2019-2020年高中物理 12.5 多普勒效应教案 新人教版选修3-4

2019-2020年高中物理 12.5 多普勒效应教案新人教版选修3-4一、教材分析《多普勒效应》是人教版高中物理选修3-4《机械波》第12章第7节的教学内容，本节课为一个课时，主要学习波的一种现象------多普勒效应。

二、教学目标1.知识目标（1）．知道波源的频率与观察者接收到的频率的区别．（2）．知道什么是多普勒效应，知道它是波源与观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．2.能力目标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3.情感目标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．三、重点难点重点：1.知道波源的频率与观察者接收到的频率的区别.2.多普勒效应的定义及产生条件；难点：1．波源的频率与观察者接收到的频率的区别.2．对多普勒效应成因的探究论证。

四、学情分析本节内容较为抽象，但是和实际生活联系的比较密切，学生应该是比较容易感知和掌握的。

五、教学方法1．通过实验、多媒体课件演示激发学生学习物理的兴趣，培养学生观察能力，和从物理现象入手，通过理论演绎和实验验证研究物理问题的方法。

2．通过对物理问题的分析论证培养学生勤于思考的习惯和分析问题的能力。

3．通过多普勒效应应用的学习，培养学生查阅资料和整理资料的能力。

六、教具和六、课前准备1蜂鸣器2、学生准备：把导学案的课前预习内容做完整并且核对答案。

3、教师的准备：多媒体课件制作，课前预习学案，课内探究学案，课后延伸拓展学案，还有教具的准备。

七、课时安排一个课时八、教学过程：同学们，在前面我们学习了许多关于波的知识，例如，波的干涉、衍射是一切波特有的现象，今天我们在来学习另外一种有关波的物理现象。

请观察下面的实验。

【演示实验】1)蜂鸣器静止,学生听声音有无变化;2)两个学生分别站在教室前后,手中牵一根绳,让发生器在绳上快速运动,其他学生注意听声音有无变化.［学生叙述听到的声音情况］1）静止时，听不到声音的变化；2）发生器靠近时，声音变得尖锐(音调变高)；发生器远离时，声音变得低沉(音调变低). 【问题】生活中有无类似的现象？学生举例：行驶中的汽车鸣笛；火车鸣笛进站；飞机起飞等【录像】行驶中鸣笛的汽车和火车。

【问题】音调的高低由什么决定?音调的高低由声源频率的决定，频率越高，音调越高。

【学生乐器演示】声音的音调和响度。

乐律C 调音节中各音的频率。

【问题】回忆实验和录像，在什么条件下，我们听到声音的频率会发生变化？相对运动。

【引入新课】这种由于声源和观察者之间有相对运动，使观察者感到频率变化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年提出并作出解释的，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，在平时我们也观察到了这种现象，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原因。

【问题】在多普勒效应中，观察者感受到声音的频率发生了变化，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；观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观察者之间有相对运动产生的，那么波源的频率和观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复杂，我们只研究最简单的现象，即当波源和观察者在同一条直线上的相对运动时的情况。

【问题】那么在同一条直线上观察者和波源的运动情况可能有哪些？下面我们就通过研究这几种情况下的普勒效应来探究其成因。

1．当波源S和观察者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。

从声波传到观察者计时，假设波源频率为20Hz，即波源每秒发出20个完全波，这20个完全波通过观察者的时间为1S，即观察者每秒接收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，观察者A相对介质运动时：①波源相对介质不动，观察者靠近波源运动时；情景同前，假设观察者在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，但观察者在1s内接收到的完全波的个数增多1个，为21个，即观察者接收到的频率增大．【课件展示】②波源相对介质不动，观察者远离波源运动时；如1s观察者从A点运动到C点，波源频率不变，观察者接受到19个完全波，观察者单位时间内接收到的完全波的个数减少，即接收到的频率减小．3．观察者A相对介质不动，波源S相对介质运动。

