《多普勒效应》教学设计及体会

第一篇：《多普勒效应》教学设计及体会

《多普勒效应》教学设计及体会

吴宇平

人教版高中《物理》第二册（试验修订本·必修）第十章“机械波”中新增了有关多普勒效应的内容。从更新教材内容、改变学生知识结构及更好的落实素质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部分内容，现将2002、2003两届高一《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

1.1 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，注意不宜引申。

2、要理解多普勒效应，学生必须先知道波源的频率与观察者接受到频率的区别，这是学习本节的关键。

3、理解多普勒效应产生的原因并能简单的解释一些现象。

因此关于多普勒效应的教学，应该重在了解和应用，所以我认为一定不要讲的太难，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；同时应该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。

1.2 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发现，列车迅速迎面而来时音调较高，而列车迅速离去时则音调较低。为什么会发生这种情况？（图1）

什么是多普勒效应：1842年，奥地利科学家多普勒（J.C.Doppler）带着女儿在铁道旁散步时也注意到了类似的现象，他经过认真的研究，发现波源和观察者互相靠近或者互相远离时，都会使观察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实验。

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．这种情况下的“过人频率”是9人/秒（图2）；

如果观察者逆着队伍行走，每秒和观察者相遇的人数增加，也就是频率增加（图3）；

反之，如果观察者顺着队伍行走，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。若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。若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纹变密、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纹变疏，波长增大，左槽壁接收波的频率变小，波形如图6所示。（做该实验时，水槽尽量大些，为减少反射波的影响，可用多层纱布条缝叠在一起，挂在水槽壁内，以吸收传到槽壁的波）。·这个实验说明什么问题？

通过上面的演示，可以帮助学生更好的理解多普勒效应，同时强调波源与观察者有相对运动时，波源（单振子）的频率没有发生变化，观察者（槽壁）接受的频率发生变化，与波源频率不同，波源靠近观察者时，观察者（右槽壁）接受到的频率大于波源的实际频率；波源远离观察者时，观察者（左槽壁）接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附近。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“记下了”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单的科学解释。

若波源和观察者相对介质都不动（图7），即接受到的频率等于波源频率

若波源相对介质不动，而观察者向波源运动（图8），在单位时间内，观察者朝着波源移动了一段距离，与观察者不动的情况相比，观察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，如果观察者远离波源，观察者在单位时间内接收到完全波的个数减少，接收到的频率减小

若观察者静止，波源向观察者运动（图9），如图所示，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，即波源靠近观察者，接受到的频率增大，反之，若波源远离观察者，接受到的频率减小 【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？请学生讨论发表并观点．

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。根据多普勒效应，有经验的铁路工人可以根据火车的汽笛声判断火车的运行方向及快慢，同时多普勒效应也被警察应用于使司机们害怕的速度监测雷达。交通警向行进中的车辆发射频率已知的电磁波，通常是红外线，同时测量反射波的频率，根据反射波频率变化的多少就能知道车辆的速度。

应用2：光谱线的“红移现象”。天文学家有时有点像个听觉很灵敏的盲人，这种人听到救火车汽笛的声音就能判断车子行驶的速度和方向。天文学家也通过使用摄谱仪“听”恒星的光而测量它们的运动，他们发现我们在地球上看到的恒星发出的光线也有频率漂移现象，恒星光谱都朝波长较长的红光方向偏移。这就是著名的“红移现象”。红移意味着光波的波长变长，根据多普勒效应原理，恒星正在离我们远去。而且，距离地球越远的恒星红移越大，这表明距离越远的恒星离开地球的速度越快。恒星光谱的红移现象为宇宙大爆炸理论提供了最有力的证据。与红移现象相对应的是光谱线的“蓝移现象”。据说一个司机因开车闯红灯被送上了法庭。他非常聪明，解释说是因为汽车跑得很快，红光在他眼里成了绿光。法官的物理学也学得不错，计算出来，要使红光由于多普勒效应变成绿光，那个司机必须把车子开到10万公里／秒的速度。法官于是微笑着对司机说道：“我接受你的论证，你在超速行驶！”

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。

【课堂小结】

什么是多普勒效应？→多普勒效应的特点→多普勒效应的实际应用 多普勒效应的教学体会

笔者通过对2002、2003两届高一《多普勒效应》一课的教学总结，有以下几点体会：

2.1 必须明确多普勒效应的教学在教材中占有怎样的位置

关于多普勒效应的教学，由于重在了解和应用，因此一定不要讲得太难，只需让学生知道什么是多普勒效应，理解多普勒效应产生的原因并能简单的解释一些现象。讲的过难会冲淡本章其他内容，不能突出重点。

2.2怎样在教学中应充分调动学生学习的积极性和主动性

多普勒效应在生活中很常见，但很多学生平时却并不在意。因此，授课时可以利用【引入】中的置疑巧妙设计问题，使学生对学习内容产生兴趣，围绕问题积极思考，使学生成为课堂的主体。例如在本节教学中笔者首先列举了一系列的常见的多普勒现象，激发了学生的学习兴趣，让学生想知道这是什么现象？为什么会发生这种现象？同时在教学的过程当中，也要积极的不断启发学生，使他们在学习中能提出问题、独立思考问题，努力运用科学原理与方法分析问题和解决问题，使学生成为知识的主动建构者。

