設(shè)計(jì)思路:
多普勒效應(yīng)屬于新教材增加的必學(xué)內(nèi)容,首先是“多普勒效應(yīng)”在現(xiàn)代生活中有廣泛應(yīng)用,其次它是在講了波的干涉、衍射之后講解的,是波動(dòng)現(xiàn)象的又一特征,可以使學(xué)生對(duì)波的認(rèn)識(shí)更豐滿,更深入一些。
學(xué)生是學(xué)習(xí)和發(fā)展主體,教師是活動(dòng)的積極組織者和引導(dǎo)者。通過學(xué)生參與活動(dòng),引導(dǎo)學(xué)生探索原理,探究原因,學(xué)會(huì)應(yīng)用,這也是新教材的要求。另外,通過聯(lián)系生活經(jīng)驗(yàn),觀察實(shí)際現(xiàn)象,引起同學(xué)的共鳴,大膽發(fā)現(xiàn),勇于探索,學(xué)以致用,也會(huì)大大增強(qiáng)同學(xué)們的學(xué)習(xí)熱情。
所以在設(shè)計(jì)這節(jié)課的時(shí)候加大學(xué)生的感性認(rèn)識(shí),將切身體驗(yàn)應(yīng)是研究問題的起點(diǎn)。研究多普勒效應(yīng)的產(chǎn)生機(jī)理,缺乏實(shí)物直觀。聲音的多普勒效應(yīng)的聽得見,看不見,分析機(jī)理使用了清華同方的模擬動(dòng)畫。動(dòng)畫將聲音的傳播以畫面的形式展示在學(xué)生面前,以模擬直觀代替實(shí)物直觀,增強(qiáng)了較增的說(shuō)服力。通過清華同方的課件,讓學(xué)生真實(shí)的去看、去聽、去感受。由于課件畢竟是人為模擬,所以在教學(xué)中加入創(chuàng)新的水波實(shí)際演示實(shí)驗(yàn),增強(qiáng)說(shuō)服力,恰當(dāng)?shù)倪M(jìn)行資源的整合。
另外,通過對(duì)多普勒效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)、假設(shè)、分析證實(shí)和應(yīng)用四個(gè)方面的學(xué)習(xí),可以使學(xué)生知道多普勒效應(yīng),“極端假設(shè)法”、“定性分析法”等思維方法.
在能力方面,使學(xué)生對(duì)研究物理的一般方法(即:發(fā)現(xiàn)問題-提出假設(shè)-分析證實(shí)-推廣應(yīng)用)有更深的理解.由于本節(jié)課是在學(xué)校理科實(shí)驗(yàn)班進(jìn)行,根據(jù)學(xué)生的能力,所以適當(dāng)加入了定量計(jì)算,但是不作為重點(diǎn)。
一、教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)
1.通過試驗(yàn)、多媒體技術(shù)的展示,使學(xué)生知道什么是多普勒效應(yīng)這種現(xiàn)象。
2.通過多媒體技術(shù)的展示,定性了解多普勒效應(yīng)的成因。
3.了解多普勒效應(yīng)的一些應(yīng)用,并能夠運(yùn)用多普勒效應(yīng)解釋一些簡(jiǎn)單的現(xiàn)象,并能夠做簡(jiǎn)單的定量計(jì)算。
二、重點(diǎn)難點(diǎn)設(shè)計(jì)
重點(diǎn):多普勒效應(yīng)產(chǎn)生的原因。
難點(diǎn):對(duì)多普勒效應(yīng)的解釋。
教學(xué)過程:(事先發(fā)學(xué)生用分析表:見教學(xué)素材之學(xué)生用表)
引入課題:
1.【演示清華同方課件:多普勒效應(yīng)】視頻:火車的鳴叫。
當(dāng)火車向你駛來(lái)時(shí),路邊的觀察者感覺音調(diào)變高;當(dāng)火車離你遠(yuǎn)去時(shí),感覺音調(diào)變低。
2.實(shí)驗(yàn):
第一步:打開蜂鳴器,復(fù)習(xí)一下聲音的三要素:聲強(qiáng)——振幅 ,聲調(diào)——頻率(音調(diào)由頻率決定,頻率高音調(diào)高;頻率低音調(diào)低),音色——聲音的特色。
第二步:把蜂鳴器緩慢放在不同的位置,使學(xué)生感受一下聲強(qiáng)并沒有什么變化。
第三步:快速移動(dòng)蜂鳴器,使學(xué)生感受一下音調(diào)的變化。
3.學(xué)生聽民航客機(jī)和軍事飛機(jī)的聲音。
引出多普勒效應(yīng)的定義:
一、多普勒效應(yīng)的定義:由于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)象叫做多普勒效應(yīng)。
簡(jiǎn)單介紹多普勒
二、多普勒效應(yīng)的成因:
鋪墊:1.觀察水波發(fā)出的波形:使學(xué)生形象得到波的傳播過程,了解波的傳播的特點(diǎn)。
2.講述波源和觀察者都靜止時(shí):觀察者接收到的頻率等于波源的頻率。
fS=fR=λ/υ邊分析邊指導(dǎo)學(xué)生填寫表格(見學(xué)生用表)。
為什么會(huì)出現(xiàn)使觀察者接收到的頻率和波源的頻率不同的現(xiàn)象呢?
