人教版高中物理選擇性必修1第3章第5節(jié)多普勒效應(yīng)教學(xué)設(shè)計(jì)

課題多普勒效應(yīng)單元3學(xué)科物理年級(jí)高二

本節(jié)主要以聲波為例介紹多普勒效應(yīng)。聲波的多普勒效應(yīng)比較常見，但是學(xué)生對(duì)相關(guān)概

念比較陌生，也缺少對(duì)此類現(xiàn)象的關(guān)注。教材以教護(hù)車?guó)Q笛聲音調(diào)的變化為情境，引導(dǎo)學(xué)生

關(guān)注生活現(xiàn)象，用物理眼光審視生活現(xiàn)象。

觀察者與波源之間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生多普勒效應(yīng)。要理解多普勒效應(yīng)，應(yīng)主要關(guān)

教材

注以下兩個(gè)方面:一方面是相對(duì)運(yùn)動(dòng)與運(yùn)動(dòng)的區(qū)別，另一方面是音調(diào)與音量的區(qū)別。教材只

分析

對(duì)多普勒效應(yīng)作定性的分析說明，使學(xué)生對(duì)多普勒效應(yīng)有初步的了解，教學(xué)中不宜作過多的

定量推導(dǎo)。

多普勒效應(yīng)在生活中普遍存在，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，它的應(yīng)用日益廣泛，應(yīng)結(jié)合實(shí)際

給學(xué)生多作介紹，拓展學(xué)生的視野，認(rèn)識(shí)到科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)和環(huán)境之間存在的相互聯(lián)系。

教學(xué)物理觀念：通過實(shí)驗(yàn)認(rèn)識(shí)多普勒效應(yīng)。

目標(biāo)科學(xué)思維：能解釋多普勒效應(yīng)產(chǎn)生的原因。

與核

科學(xué)探究：能用多普勒效應(yīng)解釋有關(guān)問題。

心素

科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：培養(yǎng)學(xué)生善于發(fā)現(xiàn)生活中物理規(guī)律的習(xí)慣，養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。

養(yǎng)

重點(diǎn)能解釋多普勒效應(yīng)產(chǎn)生的原因。能用多普勒效應(yīng)解釋有關(guān)問題。

難點(diǎn)能解釋多普勒效應(yīng)產(chǎn)生的原因。能用多普勒效應(yīng)解釋有關(guān)問題。

教學(xué)過程

教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖

導(dǎo)入新課仔細(xì)聽急救車的鳴笛聲，你會(huì)發(fā)現(xiàn)一個(gè)現(xiàn)象：

當(dāng)車從你身邊疾馳而過的時(shí)候，鳴笛的音調(diào)會(huì)由高體會(huì)生活從生活中的

變低。這到底是怎么回事？中的現(xiàn)象，初實(shí)際情景出發(fā)，

步接觸多普勒從學(xué)生了解的情

效應(yīng)。景入手，吸引學(xué)

生注意力，提高

學(xué)生的參與度。

講授新課一、多普勒效應(yīng)(Dopplereffect)

1、現(xiàn)象(1842年發(fā)現(xiàn))：當(dāng)汽車向你駛來時(shí)，感學(xué)習(xí)多普

覺音調(diào)變高；當(dāng)汽車離你遠(yuǎn)去時(shí)，感覺音調(diào)變低。勒效應(yīng)的概

2、音調(diào)：由頻率決定，頻率越高音調(diào)越高，念。

頻率越低音調(diào)越低。

3、多普勒效應(yīng)：由于波源和觀察者之間有相

對(duì)運(yùn)動(dòng)，使觀察者感到頻率變化的現(xiàn)象叫做多普勒

效應(yīng)。

注意：頻率由聲源決定，實(shí)際頻率并沒有變化。

做一做：將蜂鳴器固定在一長(zhǎng)竹桿的一端，然參與課堂

后用竹桿將蜂鳴器舉起，并在頭上快速旋轉(zhuǎn)。小實(shí)驗(yàn)，并描

述所聽到的聲

音的變化。

讓學(xué)生參與

課堂制作，充分

發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)