在演示实验的设计上尽量使科学、简单、新颖，能说明想要说明的问题，真正的为课堂服务，为学生服务，调动学生的积极性和主动性。在教学中，演示实验不仅要“言之有物”切中要害，又要发人深省。如果条件允许还应让学生多动手、多参与。老话说 “耳听的会漏，眼看的能忘，做过的才懂”。物理教学除了传授已有的科学内容外，更重要的是要开启学生接受知识之门，耳、眼、手都要用到，让学生亲自参加学习的过程，体会自已学会和理解新事物的乐趣。

教学过程有反馈，不能“一言堂”。反馈是认知过程的重要一环，没有反馈的教学过程不管其他方面设计的多完美，也不会收到很好的教学效果。因此在教学中应注意知识的反馈，注意知识结构的完整性。在《多普勒效应》一课的设计上反馈主要体现在两方面：置疑反馈和知识框架的反馈。置疑反馈是教学设计中每一个教学子任务完成情况的总结，能否进行下一教学任务的前提，若没有置疑反馈，教师讲课就犹如双眼不能视物的盲人，做不到有的放矢，不能高效的完成任务。知识框架的反馈是对一节内容的回顾和总结，使学生进一步明确本节的学习任务及学习目的。

注意多联系实际生活、多涉及物理学的前沿科学。这样做的目的很简单，就是让学生知道为什么要学习物理，学习物理有什么用，让学生领略到物理知识如何与现实世界联系在一起。这样才能激发学习的兴趣，才是真正想探寻科学世界奥秘的不竭动力。体现在《多普勒效应》的教学设计上，由“火车疾驶而过时声音由高变低”的现象引入到最后由“雷达测速”、“红移现象”、“医疗上的彩超”等实际应用结束，不仅实现了知识结构的完整性，也体现了物理在日常生活方方面面的实际作用，不仅达到了本节的教学目的，也从根本上激发了学生学习物理的积极性。

我在2002年的教学中，还组织学生利用课余时间搜集有关多普勒效应的资料，选出几位准备相对充分的同学，做一回“小先生”。这样不仅调动了学生学习的积极性，也使“言者有物，听者用心”反而收到更好的教学效果。甚至一些同学还做了介绍多普勒效应的课件，内容丰富，不仅涉及到了课本上火车行驶过程中汽笛声的变化及多普勒效应在雷达测速中的应用，还提到了《探索时代》中介绍的利用多普勒效应测定宇宙的形状，多普勒效应在医学、电子通讯领域的应用，把教师“一言堂”的讲台变成学生展示自我能力的舞台。

第二篇：“多普勒效应”探究性教学设计

安徽省阜阳市第三中学 谷春生

新课程标准指出，高中物理课程应促进学生自主学习，让学生积极参与、乐于探究、勇于实验、勤于思考。通过多样化的教学方式，帮助学生学习物理知识与技能，培养其科学探究能力，使其逐步形成科学态度与科学精神。笔者在教学实践过程中不断学习，努力拓宽自己的知识面，挖掘出教材中所蕴含的探究性因素，精心设计相应的探究性课题，把学生置于开放、多元的学习环境中，确立学生在学习中的主体地位，增强学生的独立思考能力，启迪学生的创新思维。下面笔者以“多普勒效应”一节为例，谈谈自己在这方面的做法。

一、探究性学习的前期准备

先简单介绍多普勒效应源于1842年奥地利物理学家多普勒带着女儿在铁道旁散步时，听到火车汽笛声音调变化的偶然发现，启迪学生应留意生活中的物理知识，或许伟大的发现就在自己身边，从而激发学生探索的兴趣。然后让学生预习并自学本节的知识，使学生对该节物理知识具有一定的认识，同时介绍一课外小制作，完成探究性活动的准备工作。

[小制作]：叫蝉──民间玩具。

叫蝉是一种用竹木制作的民间玩具，由鸣蝉（发音体）、细线和甩棒构成（如图1所示）。转动甩棒，使细线带动鸣蝉做圆周运动，此时将会听到音调起伏变化的鸣叫声（类似蝉鸣）。而且叫蝉分别沿顺时针、逆时针或低速和高速旋转时均能发出不同的蝉鸣声。

[制作方法]：取一小竹筒，用烧红的细铁钉在竹筒的底部戳穿一小孔，让一细线穿孔系牢。再取一根筷子，在其粗端用刀刻一凹槽，在槽中熔入少许松香，细线的另一端套在凹槽中可以自由转动。用万能胶粘一对透明薄绢作为翅膀，稍加修饰，便制成一叫蝉。转动筷子，使叫蝉绕筷子旋转，此时叫蝉就能发出音调起伏的鸣叫声。

