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(shí)后編排的，這種效應(yīng)是一種常見的現(xiàn)象。通過對(duì)多普勒效應(yīng)的初步研究，既是對(duì)波動(dòng)知識(shí)的鞏固、深化和提高，使學(xué)生對(duì)波動(dòng)的認(rèn)識(shí)更豐滿更深入些；同時(shí)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(jī)械波部分的擴(kuò)展內(nèi)容。體現(xiàn)課程改革精神，加強(qiáng)了與近代物理的銜接；體現(xiàn)了物理學(xué)與技術(shù)和社會(huì)的聯(lián)系。
2、教材的編排
①編者從人們熟悉的火車運(yùn)動(dòng)時(shí)，汽笛聲會(huì)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(diǎn)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(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，觀察者所接收到的頻率變化原因，給出探究過程，突出重點(diǎn)內(nèi)容。
④說明除聲波外的其它機(jī)械波、電磁波、光波均會(huì)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(qiáng)對(duì)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(shí)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(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)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(shí)、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(diǎn)：多普勒效應(yīng)的理解。
5、教學(xué)難點(diǎn)：波源與觀察者發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，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(duì)物理現(xiàn)象的感知，對(duì)現(xiàn)象產(chǎn)生原因有較強(qiáng)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(yàn)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(shí)地考察并錄音。
(2)課堂上，將各組觀察結(jié)果進(jìn)行陳述，猜想產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)予以排除及驗(yàn)證，并進(jìn)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(diǎn)，采用實(shí)驗(yàn)對(duì)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(jìn)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(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的現(xiàn)象，比波動(dòng)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(shí)例(過程放慢)運(yùn)用波的知識(shí)和運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)，指導(dǎo)學(xué)生分析，突破難點(diǎn)；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(duì)性練習(xí)，加強(qiáng)對(duì)多普勒效應(yīng)的理解。
三、教學(xué)程序的設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)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(shí)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(shí)踐能力。
(一) 明確探究問題：
引導(dǎo)學(xué)生觀看實(shí)地?cái)z制的錄像，并結(jié)合自身體驗(yàn)和生活經(jīng)驗(yàn)，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(gè)別學(xué)生可能會(huì)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(shí)，聲音才會(huì)明顯的變化。
(二)自主探究過程、突出本節(jié)重點(diǎn)：
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(shí)，觀察者聽到的聲音的確產(chǎn)生了變化，為什么會(huì)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(shí)驗(yàn)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(cè)情況，逐一進(jìn)行排除；最后引導(dǎo)學(xué)生將觀察的結(jié)果，運(yùn)用求同法將不同情況進(jìn)行對(duì)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(gè)聲源，發(fā)出的聲音會(huì)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?cè)巾懞屠�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(shí)，距離的變化會(huì)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(shí)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(shí)進(jìn)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(qiáng)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(shí)，觀察者接收到的頻率變大；觀察者與波源相互遠(yuǎn)離時(shí)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(duì)運(yùn)動(dòng)，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(shí)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(dòng)過程的物理模型。 給合運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)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(zhǎng)為λ，頻率為f。，觀察者接收頻率為f1。①波源相對(duì)觀察者靜止時(shí)：
設(shè)波源在A處1秒鐘發(fā)出f 0個(gè)完全波，則
觀察者在B處1秒鐘內(nèi)可接收f 0個(gè)完全波。
       即f'=f 0
②波源靜止，觀察者運(yùn)動(dòng)：
a、觀察者在B處以速度V向波源運(yùn)動(dòng)，1秒鐘內(nèi)接多接收V/λ個(gè)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(yùn)動(dòng)1秒內(nèi)少接收V/λ個(gè)完全波，f'=f0-V/λ<f 0接收頻率變小③波源運(yùn)動(dòng)，觀察者不動(dòng)：如圖(二)
    當(dāng)波源在A處，1秒鐘發(fā)生f0個(gè)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(yùn)動(dòng)1秒鐘移動(dòng)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(shí)，接收頻率變大；遠(yuǎn)離時(shí)接收頻率變小。
這樣將實(shí)例體驗(yàn)與分析出的結(jié)果進(jìn)行對(duì)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(shí)到理性認(rèn)識(shí)；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(shí)、探索真理的科學(xué)態(tài)度。
3、知道了聲波會(huì)發(fā)生多普勒效應(yīng)后學(xué)生可能會(huì)產(chǎn)生疑問：其它的機(jī)械波是否也會(huì)發(fā)生多普勒效應(yīng)呢？此時(shí)教師指出其它的波，如電磁波、微波、光波也會(huì)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(huì)有什么樣的現(xiàn)象出現(xiàn)呢？
(三)多普勒效應(yīng)在實(shí)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(yùn)動(dòng)的方向和快慢(聲波)
(2)判斷汽車運(yùn)動(dòng)的速度(電磁波、超聲波)
(3)判斷遙遠(yuǎn)天體相對(duì)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(duì)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(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，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(shí)，音調(diào)變高，火車遠(yuǎn)離時(shí)，音調(diào)變低，是因?yàn)?       )
A、火車駛來時(shí)，聲源頻率變大        B、火車遠(yuǎn)離時(shí)，聲源的頻率變小
C、火車駛來及遠(yuǎn)離時(shí)，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(duì)運(yùn)動(dòng)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(jì)
                 多普勒效應(yīng)
概念：由于波源和觀察者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，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(yùn)動(dòng)的方向和快慢（聲波）
判斷汽車運(yùn)動(dòng)的速度（電磁波、聲波）
判斷遙遠(yuǎn)天體相對(duì)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(jì)從提出探究問題→分析探索問題(實(shí)際體驗(yàn)和理論分析)→歸納總結(jié)三個(gè)層次突出重點(diǎn)，并借助多媒體課件突破難點(diǎn)。這樣，通過想像與推理方法和實(shí)驗(yàn)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(dòng)態(tài)，關(guān)注技術(shù)應(yīng)用帶來的社會(huì)進(jìn)步和問題，樹立正確的科學(xué)觀。