2019-2020年高中物理 第二章2.5 《多普勒效應》教案 粵教版選修3-4.doc

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2019-2020年高中物理 第二章2.5 《多普勒效應》教案 粵教版選修3-4 一、 教學目標： １、知識目標 (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，知道它是波源與觀察者之間有相對運動時產生的現(xiàn)象。 (3)了解多普勒效應的一些應用。 ２、能力目標： (1)通過視頻播放、多媒體演示觀察體會，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)學生利用變量控制法分析問題的能力。 (3)熟悉和適應課堂教學中運用現(xiàn)代信息技術的環(huán)境。 ３、情感目標： (1)培養(yǎng)合作與分享的學習習慣。 (2)體驗生活物理，激發(fā)學習科學知識的熱情。 二、 學情分析： 本課是高中物理教材第十章第八節(jié)的內容，是機械波形成和傳播、干涉、衍射的后續(xù)內容，學生已經具備了聲調、波速、波長、頻率、周期等基本概念的相關知識，懂得機械波在均勻介質中勻速傳播。建議在學習新課之前復習一下相關概念. 三、 教學方法： 結合多媒體手段進行探究式教學。 四、 教學重點、難點： 重點：波源的頻率和觀察者接收到的頻率的區(qū)別，多普勒效應概念的理解。 難點：波源的頻率和觀察者接收的頻率不同的原因。 五、 教學儀器 計算機一臺、投影儀、自制《多普勒效應》課件 六、 教學設計思想： 《多普勒效應》是繼波的干涉、衍射現(xiàn)象后的又一波動過程共有現(xiàn)象，是高中物理教材中新增內容，體現(xiàn)了生活物理的重要性。本節(jié)課力圖貫徹“以學生發(fā)展為本”的教學理念，在課堂教學模式上有所突破，同時根據學生認識過程而致力于教學環(huán)節(jié)的設計，使學生掌握基礎知識，提高基本能力。 首先注意創(chuàng)設學習情景，安排了火車、飛機運動的生活物理實例，讓學生再次感受生活經驗，激發(fā)學生的學習興趣，形成良好的學習動機。 在教學手段方面充分運用現(xiàn)代信息技術的平臺，在實驗圖片的基礎上，以多媒體動畫課件交互地展示波源和觀察者各種情況下運動而引起觀察者接收頻率不同的過程，提高觀察和思維訓練的效果，培養(yǎng)學生學會利用變量控制法研究問題。同時設計一定量的學生活動與合作學習，使學生在體驗和探究的基礎上得出結論。 七、 教學過程 （一） 引入新課 〔教師〕生活中有物理，物理來源于生活。 [創(chuàng)設生活物理情景]播放火車靜止、運動鳴笛的情境，引導學生注意聽鳴笛聲調的變化。 [教師]我們站在鐵路旁，火車前方停止不動，司機鳴笛，我們聽到汽笛聲調不變；當高速行駛的火車鳴笛而來，會聽到汽笛聲調變得高昂些，當火車嗚笛而去時，會聽到汽笛聲調變得低沉些，請同學們想一想用機械波的什么物理量來描述聲調變高變低呢？ [教師]播放飛機飛行圖片，引導學生注意聽飛機飛行聲音的聲調變化，提出探究問題 (1)根據你聽到飛機１的聲音頻率變化說出飛機與我們距離的變化？ (2)比較聽到飛機2、３聲音的頻率變化快慢，請你說出哪架飛機飛得快？ [學生]學生分組討論，回答問題，教師給予肯定評判。 (1)所聽聲音的頻率變大-飛近,頻率變小-飛遠。 (2)飛機３比飛機１飛得快。 (二)新課教學 [教師]生活經驗告訴我們聲源（火車、飛機）和觀察者距離變化會引起觀察者接收頻率變化。 〔板書〕聲源、觀察者距離變化會引起觀察者接收頻率變化，為什么？ 為了探究這個問題，我們先弄清楚什么是波源頻率和觀察者接收頻率這兩個概念。 [板書]一、波源頻率、觀察者接收頻率的區(qū)別 介紹動畫演示界面：波源速度V1、觀察者速度V2,波源發(fā)出完全波個數(shù)n1，接收完全波個數(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，向外發(fā)出一個波長的波，頻率表示單位時間內波源完成的全振動的次數(shù)，即波源頻率等于單位時間內波源發(fā)出的完全波的個數(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間的接收完全波的個數(shù)。 動畫演示1：波源、觀察者相對介質靜止(V1=0、V2=0), 讓學生１說出觀察的數(shù)據。 ① 波源發(fā)出完全波的個數(shù)n1, ② 觀察者接收完全波的個數(shù)n2, ③ 當觀察者速度等于波速時，n2=0,接收頻率為零。 [板書]二、波源、觀察者相對介質不運動 指導學生觀察動畫在相等時間里，波源發(fā)出的完全波個數(shù)n1和觀察者接收的完全波個數(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） 當觀察者在單位時間里接收的完全波個數(shù)大于或者小于波源發(fā)出的完全波個數(shù)時，其接收頻率就會發(fā)生變化。 