[原因解释]：声音是由于物体的振动产生的。叫蝉是由蝉体（空腔）、空腔底膜和细线组成。甩棒使叫蝉做圆周运动时，细线被拉紧，细线的一端在棒上的凹槽中转动，由于有松香细末的参与，加大了细线与棒的摩擦，从而通过细线使得竹筒底膜发生振动，膜的振动又推动竹制空腔的空气产生共鸣，便听到了声音。

布置学生课外自己制作“叫蝉”，启迪学生能不能通过设计方案来探究多普勒效应呢？

二、探究性学习实施过程

学生制作完成后，教师带着学生列队到学校操场完成探究性学习。让学生先旋转自己制作的叫蝉，使其发出“知知„„”的声音。对于不发声的叫蝉，教师指导学生改进，并让学生汇报自己的探索设计方案。然后，确定探究方案（学生兴奋不已）。

将学生分成10组，选出叫声较响的10个叫蝉做实验。指导学生完成以下问题探究，研究在哪些条件下会发生多普勒效应？（或者让学生做实验并设计方案自主探索研究。）第一种情况：一人在水平面内匀速率快速旋转细线（如图1所示），使叫蝉发声，该组的其他同学站在原地仔细听，判断音调是否变化，是否有多普勒效应发生？探究后，学生回答：有。

第二种情况：一人在水平面内匀速快速旋转细线（如图1所示），使叫蝉发声，该组的其他同学靠近或远离叫蝉，判断音调是否变化，是否有多普勒效应发生？探究后，学生回答：有。效果比第一种情况更明显。

第三种情况：一人在水平面内旋转细线，使声源（叫蝉）绕着人做匀速圆周运动，此人在转动轴心处倾听，判断音调是否变化，是否有多普勒效应发生？探究后，学生回答：有。

第四种情况：学生甲在水平面内旋转较长的细线，使叫蝉做匀速率圆周运动，另一学生乙随着叫蝉一起运动，学生乙、叫蝉和圆心始终三点共线（如图2所示），判断音调是否变化，是否有多普勒效应发生？探究后，学生回答：有。

第五种情况：让每组学生拿出事先带来的小录音机，并用粉笔在操场上画出标准圆圈，录音机的喇叭口放在圆心处，使其口朝上放出某一音调的音，每个学生沿着圆圈做圆周运动，判断音调是否变化，是否有多普勒效应发生？探究后，学生回答：无。

每组学生都积极主动地进行实验，仔细感知、分析，沉浸在探究的愉悦之中，在身心愉快中进行学习。等几组实验都完成后，分别让他们汇报探究结果，从而可以培养学生的信息收集处理能力、语言交流表达能力、团队协调合作能力，等等。最后，下课铃响以后，学生们依依不舍地离开了操场。

为什么会发生这种现象呢？让我们一起来仔细探讨其中的原因：

设观察者相对于均匀介质不动，而波源相对于均匀介质运动（就像我们站在铁道旁听驶来和驶去的火车的汽笛声），这时波源发出的波的波面如图3所示。当波源向右运动时，观察者不动，波源由位置S1运动到位置S2，波源右方的波面变得密集，波长变短，左方的波面变得稀疏，波长变长，但波在介质中的传播速度并没有改变。观察者在波源右侧时，在单位时间内接收到的完全波的个数增多，观测频率增大，音调变高；同理，观察者在波源左侧时，其观测频率减小，音调变低。

对于上述学生分组实验的几种情况，我们也可以形象地画出其波面来进行分析：

第一种情况：当观测者站着不动时，叫蝉转过去，属于远离观测者，形成的波面如图4所示的波面A，观察者单位时间内接收到的完全波的个数减少，观测频率小于波源频率，故音调变低；叫蝉转过来属于靠近观测者，所形成的波面如图4所示的波面Ｂ，观察者所感知的观测频率大于波源频率，故音调变高。

第二种情况也是如此，只不过观测者还在做靠近或远离波源运动，观测者单位时间内接收到的完全波的个数更多或更少，效果更为明显。

第三种情况：当波源（叫蝉）绕着圆心O（或人）做匀速率圆周运动时，沿圆周的法向波面发生了变化（如图5所示），使人耳单位时间内接收到的完全波的个数发生了变化，故音调发生了变化。在这种情况下，波源与观察者之间既没有靠近、也没有远离，却发生了多普勒效应。

第四种情况：人随着叫蝉沿圆周的切向一起前进，匀速率旋转的叫蝉所形成的波面如图6所示。在圆的法线方向，人始终与波源S的间距不变（人、叫蝉和圆心始终三点共线），沿圆的法线方向波面发生了变化，故人单位时间内接收到的完全波的个数发生了变化，即发生了多普勒效应。这又是一种人与波源既没有靠近，也没有远离，但能发生多普勒效应的实例。

第五种情况：如图7所示，以波源为圆心，波在均匀介质中向四面八方均匀传播，人在其中的一个波面上绕着波源做圆周运动，人耳单位时间内接收到的完全波的个数并没有改变，故不会发生多普勒效应。虽然人与波源之间发生了相对运动，但观测频率没有变化，所以不会发生多普勒效应。

