高中物理《多普勒效應(yīng)》說課教案
漳平一中 陳天富
一、教材分析：
1、教材的地位
《多普勒效應(yīng)》是在學(xué)習(xí)了波的有關(guān)知識后編排的，這種效應(yīng)是一種常見的現(xiàn)象。通過對多普勒效應(yīng)的初步研究，既是對波動知識的鞏固、深化和提高，使學(xué)生對波動的認(rèn)識更豐滿更深入些；同時也初步培養(yǎng)了學(xué)生探索科學(xué)能力，并了解多普勒效應(yīng)在現(xiàn)代生產(chǎn)和生活中的廣泛應(yīng)用，開拓學(xué)生眼界，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣。
《多普勒效應(yīng)》一節(jié)是基礎(chǔ)教育課程改革在機械波部分的擴展內(nèi)容。體現(xiàn)課程改革精神，加強了與近代物理的銜接；體現(xiàn)了物理學(xué)與技術(shù)和社會的聯(lián)系。
2、教材的編排
①編者從人們熟悉的火車運動時，汽笛聲會發(fā)生變化而引出課題，提出探究問題。
②以聲波為例結(jié)合示意圖，重點說明波源的頻率與觀察者接收到的頻率的區(qū)別，提供探究的依據(jù)。
③定性分析波源與觀察者有相對運動時，觀察者所接收到的頻率變化原因，給出探究過程，突出重點內(nèi)容。
④說明除聲波外的其它機械波、電磁波、光波均會發(fā)生多普勒效應(yīng)，使學(xué)生完整理解多普勒效應(yīng)。
⑤介紹多普勒效應(yīng)在現(xiàn)代生產(chǎn)和生活中的廣泛應(yīng)用，加強對多普勒效應(yīng)的理解。
教材這一結(jié)構(gòu)(提出問題→探究問題→總結(jié)結(jié)論)體現(xiàn)自主性學(xué)習(xí)的一般方法，符合課程改革的要求。
3、教學(xué)目標(biāo)：
(1)知識目標(biāo)：
a、知道波源的頻率與觀察者接收到的頻率的區(qū)別；
b、知道什么是多普勒效應(yīng)，知道它是在波源和觀察者之間有相對運動時產(chǎn)生的現(xiàn)象。
c、了解多普勒效應(yīng)的一些應(yīng)用。
(2)能力目標(biāo)：通過區(qū)別波源的頻率與觀察者接收到的頻率，培養(yǎng)學(xué)生利用物理模型分析和解決問題的能力。
(3)德育目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生形成尊重事實、探索真理的科學(xué)態(tài)度。
(4)情感目標(biāo)：讓學(xué)生經(jīng)歷基本的科學(xué)探究過程，受到科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神的熏陶，激發(fā)學(xué)生的求知欲，讓學(xué)生領(lǐng)略自然現(xiàn)象中的美妙與和諧，培養(yǎng)學(xué)生終身的探索興趣。
4、教學(xué)重點：多普勒效應(yīng)的理解。
5、教學(xué)難點：波源與觀察者發(fā)生相對運動時，觀察者接收到的頻率變化的分析
6、教學(xué)關(guān)鍵：通過輔助教學(xué)手段幫助學(xué)生理解波源頻率與觀察者接收到頻率的不同。
二、教法與學(xué)法
1、學(xué)法指導(dǎo)
高中學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣已發(fā)生轉(zhuǎn)化，他們的思維已從形象思維向抽象思維過渡，具備一定的探索能力，不再滿足于對物理現(xiàn)象的感知，對現(xiàn)象產(chǎn)生原因有較強的求知欲。因此引導(dǎo)學(xué)生學(xué)法如下：
(1)學(xué)前將學(xué)生分組，分別到汽車站、火車站、馬路邊，觀察體驗所聽到喇叭聲、汽笛聲有何變化，規(guī)律如何？并帶領(lǐng)一些學(xué)生實地考察并錄音。
(2)課堂上，將各組觀察結(jié)果進行陳述，猜想產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因，設(shè)計實驗予以排除及驗證，并進行分析。
(3)課后完成物理小論文《多普勒效應(yīng)知多少》
2、教法分析
本節(jié)以聲波為例介紹多普勒效應(yīng)，它比較常見，易于接受。聲波頻率變化可直接通過聽音調(diào)變化來反映。為使學(xué)生明確這一點，采用實驗對比：用發(fā)聲音齒輪發(fā)出不同頻率的聲音，明確音調(diào)的變化是由于頻率變化的結(jié)果；讓一聲源（如電鈴）在不同位置發(fā)出聲音，明確同一聲源發(fā)出的聲音頻率是不變的，從而進一步加深學(xué)生的疑問，促使學(xué)生再思考。
