多普勒效应教案.doc

沪科教版3—4教学设计 府谷中学 刘雄 PAGE 第PAGE 4页 2010-2011学年度第二学期高二物理教案 2.6多普勒效应 教学目标： 1、知道波源的频率于观察者接受到的频率的区别。 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。 4、通过物理现象激发学生学习物理的兴趣。 5、培养学生具有将物理知识服务于生活的意识。 教学重点：多普勒效应及产生的原因 教学难点：对多普勒效应的解释 教学过程： 一、导入新课： 提醒学生回忆当自己在汽车站、火车站、马路边时，听到喇叭声、汽笛声有何变化，规律如何？并播放录音（像）。 1842年初夏的一天，奥地利物理学家多普勒带着心爱的女儿在铁道旁散步时发现了这一现象，偶然中孕育着必然，多普勒对这种现象进行了认真的研究，总结出了其中的规律。这节课我们将共同来研究相关问题。 二、新课展示： 一）、多普勒效应： 1、现象：奥地利物理学家多普勒发现：当波源和观察者之间有相对运动时，观察者会感到频率发生变化。 听行驶中火车的汽笛声．当火车向你驶来时，感觉音调变高；当火车离你远去时，感觉音调变低（音调由频率决定，频率高音调高；频率低音调低）。 2、多普勒效应：由于波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（注意区分两个频率）。 3、多普勒效应的成因：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，而观察者听到的声音的音调，是由观察者接受到的频率，即单位时间接收到的完全波的个数决定的。 解释： （1）音调是由频率决定的． 我们在初中学过声音是由振动产生的，振动的频率决定声波的音调． 演示课件：声波的波面图． 说明：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，而观察者听到的声音的音调，是由观察者接收到的频率，即单位时间接收到的完全波的个数决定的． 如右图所示，当波源S和观察者A都不动，若波源频率为20Hz，则波源每秒发出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，因此观察者接收到的波的频率没有改变，听到的是“原声原调”． （2）当波源和观察者有相对运动时，观察者接收到的频率会改变． 演示课件：波源相对介质不动，观察者朝着波源运动的情况． 可以看到，在单位时间内，观察者接收到的完全波的个数增多，即接收到的频率增大． 举例：如右图所示，波源不动，观察者向波源由A点经1秒钟运动到B点，虽然波源每秒仍发出20个完全波，但观察者每秒接收到21个完全波，即接收到的频率增大． 同样的道理，当观察者远离波源，观察者在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． 演示课件：观察者相对介质不动，波源向着观察者运动的情况． 可以看到，波源向右运动时，波源右方的波面变得密集，左方的波面变得稀疏，也就是说，波源右方的波长变短，左方的波长变长，如右图所示，因此，当观察者在波源右方时，单位时间内接收到的完全波的个数增多，即接收的频率增大．同理，当观察者在波源左方时，接收到的频率减小． 师生共同总结： 声源和观察者相对位置变化与音调变化的关系： 声 源 静 止 静 止 靠 近 远 离 观 察 者 静 止 靠 近 远 离 静 止 声音音调 不 变 变 高 变 低 变 高 变 低 结 论 由于声源和观察者之间有相对运动，使观察者感到声音频率发生变化 小结：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． 讨论：想像你以声波的速度随同某一个波峰一起远离波源，会是什么情景？（在运动过程中，你接收不到任何一个完全波，接收的频率变为零，即听不到波源的声响．） 4、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。 二）、多普勒效应的应用： 声波的多普勒效应不只是用来“欣赏”火车笛声的变化，它也有许多重要应用： 1、判车船运动的方向和快慢（声波，电磁波）： 交通警察向行进中的汽车发射一个已知频率的电磁波，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. 2、判断遥远天体相对于地球的速度（光波）： 红移现象：在20世纪初，科学家们发现许多星系的谱线有“红衣现象”，所谓“红衣现象”，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