三、探究性学习成果是对课本知识的创新

拓展该探究性实验拓宽了学生的思路，启迪了学生的创新思维。教材中只描述波源与观察者相对运动中的相互靠近或远离会产生多普勒效应。通过探究性学习，同学们提出了一些新的观点：波源和观察者即使有靠近或远离，也会有多普勒效应发生，如第三、四种情况；即使没有相对运动，也不一定有多普勒效应发生，如第五种情况。所以教科书最好略作修改，适当地增加一些定性探讨的其他实例，以丰富学生对多普勒效应的认识深度。

四、探究性学习能激发学生强烈的好奇心和求知欲，使他们提出一些新的问题

学生通过实验探究，兴趣大增，思维的闸门打开，提出一系列新的问题：

例1 小时候捕捉到的真蝉，握在手中，旋转手臂，听到音调发生变化的蝉鸣，是否属于多普勒效应？

分析 蝉靠腹部的振动片振动发声，一般振动频率是一定的，即叫声频率不变。当用手在水平面内摇动它时，观测频率发生了变化，属于多普勒效应。

例2 人耳听到警车发出的警笛声是否属于多普勒效应？分析 老式警车的报警系统是一个可以绕轴旋转的喇叭，置于汽车顶盖上，喇叭口朝前。当报警时，该喇叭口沿水平面绕自身的轴旋转（如图8所示）。随着警车的开动，使人们感知的观测频率发生改变，音调发生变化，故属于多普勒效应。

新式警车是什么样的呢？让学生开展社会实践活动，走访公安部门，写一篇探究性社会实践报告。如果是，分析原因；如果不是，也要分析原因。

没有探究就没有科学。如果学生初次接触探究性课题，探究性学习可以在教师指导下进行；如果学生多次开展过探究性活动，探究性学习可由学生自己设计完成，以便更好地激发学生自主学习能力，启迪学生的创新思维。总之，教师在教学过程中要尽最大可能给学生提供必要的科学探究机会，让学生通过社会调查、查阅文献进行自主思维、动手实验等，体验探究过程的曲折和乐趣，发展自身的科学探究的能力。

莲山课件

原文地址：http://

第三篇：“多普勒效应”探究性教学设计

“多普勒效应”探究性教学设计

“多普勒效应”探究性--安徽省阜阳市第三中学 谷春生新程标准指出，高中物理程应促进学生自主学习，让学生积极参与、乐于探究、勇于实验、勤于思考。通过多样化的教学方式，帮助学生学习物理知识与技能，培养其科学探究能力，使其逐步形成科学态度与科学精神。笔者在教学实践过程中不断学习，努力拓宽自己的知识面，挖掘出教材中所蕴含的探究性因素，精心设计相应的探究性题，把学生置于开放、多元的学习环境中，确立学生在学习中的主体地位，增强学生的独立思考能力，启迪学生的创新思维。下面笔者以“多普勒效应”一节为例，谈谈自己在这方面的做法。

一、探究性学习的前期准备

先简单介绍多普勒效应源于1842年奥地利物理学家多普勒带着女儿在铁道旁散步时，听到火车汽笛声音调变化的偶然发现，启迪学生应留意生活中的物理知识，或许伟大的发现就在自己身边，从而激发学生探索的兴趣。然后让学生预习并自学本节的知识，使学生对该节物理知识具有一定的认识，同时介绍一外小制作，完成探究性活动的准备工作。[小制作]：叫蝉──民间玩具。

叫蝉是一种用竹木制作的民间玩具，由鸣蝉（发音体）、细线和甩棒构成（如图1所示）。转动甩棒，使细线带动鸣蝉做圆周运动，此时将会听到音调起伏变化的鸣叫声（类似蝉鸣）。而且叫蝉分别沿顺时针、逆时针或低速和高速旋转时均能发出不同的蝉鸣声。

[制作方法]：取一小竹筒，用烧红的细铁钉在竹筒的底部戳穿一小孔，让一细线穿孔系牢。再取一根筷子，在其粗端用刀刻一凹槽，在槽中熔入少许松香，细线的另一端套在凹槽中可以自由转动。用万能胶粘一对透明薄绢作为翅膀，稍加修饰，便制成一叫蝉。转动筷子，使叫蝉绕筷子旋转，此时叫蝉就能发出音调起伏的鸣叫声。

[原因解释]：声音是由于物体的振动产生的。叫蝉是由蝉体（空腔）、空腔底膜和细线组成。甩棒使叫蝉做圆周运动时，细线被拉紧，细线的一端在棒上的凹槽中转动，由于有松香细末的参与，加大了细线与棒的摩擦，从而通过细线使得竹筒底膜发生振动，膜的振动又推动竹制空腔的空气产生共鸣，便听到了声音。

布置学生外自己制作“叫蝉”，启迪学生能不能通过设计方案来探究多普勒效应呢？

二、探究性学习实施过程

学生制作完成后，教师带着学生列队到学校操场完成探究性学习。让学生先旋转自己制作的叫蝉，使其发出“知知„„”的声音。对于不发声的叫蝉，教师指导学生改进，并让学生汇报自己的探索设计方案。然后，确定探究方案（学生兴奋不已）。

