3.5 多普勒效应 教案

3.5多普勒效应 教材分析 使用教材是人民教育-出卷网-普通高中课程标准实验教科书2019年版《物理》选择性必修1，内容选自第三章第五节。多普勒效应是波的一种重要现象，在生活中具有广泛的应用。 本节课通过对多普勒效应的形成过程进行分析，提高学生对机械波的认识水平，培养学生的分析能力与科学探究能力。 学情分析 教学主体———学生是普通高中二年级学生，此前已经学习了声音及机械波的相关知识，了解声音的特性及其影响因素。学生具有一定的实验观察能力及科学探究的能力，学习欲望较强，乐于将所学知识运用于实际生活中。 多普勒效应的现象在生活中很常见，但学生不能应用物理知识进行分析。通过本节课的学习，使学生感受并探究多普勒效应现象，理解其产生原因，并了解其在生活中的应用。 教学课时 1课时 教学目标 1. 通过实验了解多普勒效应及其产生的原因，知道多普勒效应是波特有的现象。 2. 理解多普勒效应的实质。 3. 知道所有的波都有多普勒效应，认识多普勒效应在生活中的普遍性。 教学重难点 教学重点 多普勒效应产生的原因。 多普勒效应中波源的频率没变，观察者观测到的频率发生了变化。 教学难点 对多普勒效应产生原因的理解。 波源与观察者发生相对运动时，观察者接收到的频率变化的分析。 教学准备 长竹竿、蜂鸣器、多媒体课件 教学过程 新课引入 教师设问：仔细听汽车、飞机由远而近的鸣笛声，你会发现什么现象？ 学生回答。 总结：靠近时，鸣笛声越来越尖锐；远离时，鸣笛声越来低沉。 思考：这到底是怎么回事？ 1842年，奥地利物理学家多普勒带着女儿在铁道旁散步时就注意到了类似上面描述的现象。他经过认真的研究，发现波源与观察者相互靠近或者相互远离时，接收到的波的频率都会发生变化。人们把这种现象叫作多普勒效应。 讲授新课 一、多普勒效应 演示： 蜂鸣器音调的变化 将一个以电池为电源的蜂鸣器固定在长竹竿的一端，闭合开关后听一听它发出的声音。请一位同学用竹竿把蜂鸣器举起来并在头顶快速转动，在几米之外听它的声音有什么变化。 结果：蜂鸣器靠近观察者时，音调变高（频率变大）；蜂鸣器远离观察者时，音调变低（频率变小）。 要了解多普勒效应的成因，可以做如下的模拟实验。让一队人沿路行走，观察者站在路旁不动，假设每分钟有30个人从他身旁通过（图3.5-2甲），这种情况下的“过人频率”是30人每分。 如果观察者逆着队伍行走，每分钟与观察者相遇的人数增加，也就是频率增加（图3.5-2乙）； 反之，如果观察者顺着队伍行走，频率降低（图3.5-2丙）。 我们可以这样理解声波的多普勒效应： 波源和观察者没有相对运动时：单位时间内波源发出几个完全波，观察者在单位时间内就接收到几个完全波，故观察者接收到的频率等于波源的频率。 2、观察者朝波源运动时：观察者在单位时间内由A运动到B，设单位时间内波源发出20个完全波，观察者接收到21个完全波，所以观察者接受到的完全波个数增多，即接收到的频率增大。 3、观察者远离波源运动时：观察者在单位时间内由B运动到A，设单位时间内波源发出20个完全波，观察者接收到19个完全波，所以观察者接受到的完全波个数减少，即接收到的频率减少。 波源朝观察者运动时：观察者感觉到波变得密集，即波长减小，接收到的频率增大。 波源远离观察者运动时：观察者感到波变得稀疏，即波长增大，接收到的频率减少。 多普勒效应实质：当波源与观察者有相对运动时，如果二者相互接近，观察者接收到的频率增大；如果二者远离，观察者接收到的频率减小． 注意：多普勒效应是观察者接收到的波的频率发生了变化，而波源发出的波的频率并没有改变。 思考与讨论 固定在振动片上的金属丝周期性触动水面可以形成水波。当振动片在水面上移动时拍得一幅如图3.5-3 ... ...