(1)波源不動(dòng),觀察者運(yùn)動(dòng)。
【PPT】進(jìn)行理論分析
* 朝波源運(yùn)動(dòng):觀察者在單位時(shí)間內(nèi)接收到的完全波的個(gè)數(shù)增多,即接收到的頻率增大。
指導(dǎo)學(xué)生分析得出,定量計(jì)算公式:fR=(u+υ)/λ=(1+υ/u)fS 學(xué)生填寫在學(xué)生用的表格上。
【演示清華同方課件:多普勒效應(yīng)】——汽車和小人部分,使學(xué)生得到感性認(rèn)識(shí)
* 遠(yuǎn)離波源運(yùn)動(dòng)時(shí):觀察者在單位時(shí)間內(nèi)接收到的完全波的個(gè)數(shù)減少,即接收到的頻率減小
【演示清華同方課件:多普勒效應(yīng)】——汽車和小人部分。使學(xué)生得到感性認(rèn)識(shí)。
(2)* 觀察者不動(dòng),波源運(yùn)動(dòng)【演示清華同方課件:多普勒效應(yīng)】
【演示清華同方課件:多普勒效應(yīng)】(變化部分)
波從波源發(fā)出,在均勻介質(zhì)中以球面波的形式傳播,球心為波源的位置。
* 朝觀察者運(yùn)動(dòng)時(shí):如圖波源向右運(yùn)動(dòng),相當(dāng)于波面的球心向右運(yùn)動(dòng),所以波源右邊的波面變得密集,左邊的波面變得稀疏,也就是說(shuō)波源右邊的波長(zhǎng)變短,左邊的變長(zhǎng),因?yàn)?strong>波在介質(zhì)中的傳播速度不變,所以觀察者在單位時(shí)間內(nèi)接收到的完全波的個(gè)數(shù)增多,即接收到的頻率增大。
強(qiáng)調(diào):在多普勒效應(yīng)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(duì)運(yùn)動(dòng),觀察者接收到頻率發(fā)生了變化。
* 遠(yuǎn)離觀察者運(yùn)動(dòng)時(shí)反之
【演示水波實(shí)驗(yàn)】:利用水波干涉衍射演示儀器,直接觀察波長(zhǎng)的變化。
再進(jìn)行定量的公式分析,學(xué)生填寫在學(xué)生用的表格上。
【演示清華同方課件:多普勒效應(yīng)】——汽車和小人部分。使學(xué)生得到感性認(rèn)識(shí)
練習(xí)題:
1.(2006年全國(guó)理綜II第16題)頻率一定的聲源在空氣中向著靜止的接收器勻速運(yùn)動(dòng)。以u表示聲源的速度,V表示聲波的速度(u<V),f表示接收器接收到的頻率。若u增大,則
A.f增大,V增大 B.f增大,V不變
C.f不變,V增大 D.f減少,V不變
2.例題:蜂鳴器的頻率是1500HZ,手向前的移動(dòng)速度約是330m/s,觀察者接受到的頻率是多少?
小結(jié):當(dāng)波源與觀察者有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí),如果二者相互接近,觀察者接收到的頻率增大;如果二者遠(yuǎn)離,觀察者接收到的頻率減小。
但是觀察者運(yùn)動(dòng)使 接收頻率變化的本質(zhì)是使觀察者感到波速的改變,但是波源運(yùn)動(dòng)使頻率變化的本質(zhì)是接收波長(zhǎng)的改變。
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)。
三、多普勒效應(yīng)的應(yīng)用
【演示清華同方課件:多普勒效應(yīng)】——應(yīng)用部分和【PPT】展示各種當(dāng)代應(yīng)用圖片。
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