将学生分成10组，选出叫声较响的10个叫蝉做实验。指导学生完成以下问题探究，研究在哪些条下会发生多普勒效应？（或者让学生做实验并设计方案自主探索研究。）第一种情况：一人在水平面内匀速率快速旋转细线（如图1所示），使叫蝉发声，该组的其他同学站在原地仔细听，判断音调是否变化，是否有多普勒效应发生？探究后，学生回答：有。

第二种情况：一人在水平面内匀速快速旋转细线（如图1所示），使叫蝉发声，该组的其他同学靠近或远离叫蝉，判断音调是否变化，是否有多普勒效应发生？探究后，学生回答：有。效果比第一种情况更明显。

第三种情况：一人在水平面内旋转细线，使声源（叫蝉）绕着人做匀速圆周运动，此人在转动轴心处倾听，判断音调是否变化，是否有多普勒效应发生？探究后，学生回答：有。

第四种情况：学生甲在水平面内旋转较长的细线，使叫蝉做匀速率圆周运动，另一学生乙随着叫蝉一起运动，学生乙、叫蝉和圆心始终三点共线（如图2所示），判断音调是否变化，是否有多普勒效应发生？探究后，学生回答：有。第五种情况：让每组学生拿出事先带来的小录音机，并用粉笔在操场上画出标准圆圈，录音机的喇叭口放在圆心处，使其口朝上放出某一音调的音，每个学生沿着圆圈做圆周运动，判断音调是否变化，是否有多普勒效应发生？探究后，学生回答：无。

每组学生都积极主动地进行实验，仔细感知、分析，沉浸在探究的愉悦之中，在身心愉快中进行学习。等几组实验都完成后，分别让他们汇报探究结果，从而可以培养学生的信息收集处理能力、语言交流表达能力、团队协调合作能力，等等。最后，下铃响以后，学生们依依不舍地离开了操场。为什么会发生这种现象呢？让我们一起来仔细探讨其中的原因：

设观察者相对于均匀介质不动，而波源相对于均匀介质运动（就像我们站在铁道旁听驶来和驶去的火车的汽笛声），这时波源发出的波的波面如图3所示。当波源向右运动时，观察者不动，波源由位置S1运动到位置S2，波源右方的波面变得密集，波长变短，左方的波面变得稀疏，波长变长，但波在介质中的传播速度并没有改变。观察者在波源右侧时，在单位时间内接收到的完全波的个数增多，观测频率增大，音调变高；同理，观察者在波源左侧时，其观测频率减小，音调变低。

对于上述学生分组实验的几种情况，我们也可以形象地画出其波面来进行分析：

第一种情况：当观测者站着不动时，叫蝉转过去，属于远离观测者，形成的波面如图4所示的波面A，观察者单位时间内接收到的完全波的个数减少，观测频率小于波源频率，故音调变低；叫蝉转过来属于靠近观测者，所形成的波面如图4所示的波面Ｂ，观察者所感知的观测频率大于波源频率，故音调变高。

第二种情况也是如此，只不过观测者还在做靠近或远离波源运动，观测者单位时间内接收到的完全波的个数更多或更少，效果更为明显。

第三种情况：当波源（叫蝉）绕着圆心（或人）做匀速率圆周运动时，沿圆周的法向波面发生了变化（如图所示），使人耳单位时间内接收到的完全波的个数发生了变化，故音调发生了变化。在这种情况下，波源与观察者之间既没有靠近、也没有远离，却发生了多普勒效应。

第四种情况：人随着叫蝉沿圆周的切向一起前进，匀速率旋转的叫蝉所形成的波面如图6所示。在圆的法线方向，人始终与波源S的间距不变（人、叫蝉和圆心始终三点共线），沿圆的法线方向波面发生了变化，故人单位时间内接收到的完全波的个数发生了变化，即发生了多普勒效应。这又是一种人与波源既没有靠近，也没有远离，但能发生多普勒效应的实例。

第五种情况：如图7所示，以波源为圆心，波在均匀介质中向四面八方均匀传播，人在其中的一个波面上绕着波源做圆周运动，人耳单位时间内接收到的完全波的个数并没有改变，故不会发生多普勒效应。虽然人与波源之间发生了相对运动，但观测频率没有变化，所以不会发生多普勒效应。

三、探究性学习成果是对本知识的创新

拓展该探究性实验拓宽了学生的思路，启迪了学生的创新思维。教材中只描述波源与观察者相对运动中的相互靠近或远离会产生多普勒效应。通过探究性学习，同学们提出了一些新的观点：波源和观察者即使有靠近或远离，也会有多普勒效应发生，如第三、四种情况；即使没有相对运动，也不一定有多普勒效应发生，如第五种情况。所以教科书最好略作修改，适当地增加一些定性探讨的其他实例，以丰富学生对多普勒效应的认识深度。

