2024-2025学年高中物理第二章机械波6多普勒效应教案教科版选修3-4

PAGE6-多普勒效应章节选修3－4其次章第六节课型新授课教学目标知识与技能1．知道波源的频率与视察者接收到的频率的区分．2．知道什么是多普勒效应，知道它是波源与视察者之间有相对运动时产生的现象。3．了解多普勒效应的一些应用．过程与方法1．通过试验、多媒体课件演示激发学生学习物理的爱好，培育学生视察实力，和从物理现象入手，通过理论演绎和试验验证探讨物理问题的方法。2．通过对物理问题的分析论证培育学生勤于思索的习惯和分析问题的实力。3．通过多普勒效应应用的学习，培育学生查阅资料和整理资料的实力。情感看法与价值观1．通过对多普勒效应的学习，让学生体会到物理源于生活又服务于生活。2．通过对多普勒效应的探究性学习，激发学生的合作意识和创新意识，树立正确的学习观．重点1.知道波源的频率与视察者接收到的频率的区分.2.多普勒效应的定义及产生条件；难点1．波源的频率与视察者接收到的频率的区分.2．对多普勒效应成因的探究论证。教具课件、模拟试验、动画教学环节教学过程老师调控和学生活动新课引入新课教学课堂小结同学们，在前面我们学习了很多关于波的学问，例如，波的干涉、衍射是一切波特有的现象，今日我们在来学习另外一种有关波的物理现象。请视察下面的试验。【动画演示】1)火车静止,学生听声音有无变更;2)货车运动前后,学生留意听声音有无变更.【问题】生活中有无类似的现象？【问题】音调的凹凸由什么确定?【问题】回忆试验和录像，在什么条件下，我们听到声音的频率会发生变更？【引入新课】这种由于声源和视察者之间有相对运动，使视察者感到频率变更的现象叫做多普勒效应．【板书】多普勒效应这一现象是奥地利科学家多普勒在1842年提出并作出说明的，因此叫做多普勒效应。（一）多普勒效应成因分析【问题】多普勒效应是生活中常见的一种现象，在平常我们也视察到了这种现象，那么大家有无想过，为什么会产生多普勒效应，在产生多普勒现象时有无可以遵循的物理规律存在？下面我们就共同来探究多普勒效应的形成缘由。【问题】在多普勒效应中，视察者感受到声音的频率发生了变更，那么，人耳听到的声音的频率与声源的频率相同吗？声源的频率：声源完成一次全振动，向外发出一个波长的波，频率表示单位时间内完成的全振动的次数．因此波源的频率等于单位时间内波源发出的完全波的个数；视察者的接受到的频率：单位时间接收到的完全波的个数的。【问题】多普勒效应是由于波源和视察者之间有相对运动产生的，那么波源的频率和视察者的频率二者与运动有什么关系？实际的多普勒效应比较困难，我们只探讨最简洁的现象，即当波源和视察者在同一条直线上的相对运动时的状况。【问题】那么在同一条直线上视察者和波源的运动状况可能有哪些？下面我们就通过探讨这几种状况下的普勒效应来探究其成因。1．当波源S和视察者A都相对介质都静止，即二者没有相对运动时：【课件展示】：声波每完成一次全振动向外传播一个波长的球面波。从声波传到视察者计时，假设波源频率为20Hz，即波源每秒发出20个完全波，这20个完全波通过视察者的时间为1S，即视察者每秒接收20个完全波，结论：不发生多普勒效应。2．当波源S相对介质不动，视察者A相对介质运动时：①波源相对介质不动，视察者靠近波源运动时；情景同前，假设视察者在1s内由A运动到B点，则波源在1s内发出完全波的个数仍为20个不变，但视察者在1s内接收到的完全波的个数增多，即视察者接收到的频率增大．【课件展示】②波源相对介质不动，视察者远离波源运动时；如1s视察者从A点运动到C点，波源频率不变，视察者接受到19个完全波，视察者单位时间内接收到的完全波的个数削减，即接收到的频率减小．3．视察者A相对介质不动，波源S相对介质运动。（即试验演示的情景）请学生分析缘由。