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)》是在學習了波的有關(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，使學生對波動的認識更豐滿更深入些；同時也初步培養(yǎng)了學生探索科學能力，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，開拓學生眼界，激發(fā)學生學習物理的興趣。
《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)自主性學習的一般方法，符合課程改革的要求。
3、教學目標：
(1)知識目標：
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：通過區(qū)別波源的頻率與觀察者接收到的頻率，培養(yǎng)學生利用物理模型分析和解決問題的能力。
(3)德育目標：培養(yǎng)學生形成尊重事實、探索真理的科學態(tài)度。
(4)情感目標：讓學生經(jīng)歷基本的科學探究過程，受到科學態(tài)度和科學精神的熏陶，激發(fā)學生的求知欲，讓學生領(lǐng)略自然現(xiàn)象中的美妙與和諧，培養(yǎng)學生終身的探索興趣。
4、教學重點：多普勒效應(yīng)的理解。
5、教學難點：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、教學關(guān)鍵：通過輔助教學手段幫助學生理解波源頻率與觀察者接收到頻率的不同。
二、教法與學法
1、學法指導
高中學生學習物理的興趣已發(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。因此引導學生學法如下：
(1)學前將學生分組，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，從而進一步加深學生的疑問，促使學生再思考。
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知識，指導學生分析，突破難點；引導學生思考“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生興趣。設(shè)置針對性練習，加強對多普勒效應(yīng)的理解。
三、教學程序的設(shè)計
設(shè)計思路：讓學生經(jīng)歷從自然到物理、從生活到物理的認識過程，經(jīng)歷基本的科學探究過程；充分發(fā)揮教師的組織者和引導者的作用，激發(fā)并保持學生的學習興趣，培養(yǎng)學生的探索樂趣、良好的思維習慣和初步的科學實踐能力。
(一) 明確探究問題：
引導學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；個別學生可能會回答聲音頻率越來越高······等等。并可發(fā)現(xiàn)當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、讓學生猜想產(chǎn)生上述現(xiàn)象的可能原因：
當車經(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。
首先引導學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)學生猜測情況，逐一進行排除；最后引導學生將觀察的結(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，從而提高學生的觀察能力和語言表達能力。
（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生建立波動過程的物理模型。 給合運動學知識組織學生討論，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)，從而完成由感性認識到理性認識；通過探究，使學生經(jīng)歷基本的科學探究過程，學習科學探究方法，發(fā)展初步的科學探究能力，形成尊重事實、探索真理的科學態(tài)度。
3、知道了聲波會發(fā)生多普勒效應(yīng)后學生可能會產(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)學生求知欲，培養(yǎng)學生的探索興趣：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 投影
1、多普勒效應(yīng)是指：當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，當火車迎面駛來時，音調(diào)變高，火車遠離時，音調(diào)變低，是因為( )
A、火車駛來時，聲源頻率變大 B、火車遠離時，聲源的頻率變小
C、火車駛來及遠離時，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)展學生的想像力和分析概括能力，使學生養(yǎng)成良好的思維習慣，敢于質(zhì)疑，勇于創(chuàng)新；讓學生學習科學探究方法和科學家的探索精神，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，樹立正確的科學觀。