多普勒效應(yīng)是在波源和觀察者之間有相對運動時產(chǎn)生的現(xiàn)象，比波動現(xiàn)象又復(fù)雜了一些，要理解多普勒效應(yīng)，可借助多媒體課件，模擬實例(過程放慢)運用波的知識和運動學(xué)知識，指導(dǎo)學(xué)生分析，突破難點；引導(dǎo)學(xué)生思考“旁批”，用“極端假設(shè)”的方法，以幫助理解多普勒效應(yīng)，滲透物理學(xué)研究問題的方法。
課件展示多普勒效應(yīng)在現(xiàn)代生產(chǎn)和生活中的應(yīng)用，以開闊眼界和引起學(xué)生興趣。設(shè)置針對性練習(xí)，加強對多普勒效應(yīng)的理解。
三、教學(xué)程序的設(shè)計
設(shè)計思路：讓學(xué)生經(jīng)歷從自然到物理、從生活到物理的認(rèn)識過程，經(jīng)歷基本的科學(xué)探究過程；充分發(fā)揮教師的組織者和引導(dǎo)者的作用，激發(fā)并保持學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的探索樂趣、良好的思維習(xí)慣和初步的科學(xué)實踐能力。
(一) 明確探究問題：
引導(dǎo)學(xué)生觀看實地攝制的錄像，并結(jié)合自身體驗和生活經(jīng)驗，側(cè)重觀察聲音的變化，學(xué)生的回答可能多種多樣：
聲音發(fā)生變化；聲音越來越大；聲音越來越刺耳；個別學(xué)生可能會回答聲音頻率越來越高······等等。并可發(fā)現(xiàn)當(dāng)觀察者與聲源相距較近時，聲音才會明顯的變化。
(二)自主探究過程、突出本節(jié)重點：
1、讓學(xué)生猜想產(chǎn)生上述現(xiàn)象的可能原因：
當(dāng)車經(jīng)過時，觀察者聽到的聲音的確產(chǎn)生了變化，為什么會發(fā)生變化，其可能原因：喇叭越來越響；車與觀察者的距離變近了；喇叭的聲音發(fā)生變化······
2、通過實驗探索，找出現(xiàn)象的原因。
首先引導(dǎo)學(xué)生回憶聲音是由什么因素（響度，音調(diào)，音色）決定的，明確聲音的變化與哪些因素有關(guān)；然后根據(jù)學(xué)生猜測情況，逐一進行排除；最后引導(dǎo)學(xué)生將觀察的結(jié)果，運用求同法將不同情況進行對比，概括出聲音的變化規(guī)律，并表述為一般的情況，從而提高學(xué)生的觀察能力和語言表達(dá)能力。
（1）同一個聲源，發(fā)出的聲音會越來越響嗎？（用一電鈴持續(xù)打鈴，觀察聲音變化的情況，否定喇叭越變越響和喇叭聲音發(fā)生變化的因素。）
（2）當(dāng)聲源與觀察者相距較近時，距離的變化會產(chǎn)生明顯的影響嗎？（用同一電鈴在觀察者附近的不同地方打鈴，可感覺聲音沒多大變化，從而否定由于距離越來越近而引起的聲音的明顯變化，忽略聲源靠近時響度變化帶來的影響。）
（3）聲音的變化和音品有關(guān)嗎？（根據(jù)常識進行判斷，可排除）
（4）從上可知：觀察者聽到聲音的變化主要由音調(diào)變化而引起的（用發(fā)聲齒輪產(chǎn)生頻率變化的聲音），強化聽到聲音的變化是由頻率引起的，突出主要影響因素。
（5）觀察者聽到喇叭聲音的變化是由于喇叭發(fā)出的聲音頻率變化而引起嗎？
由以上分析總結(jié)出聽到聲音音調(diào)的變化是由于觀察者接收到的聲音頻率的變化。
變化規(guī)律：觀察者與波源相互靠近時，觀察者接收到的頻率變大；觀察者與波源相互遠(yuǎn)離時觀察者接收到的頻率變小。
引入課題：由于波源和觀察者之間有相對運動，使觀察者感到頻率發(fā)生變化的現(xiàn)象，叫做多普勒效應(yīng)。
3、組織學(xué)生從理論上分析多普勒效應(yīng)的規(guī)律。
在實例模擬圖上，由波源發(fā)出一系列的球面波幫助學(xué)生建立波動過程的物理模型。 給合運動學(xué)知識組織學(xué)生討論，分析過程抓住波源發(fā)出波頻率不變，討論的是觀察者接收到的頻率如圖(一)，設(shè)波傳播速度V波，波長為λ，頻率為f。，觀察者接收頻率為f1。①波源相對觀察者靜止時：
設(shè)波源在A處1秒鐘發(fā)出f 0個完全波，則
觀察者在B處1秒鐘內(nèi)可接收f 0個完全波。