【课件展示】老师：波源和视察者均相对运动的状况比较困难，课上不作探讨。有爱好的同学课下可以思索。请同学们依据前面的探讨对多普勒效应进行总结。【结论】当波源与视察者有相对运动时，假如二者相互接近，视察者接收到的频率增大；假如二者远离，视察者接收到的频率减小．【留意】在多普勒效应中，波源的频率是不变更的，只是由于波源和视察者之间有相对运动，视察者感到频率发生了变更．同学们，在前面我们通过试验，视察到了声波的多普勒现象，提出了多普勒效应的概念，又通过理论分析和试验验证说明了多普勒效应的成因，得出了多普勒效应的定性规律。这便是探讨物理现象和规律的基本的科学方法。事实上多普勒效应是波动过程共有的特征，不仅机械波，电磁波和光波也会发生多普勒效应。物理规律源于生活和探讨，又能为我们的所应用，假如你作为一个探讨者，你认为多普勒效应能在哪些方面做出贡献？【老师引导】接收频率与相对运动的速度通过推导可建立定量关系，因此依据多普勒效应不仅可以推断速度的方向，也可以测定速度的大小。（二）多普勒效应的应用【问题】请举出你所知道的生活中有关多普勒效应的应用有哪些？1．（定量）依据汽笛声推断火车的运动方向和快慢，以炮弹飞行的尖叫声推断炮弹的飞行方向等．2．测速：例如，交警用的雷达测速仪、用光的多普勒效应测天体的速度、多普勒水流测速仪。【视频】【问题】前面我们已经了解了多普勒效应的成因，现在你能否利用所学的学问说明测速的原理原理：交通警察向行进中的汽车放射一个已知频率的电磁波（一般是微波），波被运动的汽车反射回来时，接收到的频率发生变更，由此可指示汽车的速度.彩超：医生向人体内放射频率已知的超声波，超声波被血管中的血流反射后又被仪器接收，测出反射波的频率变更，就能知道血流的速度．这种方法俗称“彩超”，可以检查心脏、大脑和眼底血管的病变．【问题】通过这节可的学习，你学到了哪些学问，有什么感受？多普勒效应是波的一种特别现象。两者相互靠近，接收到的平率增大，反正则减小。［学生叙述听到的声音状况］1）静止时，听不到声音的变更；2）波源靠近时，声音变得尖锐(音调变高)；波源远离时，声音变得低沉(音调变低).学生举例：行驶中的汽车鸣笛；火车鸣笛进站；飞机起飞等。音调的凹凸由声源频率的确定，频率越高，音调越高。学生：相对运动。学生的反应：？师生探讨、建立概念：学生讲解并描述声源的频率和视察者的频率。学生探讨：波的频率由波源自身的振动确定，与波源是否运动无关。心中存疑：视察者接收到的频率发与运动有关系。缘由是什么？[学生思索]：四种状况：1）波源和视察者均静止；2）波源不动，视察者运动；3）波源运动，视察者不动；4）波源和视察者均运动。【学生视察，小结：】视察者接收到的频率等于波源的频率，因此视察者接收到的波的频率没有变更，听到的是“原声原调”．【学生视察、探讨、小结】在这种状况下，由于视察者自身的运动，导致视察者接收到的频率会变更．变更规律：视察者靠近波源，接收频率变大；远离波源，接收频率变小。【学生探讨】可能有两种说明：接收频率的变更是由于波源运动造成的，波面仍是同心圆。（错误）由于波源的运动，沿运动方向波被压缩（波长变短），背离运动方向波被拉长（波长变长）。可让学生画图。依据，同种介质中波速不变，是波长的变更导致了接收频率发生变更。犹如，当视察者在波源右边时，单位时间接收到的完全波的个数增加，即接收频率增大；当视察者在波源左方C点时，单位时间内接收到的完全波的个数减小，即接收频率减小。学生总结。学生思索、沟通、回答：接收频率的变更与速度之间的定性关系，由频率变更可知速度运动的方向。学生探讨、沟通：作业思索题：视察者不动，声源以超音速靠近视察者时的物理情景。（超音速飞机）2．多普勒效应在当代生活中有非常广泛的应用，课上我们只是介绍了一部分。课下请同学们通过多种途径调查多普勒效应的应用都渗透到哪些领域，并从中选出一个你最感爱好的应用做进