率f1關(guān)系 座號(hào) 姓名 相對(duì)運(yùn)動(dòng)情況 波長(zhǎng)λ (不變、變大、變小) 相等時(shí)間內(nèi) 完全波的波數(shù) 接收頻率f2與波源頻率f1關(guān)系 結(jié)論 （不變、變大、變小） 接收者n2 波源n1 二者不動(dòng) 二者靠近 波源不動(dòng)，觀察者靠近 觀察者不動(dòng)，波源靠近 二者遠(yuǎn)離 波源不動(dòng)，觀察者遠(yuǎn)離 觀察者不動(dòng)，波源遠(yuǎn)離