（即实验演示的情景）请学生分析原因。

【课件展示】【实验验证】水波的多普勒效应。

教师：波源和观察者均相对运动的情况比较复杂，课上不作讨论。

有兴趣的同学课下可以思考。

请同学们根据前面的讨论对多普勒效应进行总结。

【结论】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】在多普勒效应中，波源的频率是不改变的，只是由于波源和观察者之间有相对运动，观察者感到频率发生了变化．同学们，在前面我们通过实验，观察到了声波的多普勒现象，提出了多普勒效应的概念，又通过理论分析和实验验证解释了多普勒效应的成因，得出了多普勒效应的定性规律。

这便是研究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研究，又能为我们的所应用，如果你作为一个研究者，你认为多普勒效应能在哪些方面做出贡献？【教师引导】接收频率与相对运动的速度通过推导可建立定量关系，因此根据多普勒效应不仅可以判断速度的方向，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）根据汽笛声判断火车的运动方向和快慢，以炮弹飞行的尖叫声判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知识解释测速的原理原理：交通警察向行进中的汽车发射一个已知频率的电磁波（一般是红外线），波被运动的汽车反射回来时，接收到的频率发生变化，由此可指示汽车的速度.3．彩超：医生向人体内发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化，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．【视频】4．在20世纪初，科学家们发现许多星系的谱线有“红移现象”，所谓“红移现象”，就是整个光谱结构向光谱红色的一端偏移，这种现象可以用多普勒效应加以解释：由于星系远离我们运动，接收到的星光的频率变小，谱线就向频率变小（即波长变大）的红端移动．科学家从红移的大小还可以算出这种远离运动的速度．这种现象，是证明宇宙在膨胀的一个有力证据．4．光波的多普勒效应：【视频展示】光波与声波的不同之处在于,光波频率的变化使人感觉到是颜色的变化. 如果恒星远离我们而去,则光的谱线就向红光方向移动，称为红移；如果恒星朝向我们运动，光的谱线就向紫光方向移动，称为蓝移。