四、探究性学习能激发学生强烈的好奇心和求知欲，使他们提出一些新的问题

学生通过实验探究，兴趣大增，思维的闸门打开，提出一系列新的问题： 例1 小时候捕捉到的真蝉，握在手中，旋转手臂，听到音调发生变化的蝉鸣，是否属于多普勒效应？

分析 蝉靠腹部的振动片振动发声，一般振动频率是一定的，即叫声频率不变。当用手在水平面内摇动它时，观测频率发生了变化，属于多普勒效应。

例2 人耳听到警车发出的警笛声是否属于多普勒效应？分析 老式警车的报警系统是一个可以绕轴旋转的喇叭，置于汽车顶盖上，喇叭口朝前。当报警时，该喇叭口沿水平面绕自身的轴旋转（如图8所示）。随着警车的开动，使人们感知的观测频率发生改变，音调发生变化，故属于多普勒效应。新式警车是什么样的呢？让学生开展社会实践活动，走访公安部门，写一篇探究性社会实践报告。如果是，分析原因；如果不是，也要分析原因。

没有探究就没有科学。如果学生初次接触探究性题，探究性学习可以在教师指导下进行；如果学生多次开展过探究性活动，探究性学习可由学生自己设计完成，以便更好地激发学生自主学习能力，启迪学生的创新思维。总之，教师在教学过程中要尽最大可能给学生提供必要的科学探究机会，让学生通过社会调查、查阅文献进行自主思维、动手实验等，体验探究过程的曲折和乐趣，发展自身的科学探究的能力。

第四篇：八、多普勒效应·教案示例

资料有大小学习网收集 www.xiexiebang.com

八、多普勒效应·教案示例

教学目的

1．了解多普勒效应这种现象．

2．能运用多普勒效应解释一些物理现象． 教具

计算机模拟． 教学过程 ●引入新课

我们在前面的讨论中，波源和观察者都是相对介质静止的，波源的频率和观察者感觉到的频率是相同的，若波源或观察者或它们两者均相对介质运动，则观察者感觉到的频率f和波源的真实频率f一般并不相同，这种现象称为多普勒效应．火车入站，笛声较高，火车出站，笛声较低，就是这种现象．

●进行新课

【板书】

第八节

多普勒效应

一、多普勒效应．

为了便于研究，我们可分三种情况来讨论多普勒效应．设波速为v，观察者运动速度为v人，波源运动速度为v源，均以介质为参照系．

【板书】

二、多普勒效应成因． 【板书】

设波速 v＝100m/s，波源频率f＝100 Hz，则周期T＝0.01s，λ＝vT＝1m．在波源，观察者若相对介质静止时，则在t＝1s里有 100个波传到观察者 A位置(因为在一个周期内波向前传一个波长)，观察者感觉到的频率与波源频率相同．

当波源不动，观察者以 v人＝10m/s的速度向波源运动，则在 t＝1s里，观察者从 A到B位置．(课本图10－36)感受到的波为：n＝(v＋v人)·t＝(100＋10)×1＝110个，这样观察者感受到的频率(f＇＝110Hz)就比波源的频率(f＝100Hz)要高．如果观察者是远离波源运动，则在 t＝ 1s里，观察者从 A到 C位置，感受到的波的个数为：h＝(v－v人)t＝(100－10)×1＝90个，这样观察者感受到的频率(f＇＝90Hz)就比波源的频率(f＝100Hz)要低．

同学们可以思考一下：如果观察者远离波源的运动速度

v人＝100 m/s和v人＞100m/s，那么观察者感受到的频率如何？他感觉到波源的位置有无变化？

【板书】

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资料有大小学习网收集 www.xiexiebang.com 设观察者在 A位置不动，波源以 v源＝10m/s的速度向观察者运动，此时相对观察者来说波速为： v＋v源＝100＋10＝110m/s，因此观察者在 t＝1s里感受到的波有110个，所以观察者感受到的频率(f＇＝110Hz)比波源的频率(f＝100Hz)要高，课本图 10－37所示．要注意的是，在波源运动过程中，波速实际上并没有改变，但在相同的距离中却多了10个完整的波，这是波在介质中被均匀挤压，使之波长变短了的缘故，如图 10－26所示．同理，如果波源远离观察者，则观察者感受到的频率就会比波源的频率要低．

【板书】

3．波源、观察者同时相对介质运动．可思考讨论一下．(多普勒效应将更加明显)●作业

复习本节内容． 参考题

1．关于多普勒效应，下列说法正确的是：

[

] A．多普勒效应是由于波的干涉引起的 B．多普勒效应说明波源的频率发生改变

C．多普勒效应是由于波源与观察者之间有相对运动而产生的 D．只有声波才可以产生多普勒效应

2．当火车进站鸣笛时，我们可听到的声调：

[

] A．越来越高 B．不高

C．越来越低沉

D．不知声速和火车车速，不能判断

*3．当火车驶近时，观察者觉得它的汽笛的基音比驶去时高一个音(即频率高到9/8倍)，设声速为v＝340m/s，求火车速率．

说明

当波源与观察者有相对运动时，如果二者相互接近，观察者感觉到的频率将增大；如果二者相互远离，观察者感觉到的频率将减小．

天津市武清区杨村一中

郎荣福

王维群

*

七、驻

波·教案示例

教学目的

1．知道驻波现象及什么是波节、波腹，驻波是一种特殊的干涉现象．

2．理解驻波的形成过程，理解驻波与行波的区别，理解空气柱共鸣的条件．

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资料有大小学习网收集 www.xiexiebang.com 教具

