《多普勒效应》教学设计及体会.docx

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《多普勒效应》教学设计及体会

吴宇平

人教版高中《物理》其次册〔试验修订本·必修〕第十章“机械波”中增了有关多普勒效应的内容。从更教材内容、转变学生学问构造及更好的落实素养教育等方面都起到了很好的促进作用。为了更好的在教学中落实这局部内容,现将2023、2023两届高一《多普勒效应》的教学设计及体会总结如下:

多普勒效应的教学设计

立足教纲教参,确定教学方针

《教师用书》明确说明如下1、只对多普勒效应做定性分析,使学生对多普勒效应有初步了解,留意不宜引申。2、要理解多普勒效应,学生必需先知道波源的频率与观看者承受到频率的区分,这是学习本节的关键。3、理解多普勒效应产生的缘由并能简洁的解释一些现象。

因此关于多普勒效应的教学,应当重在了解和应用,所以我认为确定不要讲的太难,只需让学生理解当波源接近和远离接收器时,接收到的频率会不一样,接近时频率高,远离时频率低即可;同时应当适当的多介绍一些多普勒效应的物理学史内容及实际应用,在讲解的同时应充分利用多媒体手段,使教学过程生动形象,易于理解,以获得最好的教学效果。

教学过程的具体流程

【引入】

提出问题:生活中存在这么一种现象,一辆汽车从身边疾驶而过,车上喇叭的音调有一个从高到低的突然变化;站在铁路旁边听列车的汽笛声也能够觉察,列车快速迎面而来时音调较高,而列车快速离去时则音调较低。为什么会发生这种状况?〔图1〕

什么是多普勒效应:1842年,奥地利科学家多普勒〔J.C.Doppler〕带着女儿在铁道旁闲逛时也留意到了类似的现象,他经过认真的争论,觉察波源和观看者相互靠近或者相互远离时,都会使观看者感到频率发生了变化,并且做出了相应的解释,因此人们把这种现象叫做多普勒效应。

【多普勒效应的定性分析】

为了更好的了解多普勒效应,可以做这样一个模拟试验。让一队人沿街行走,观

察者站在街旁不动,每秒有

9个人从他身边通过.这种

状况下的“过人频率”是9

人/秒〔图2〕;

假设观看者逆着队伍行走,每秒和观看者相遇的人数增加,也就是频率增加〔图3〕;

反之,假设观看者顺着队伍行走,频率降低〔图4〕.

·通过上面的演示,可以得到怎样的结论?

为了更科学的说明问题,用水波代替声波〔都是机械波〕,做如下演示实验。

在盛有清水的大水槽中,以一端粘有直径约为8mm的石蜡球的细弹簧作为弹簧单振子,使单振子与水面接触,如图5所示。假设使单振子沿竖直方向周期性地上下击打水面,这时,水面上就形成向四周传播的周期性同心圆波。假设将振动着的单振子在水面上向右平移、便可看到从振源中心到右槽壁间的波浪变密、波长缩短,右壁接收波的频率变大,而振源中心到左槽壁的波浪变

疏,波长增大,左槽壁接收波的频率变小,波形如图6所示。〔做该试验时,水槽尽量大些,为削减反射波的影响,可用多层纱布条缝叠在一起,挂在水槽壁内,以吸取传到槽壁的波〕。

·这个试验说明什么问题?

通过上面的演示,可以帮助学生更好的理解多普勒效应,同时强调波源与观看者有相对运动时,波源〔单振子〕的频率没有发生变化,观看者〔槽壁〕承受的频率发生变化,与波源频率不同,波源靠近观看者时,观看者〔右槽壁〕承受到的频率大于波源的实际频率;波源远离观看者时,观看者〔左槽壁〕承受到的频率小于波源的实际频率。

【多普勒效应的科学解释】

据说为了计算出“多普勒效应”的数学关系式,多普勒曾让几位吹号人坐在一节平板火车上,让几个对音调特别敏感的音乐家坐在铁轨四周。一辆机车拉着那节平板车厢用不同的速度来来回回开了两天,在地面的音乐家们“登记了”火车接近和远离时号声不同

的音符,得出了多普勒公式。下面对多普勒效应作一下简洁的科学解释。

假设波源和观看者相对介质都不动〔图7〕,即承受到的频率等于波源频率

假设波源相对介质不动,而观看者向波源运动〔图8〕,在单位时间内,观看者朝着波源移动了一段距离,与观看者不动的状况相比,观看者在单位时间内的接收到完全波的个数增多,接收到频率增大;反之,假设观看者远离波源,观看者在单位时间内接收到完全波的个数削减,接收到的频率减小

假设观看者静止,波源向观看者运动〔图9〕,如以下图,波从波源发出,在均匀介质中以球面波的形式传播,球心即是发出该波时波源所在的位置。波源向右运动,球心向右运动,波源右方的波长变短,波源左方的波长变长,即波源靠近观看者,承受到的频率增大,反之,假设波源远离观看者,承受到的频率减小

【多普勒效应的实际应用】

问题:能否利用音叉,录音机等发声装置现场演示多普勒效应?请学生争论发表并观点.

结合学生的答案阐述多普勒效应的应用,强调多普勒效应是波动过程共有的特征,不仅是机械波,电磁波和光波也会发生多普勒效应。

应用1:雷达测速。依据多普勒效应,有阅历的铁路工人可以依据火车的汽笛声推断火车的运行

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