拖動觀察者靠近或遠離波源，說明觀察者接收完全波個數(shù)的變化。 [板書]三、波源相對介質靜止，觀察者運動 a. 觀察者靠近波源： b. 觀察者遠離波源： 動畫演示２：教師邊演示邊指導學生邊觀察邊猜測數(shù)據的變化，數(shù)據填入表格，讓學生２說出觀察數(shù)據；提出探究問題 (3)觀察者以速度V2靠近波源，比其靜止時在單位時間內接收完全波個數(shù)多還是少？接收頻率變大還是變小？觀察者以V2遠離　波源會怎樣呢？ (4)觀察者以更大的速度V2′靠近波源，在單位時間內接收完全波個數(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？ [學生]學生分組討論，回答問題，教師給予肯定評判。 (3)觀察者靠近波源,在單位時間里多接收V2/λ完全波數(shù)，接收頻率變大；觀察者遠離波源,在單位時間里少接收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，波源靠近或遠離；還可以讓觀察者和波源同時相對介質運動。 [教師]通過前面學習可知波源不動，當觀察者靠近波源時，觀察者接收頻率變大；當觀察者遠離波源時，觀察者接收頻率變小。如果讓觀察者不動,波源靠近觀察者或者遠離觀察者，是不是也可得到相同的結論呢？ [板書]四、波源運動，觀察者相對介質靜止 a.波源靠近觀察者 b.波源遠離觀察者 波源運動會引起哪些變化呢？請看一組實驗對比照片，說明波源不動時，波面間距不變；波源運動時，波源前方波面變密，后方變疏，現(xiàn)在用動畫動態(tài)模擬。 動畫演示３：波一經從波源發(fā)出，在均勻介質中就以球面波的形式傳播，球面波的球心就是發(fā)出該波時波源所在的位置，波源運動時，波面的球心運動，所以前方的波面變密，后面的波面變疏。教師邊演示邊指導學生觀察猜測數(shù)據的變化，數(shù)據填入表格，讓學生３說出觀察數(shù)據；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),波長變(小/大),接收的完全波個數(shù)(增多/減少)，接收頻率f2變(大/小)?波源遠離觀察者情況如何？ [學生]學生分組討論，回答問題，教師給予肯定評判。 (6)波源靠近觀察者時，經過觀察者的波面變密，波長變小，接收的完全波個數(shù)增多，接收頻率f2變大；波源遠離觀察者時，經過觀察者的波面變疏，波長變大，接收的完全波個數(shù)減少，接收頻率f2變??； （三）學生歸納與設計 (1)學生對已學知識歸納小結 觀察者接收頻率f2與波源頻率f1關系 座號 姓名 相對運動情況 波長λ (不變、變大、變小) 相等時間內 完全波的波數(shù) 接收頻率f2與波源頻率f1關系 結論 （不變、變大、變?。? 接收者n2 波源n1 二者不動 二者靠近 波源不動，觀察者靠近 觀察者不動，波源靠近 二者遠離 波源不動，觀察者遠離 觀察者不動，波源遠離 [教師]投影播放學生小結，點醒課題。 [板書]波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)象叫多普勒效應 (2)學生設計 自行設定波源、觀察者運動速度，每組按上表中的選定一種情況，通過課件動畫證明結論的正確性 （四）多普勒的應用 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。 應用１：車輛測速,交警向行進中的車輛發(fā)射頻率已知的電磁波（通常是紅外線），同時測量反射波的頻率，根據反射波頻率變化的多少就能知道車輛的速度。 應用２：光譜線的“紅移現(xiàn)象”，恒星光譜朝波長較長的紅光方向偏移，波長變長，意味著恒星正在離我們遠去，紅移越大，表明距離越遠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。 應用３：醫(yī)用“彩超”，醫(yī)生向人體內發(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、 板書設計： 多普勒效應 聲源、觀察者距離變化會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、觀察者相對介質不運動 三、波源相對介質靜止，觀察者運動 a.觀察者靠近波源： b.觀察者遠離波源： 四、波源運動，觀察者相對介質靜止 a.波源靠近觀察者 b.波源遠離觀察者 波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)象叫多普勒效應 五、應用： 請同學們在上課過程中，邊觀察邊填好數(shù)據，寫出相關結論，課堂結束時要投影播放。 觀察者接收頻率f2與波源頻率f1關系 座號 姓名 相對運動情況 波長λ (不變、變大、變小) 相等時間內 完全波的波數(shù) 接收頻率f2與波源頻率f1關系 結論 （不變、變大、變?。? 接收者n2 波源n1 二者不動 二者靠近 波源不動，觀察者靠近 觀察者不動，波源靠近 二者遠離 波源不動，觀察者遠離 觀察者不動，波源遠離