驻波演示仪、投影仪、水槽、音叉、玻璃管． 教学过程 ●引入新课

一列波在向前传播的途中遇到障碍物或者两种介质的分界面时，会发生反射，如果反射波和原来向前传播的波相互叠加，会发生什么现象呢？

●进行新课

【板书】

*第七节

驻波

一、驻波

【演示】如课本图10－31所示，把弦线的一端A固定在电磁打点计时器的振针上，另一端跨过定滑轮拴一个砝码盘，盘上放砝码，将弦线拉平．在靠近定滑轮的B处，用一个尖劈把弦线支起来．接通电磁打点计时器的电源，振针振动时，有一列波向定滑轮的一侧传播，并在B处发生反射．改变尖劈的位置，来调节AB的长度，当尖劈调到某适当位置时，可以看到，弦线会分段振动起来．

仔细观察这时弦线振动情况(课本10－32)，可以看到：

【板书】

1．波节——弦线上有些点始终是静止不动的，这些点叫做波节． 波腹——在波节和波节之间的那段弦线上，各质点以相同的频率、相同的步调振动，但振幅不同，振幅最大的那些点叫做波腹．

在相邻的两段弦线上，质点的振动方向是相反的．相邻的两个波节(或波腹)之间的距离等于半个波长，即等于λ/2．

【板书】

2．驻波——波形虽然随时间而改变，但是不向任何方向移动，这种现象叫做驻波．

行波——驻波跟前面讲过的波形向前传播的那种波显然是不同的，相对于驻波来说波形向前传播的那种波叫行波．

【板书】

3．两列沿相反方向传播的振幅相同、频率相同的波叠加，形成驻波．

【板书】

4．振幅相同、频率相同波的叠加．课本10－33中用虚线表示两列沿相反方向传播的振幅相同、频率相同波的叠加，用实线表示这两列波叠加后形成的合成波．图中画出了每隔T/8周期波形的变化情况．由图可以看出，合成波在波节的位置(图中的“·”表示)，位移始终为零．在两波节之间，各质点以相同的步调在振动，两波节之间的中点振幅最大，就是波腹(图中用“＋”表示)．

由此可知，驻波有如下特点：

【板书】

5．驻波——特殊的干涉现象

驻波也是一种波的干涉现象，但是一种特殊的干涉现象．其特殊性表现在两个方面：

【板书】

6．波源特殊

驻波是由频率相同，振幅相同，振动方向相同，而传播方向相反的两列波叠加而成的．

【板书】

7．波形特殊

波形虽然随时间而改变，但是不向任何方向移动，相邻两波节间质点运动方向一致，但振幅不同，波节两侧的质点振动方向总是相反．

从上述弦线上驻波的形成来看，可以认为驻波是一种特殊的干涉现象．从驻波的振动情况来看，可以认为驻波是组成弦线的无数有相互联系的质点的一种振动模式．实际上，只要设法激起弦线的振动(弹、拉、打击等)，就能在弦线上产生驻

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资料有大小学习网收集 www.xiexiebang.com 波，并在周围空气中发出声波，这就是弦乐器发声的原理．管乐器是否是这样呢？

【演示】在盛有水的容器中插入一根粗玻璃管，管口上方放一个正在发声的音叉，慢慢向上提起玻璃管，当管内空气柱达到一定长度时，可以听到空气柱发出较强的声音

这时，从音叉发出并进入玻璃管的声波和经水面反射回来的反射波相互叠加，在空气柱内产生驻波，玻璃管开口处为波腹，水面处为波节，空气柱的长度

l＝λ/

4、l＝3λ/

4、l＝5λ/4时．课本图10－34(乙、丙、丁)，都会产生驻波．

【板书】

8．空气柱产生驻波条件l＝(2n＋1)/4(n＝0，1，2，3„„)空气柱内的驻波可看作空气柱的一种振动模式，所以上述现象可看作音叉和空气柱发生了共鸣．实际上，只要设法激起空气柱的振动(如吹奏)，就能使空气柱产生驻波，并在周围空气中发出声波，这就是管乐器发声的原理．

在上述实验中，如果测出空气柱的长度l，就可以测出声波的波长λ．如果已知音叉的频率f，还可测出声波的速度 v＝λf．

【例】一玻璃管坚直插入一水槽中，在玻璃管上端有一发声音叉，频率为200Hz，上下移动玻璃管，测到相邻两次共鸣时管中空气柱的长度差为34 cm，如课本图 10－34所示，试求声速．