即f'=f 0
②波源靜止，觀察者運動：
a、觀察者在B處以速度V向波源運動，1秒鐘內(nèi)接多接收V/λ個完全波，f'=f 0+v/λ>f 0接收頻率變化。
b、觀察者在B處以速度V遠(yuǎn)離波源運動1秒內(nèi)少接收V/λ個完全波，f'=f0-V/λ<f 0接收頻率變�、鄄ㄔ催\動，觀察者不動：如圖(二)
當(dāng)波源在A處，1秒鐘發(fā)生f0個完全波，
波傳到B和B'，觀察者處于B和B'；若
波源從V向B運動1秒鐘移動到A'，B'A'
和A'B中的波數(shù)相同，由于B'A'>A'B所
以λA'B'>λA'B，波速V波不變， 根據(jù)f=v/λ,則fA'B'<fA'B，因此在B處接收到的頻率變大而在B'處接收到頻率變小，即波源與觀察者靠近時，接收頻率變大；遠(yuǎn)離時接收頻率變小。
這樣將實例體驗與分析出的結(jié)果進行對比，從理論上更深層次理解多普勒效應(yīng)，從而完成由感性認(rèn)識到理性認(rèn)識；通過探究，使學(xué)生經(jīng)歷基本的科學(xué)探究過程，學(xué)習(xí)科學(xué)探究方法，發(fā)展初步的科學(xué)探究能力，形成尊重事實、探索真理的科學(xué)態(tài)度。
3、知道了聲波會發(fā)生多普勒效應(yīng)后學(xué)生可能會產(chǎn)生疑問：其它的機械波是否也會發(fā)生多普勒效應(yīng)呢？此時教師指出其它的波，如電磁波、微波、光波也會發(fā)生多普勒效應(yīng)，即多普勒效應(yīng)是波共有的特征，以較全面理解多普勒效應(yīng)。這樣可激發(fā)學(xué)生求知欲，培養(yǎng)學(xué)生的探索興趣：電磁波、微波、光波的多普勒效應(yīng)會有什么樣的現(xiàn)象出現(xiàn)呢？
(三)多普勒效應(yīng)在實際中的應(yīng)用（課件介紹并展示多普勒效應(yīng)的一些應(yīng)用）
(1)判定火車運動的方向和快慢(聲波)
(2)判斷汽車運動的速度(電磁波、超聲波)
(3)判斷遙遠(yuǎn)天體相對于地球的速度(光波)
(4)多普勒超聲診斷(超聲波)
(四)用投影片出示小結(jié)、思考題
1、敘述波源的頻率和觀察者接收到的頻率的區(qū)別
2、什么是多普勒效應(yīng)？
3、舉例說明多普勒效應(yīng)的一些應(yīng)用。
(五)針對性練習(xí) 投影
1、多普勒效應(yīng)是指：當(dāng)波源和觀察者之間有相對運動時，使_______頻率發(fā)生變化的現(xiàn)象。
2、在鐵路旁聽到行駛中的火車的汽笛聲，當(dāng)火車迎面駛來時，音調(diào)變高，火車遠(yuǎn)離時，音調(diào)變低，是因為( )
A、火車駛來時，聲源頻率變大 B、火車遠(yuǎn)離時，聲源的頻率變小
C、火車駛來及遠(yuǎn)離時，聲源的頻率都不變 D、以上說法均不正確
3、關(guān)于多普勒效應(yīng)，下列說法正確的是( )
A、多普勒效應(yīng)是由波的干涉引起的
B、多普勒效應(yīng)說明波源的頻率發(fā)生改變
C、只有聲波才可以產(chǎn)生多普勒效應(yīng)
D、多普勒效應(yīng)是由于波源與觀察者之間有相對運動而產(chǎn)生的
(六)作業(yè)布置：撰寫小論文《多普勒效應(yīng)知多少》
(七)板書設(shè)計
多普勒效應(yīng)
概念：由于波源和觀察者之間有相對運動，使觀察者感到頻率發(fā)生變化的現(xiàn)象。
規(guī)律：波源與觀察者相互靠近，觀察者接收到的頻率變大；
波源與觀察者相互遠(yuǎn)離，觀察者接收到的頻率變小。
應(yīng)用：判火車運動的方向和快慢（聲波）
判斷汽車運動的速度（電磁波、聲波）
判斷遙遠(yuǎn)天體相對于地球的速度（光波）
多普勒超聲診斷（超聲波）
四、總體說明：
本節(jié)設(shè)計從提出探究問題→分析探索問題(實際體驗和理論分析)→歸納總結(jié)三個層次突出重點，并借助多媒體課件突破難點。這樣，通過想像與推理方法和實驗相結(jié)合，發(fā)展學(xué)生的想像力和分析概括能力，使學(xué)生養(yǎng)成良好的思維習(xí)慣，敢于質(zhì)疑，勇于創(chuàng)新；讓學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)探究方法和科學(xué)家的探索精神，關(guān)心科技發(fā)展動態(tài)，關(guān)注技術(shù)應(yīng)用帶來的社會進步和問題，樹立正確的科學(xué)觀。