“红移现象”是宇宙大爆炸理论的一个有力证据。

板书设计1．多普勒效应：观察者接收到的频率与波源频率不同的现象，叫做多普勒效应。

2．两个概念：波源频率：波源在单位时间内发出的完全波的个数。

接收频率：观察者在单位时间内接收的完全波的个数。

3．规律：波源与观察者互相靠近时，观察者接收到的频率变大；波源与观察者互相远离时，观察者接收到的频率变小。

4．应用：5．6．7．2019-2020年高中物理 12.5 波的衍射教案新人教版3-4【教学目标】（一）知识目标1.知道什么是波的衍射现象.2.知道波发生衍射的条件.3.知道衍射是波特有的现象.（二）能力目标提高学生从实验现象总结规律的能力.（三）德育目标通过对衍射现象的学习，使学生学会从现象中发现规律的方法.【教学重点】1.波的衍射现象.2.波能够产生明显衍射的条件.【教学难点】产生明显衍射条件的教学.【教学方法】实验归纳法、电教法、讲练法【教学用具】水波槽、两块挡板、两块有小孔的木板、实物投影仪、水波的衍射照片.【教学过程】一、引入［放录像］在水塘里，微风激起的水波遇到露出水面的小石、芦苇等细小的障碍物，会绕过它们继续传播，好像它们并不存在.［教师］在水波的传播过程中，遇到小石、芦苇等障碍物时，为什么会绕过它们继续传播呢？本节课我们来学习这种现象.板书：波的衍射二、新课教学(一)波的衍射［演示实验］在实物投影仪上放一个发波水槽1.使振动片开始振动，观察产生的水波.2.在波源的前方放一个障碍物(例如一块木板)，观察发生的现象.3.在波源的前方放一个小的障碍物(如一段细铁丝)，观察水波在传播过程中发生的现象. ［学生操作］教师演示结束后，学生每两人一组，做上述实验.［学生描述看到的现象］现象一：当振动片振动时，看到有一列圆形水波形成，向远处传播.现象二：如果在波源的前方放一块较大的木板时，在靠近障碍物后面没有波，也就是留下了“影子”，只有在离障碍物较远处，波才稍微绕到影子区域里.现象三：当用细铁丝替换木板后，发现波绕过障碍物继续前进，不会产生“影子”区域.教师总结并板书：1.波可以绕过障碍物继续传播，这种现象叫做波的衍射.2.衍射有的时候不明显(例如刚才的现象二)，有的时候很明显(例如刚才的现象三).［演示实验］1.在投影仪上放一个发波水槽.2.让振动片振动，观察水面形成的波.3.在水槽内放两块挡板，当中留一窄缝，观察水波通过窄缝后怎样传播.4.改变挡板间窄缝的宽度，观察水波的传播情况有什么变化？［学生描述看到的现象］现象一：让振动片振动后，看到有一列圆形水波形成.现象二：当木板间的缝较宽时，水波经过孔后在连接波源和孔的两边的两条直线所限制的区域里传播，在较远处，波才稍微绕到影子区域里.现象三：当两板间的缝较小时看到在孔后的整个区域里传播着以孔为中心的圆形波.［教师总结］通过以上现象可知：当波通过小孔时，也能产生衍射现象，且孔越小，衍射现象越明显. 板书：波的传播过程中，波偏离直线传播的方向而绕到障碍物或小孔的“阴影”区的现象，叫做波的衍射.(二)产生波的衍射的条件学生总结得到产生明显衍射的条件是：障碍物或孔的尺寸比波长小，或者跟波长差不多.教师做进一步讲解说明：1.衍射是波特有的现象，一切波都会产生衍射现象.2.衍射现象总是存在的，只有明显与不明显的差异.3.障碍物或孔的尺寸大小，并不是决定衍射能否发生的条件，仅是使衍射现象明显表现的条件.4.一般情况下，波长较大的波容易产生显著的衍射现象.5.波传到小孔(或障碍物时)，小孔或障碍物仿佛是一个新的波源，由它发出与原来同频率的波(称为子波)在孔或障碍物后传播，于是就出现了偏离直线传播方向的衍射现象.6.当孔的尺寸远小于波长时尽管衍射十分突出，但由于能量的减弱，衍射现象不容易观察到.(三)强化训练1.下列关于波的衍射的说法正确的是A.衍射是一切机械波的特有的现象B.对同一列波，缝、宽或孔、障碍物越小衍射现象越明显.C.只有横波才能发生衍射现象，纵波不能发生衍射现象D.声波容易发生衍射现象是由于声波波长较大2.在水波槽的衍射实验中，若打击水面的振子振动的频率是 5 Hz，水波在水波槽中的传播速度为0.05 m/s，为观察到显著的衍射现象，小孔直径d应为A.10 cmB.5 mC.d＞1 cmD.d＜1 cm参考答案1.答：BD不只机械波(包括横波和纵波)能发生衍射现象，其他类的波也能发生衍射现象，衍射是一切波特有的现象，所以选项A、C是错误的.发生明显的衍射是有条件的，只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长差不多或比波长更小时，才能观察到明显的衍射现象，所以选项B是正确的.声波的波长在1.7 cm到17 m之间，一般常见的障碍物或孔的大小可与之相比，正是由于声波波长较长，声波容易发生衍射现象，所以选项D是正确的.2.答：D在水槽中激发的水波波长为m=0.01 m=1 cm要求在小孔后产生显著的衍射现象，应取小孔的尺寸小于波长.［出示课堂讨论题］将一只小瓶立于水槽中，在槽中激发水波若想在瓶子后面看到水波绕进的衍射现象，激发水波的振子振动频率大些好还是小些好？为什么？［学生讨论后回答］当障碍物或孔的尺寸比波长小或相差不多时，能发生明显衍射现象，由于瓶子的直径已确定，故水波的波长越长越好，所以，激发水波的振子振动频率越小越好，f 越小，水波的λ越大，λ就更接近瓶子的直径.三、小结用投影片出示下列小结思考题1.什么是波的衍射？2.产生明显衍射的条件是什么？3.插在水中的细棒对水波的传播没有影响，这是波的______现象.学生解答，对本节进行小结.四、作业P 18练习四①②五、板书设计→衍射是波离开直线传播的位置绕到障碍物后的现象 →产生明显衍射的条件：障碍物或孔的大小比波长小或能与波长相比较 →衍射现象是波的特有现象，一切波都会发生衍射现象 波的衍射。