分析与解：由于玻璃管中的空气要产生共鸣，空气柱长L等于λ/4的奇数倍，因此相邻两次共鸣的空气柱长度差：△L＝λ/2 根据： △L＝λ/2＝34cm 所以：λ＝68cm＝0.68m 又：v＝λ/T＝λf＝0.68×500＝340 m/s ●巩固练习

(1)对着一只空罐子唱歌，当唱到某一单调(即某一频率)时，声音会特别响亮，同时罐子会发生振动，这是什么缘故？

(2)课本图 10－34甲所示的情景中，如果音叉的频率是 400Hz，管在水面上的部分至少为多长时，管内空气柱会产生共鸣？(设这时空气中的声速为 340 m/s)●作业

1．复习本节课文．

2．课本练习五第(1)、(2)题． 参考题

(1)驻波的说法正确的是：

[

] A．两列向相反方向传播的波叠加就一定会产生驻波

B．在驻波中有些质点始终静止不动；相邻的两个这样的质点的距离相距半个波长

C．驻波各质点都有相同的振幅 D．驻波中各质点的振动频率相同(2)说法正确的是：

[

] A．波节处质点始终静止 B．波腹处质点的振幅最大

C．波腹处质点的位移有时可能为零

D．相邻的两个波节之间的距离为一个波长

(3)如图10－23所示，在弦上的A、B两点间形成了如图所示的驻波，且两点间距离7.5m，则波长为：

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A．1m B．1.5m C．3m

D．4m(4)弦ab之间某时刻形成的驻波如图10－24所示，那么经过半个周期后波形应是下图中的哪一个？

[

]

[

]

(5)驻波与行波的区别是

[

] A．驻波中的质点振动形式不向外传播，而行波的波形则外传播 B．行波在传播过程中，质点沿波前进的方向移动，而驻波不同 C．行波向外传播能量，而驻波不向外传播能量

D．在形成驻波的区域内，存在着所有质点位移都为零的时刻，而行波在传播过程中不存在这样的时刻．

(6)如图10－25所示，在玻璃管的上端有振动频率未知的音叉，现使音叉发声，并将玻璃管上提，当玻璃管口离水面距离为17cm，则刚好能听到空气柱共鸣(已知声音在空气中传播速度 v＝340 m/s)，则音叉的频率为：

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A．200 Hz B．1000 Hz C．500 Hz

D．100 Hz 说明

驻波与行波的区别

1．物理意义不同：驻波是两列波的特殊干涉现象，行波是一列波在介质中的传播．

2．质点振动不同：相邻波节间质点运动方向一致．波节两侧质点振动方向总相反．

3．波形不同：波形向前传播的是行波，波形不向任何方向传播的是驻波．

天津市武清区杨村一中

郎荣福

[

]

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第五篇：教学设计体会

教学不基于课程标准，就像火车不在既定的轨道上行驶一样，不仅会迷失方向，而且容易拔高教学要求，造成学生课业负担过重。今天课堂教学中的很多问题与此是有很大关系的。深化课程教学改革，一个核心的要求，是要依据学生身心成长的规律以及学科教育的规律来实施教学，基于课程标准的教学，是落实这一要求的具体体现。

一、课程标准的特点

课程标准是对学生预期学习结果的规定。它有如下特点：

第一，课程标准主要是对学生经过某一学段之后的学习结果的行为描述，而不是对学习内容、知识点的具体规定。教师和学生可以根据自己的实际，选择恰当的学习内容来开展学习活动。全国有不同版本的教材，为这种选择提供了可能。

第二，课程标准对学习结果所做出的规定，是面向全体学生的共同的、统一的基本要求，而不是最高要求。教师在保证基本要求有效落实的基础上，可以根据学生学习的实际，为学生提供更加丰富的学习机会。第三，课程标准没有规定具体的学习内容和教学顺序，它既赋予了教师更大的教学自主权，也对教师提出了新的挑战。要求教师不仅仅是教学内容的执行者，而应该和学生一样作为主体参与教育过程，课程的生成性成为可能。

之前的教学大纲，“刚性”的要求很鲜明，规定了学科教学的具体内容、顺序及其要求。教师必须按照大纲规定的内容、顺序和课时进行教学，不能越雷池一步。换句话说，它在一定程度上不仅限制了教师教什么，而且还限制了教师怎么教。

教学大纲的“刚性”要求，对教师的影响是很大的。在制定学期教学计划时，教师考虑较多的是“何时能完成教学内容”，而关于“如何完成教学内容”以及“完成的效果如何”却少有考虑;在教学实施的过程中，许多教师更关注的是教科书中的教学内容，更多的是依据教科书的内容安排教学，至于为何选择这些内容、如此安排教学顺序的原因，教师却缺少深入的思考;教师习惯于“照本宣科”式的教学，比较关注教科书的内容细节以及教学时间的安排，较少考虑学生的实际情况……正是因为这些问题的存在，在新一轮的课程改革中，课程标准被隆重推出。

课程标准没有指出具体的教学内容要点，也没有要求教学顺序，更没有给出具体的教学方法，有的只是教学建议。因此，基于标准的教学，一定不是一种标准化的教学方法，而是一种全新的教学理念。