思考1：描述在竹竿旋轉(zhuǎn)過程中聲音的變化？性。并引導(dǎo)學(xué)生

思考2：三種情況下經(jīng)過觀察者的人數(shù)分別是積極參與課堂思

多少？考。

讓學(xué)生模

擬多普勒效

應(yīng)。

思考3：請(qǐng)解釋列車?guó)Q笛聲變化的原因

嘗試用所用多普勒效

學(xué)習(xí)到的多普應(yīng)解釋生活中的

勒效應(yīng)解釋列現(xiàn)象。

車?guó)Q笛聲變化讓學(xué)生更進(jìn)

的原因。一步的理解多普

勒效應(yīng)。

更直觀的讓

觀察圖學(xué)生理解，在和

樣，思考振動(dòng)振源有相對(duì)運(yùn)動(dòng)

思考4：固定在振動(dòng)片上的金屬絲周期性觸動(dòng)

片的移動(dòng)方向的位置的地方，

水面可以形成水波。當(dāng)振動(dòng)片在水面上移動(dòng)時(shí)拍得

和現(xiàn)象的產(chǎn)生接收到的頻率會(huì)

一幅如圖所示的照片，顯示出此時(shí)波的圖樣。由照

原因。發(fā)生變化。

片是否可知，振動(dòng)片正在向圖中哪個(gè)方向移動(dòng)？單

位時(shí)間內(nèi)是水波槽左邊接收完全波個(gè)數(shù)多還是右

邊接收完全波個(gè)數(shù)多？

總結(jié)當(dāng)波

源和觀察者發(fā)

二、多普勒效應(yīng)的成因

生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的此處應(yīng)注意

1、波源和觀察者沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)

時(shí)候，接收到引導(dǎo)學(xué)生思考振

單位時(shí)間內(nèi)波源發(fā)出幾個(gè)完全波，觀察者在單

的頻率并未發(fā)源的頻率是否發(fā)

位時(shí)間內(nèi)就接收到幾個(gè)完全波，故觀察者接收到的

生變化。生變化。

頻率等于波源的頻率。

2、觀察者與波源的相對(duì)距離減小時(shí)

觀察者在單位時(shí)間內(nèi)接收到的完全波的個(gè)數(shù)

增多，即接收到的頻率增大。

完成課堂通過課堂練

3、觀察者與波源的相對(duì)距離增大時(shí)

練習(xí)。習(xí)，進(jìn)一步理解

觀察者在單位時(shí)間內(nèi)接收到的完全波的個(gè)數(shù)

多普勒效應(yīng)。

減少，即接收到的頻率減小。

課堂練習(xí)1、(多選)如圖所示，男同學(xué)站立不動(dòng)

吹口哨，一位女同學(xué)坐在秋千上來回?cái)[動(dòng)，下列關(guān)

于女同學(xué)的感受的說法正確的是()

A、女同學(xué)從A向B運(yùn)動(dòng)過程中，她感覺哨聲

音調(diào)變高

B、女同學(xué)從E向D運(yùn)動(dòng)過程中，她感覺哨聲

音調(diào)變高

C、女同學(xué)在C點(diǎn)向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，她感覺哨聲音

調(diào)不變

D、女同學(xué)在C點(diǎn)向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，她感覺哨聲音

調(diào)變低

解析：女同學(xué)蕩秋千的過程中，只要她有向右

的速度，她都有靠近聲源的趨勢(shì)，根據(jù)多普勒效應(yīng)，了解多普了解物理知

她都感到哨聲音調(diào)變高；反之女同學(xué)向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，勒效應(yīng)在科技識(shí)在現(xiàn)實(shí)生活中

她感到音調(diào)變低。選項(xiàng)A、D正確，B、C錯(cuò)誤。生活中的應(yīng)的應(yīng)用，加強(qiáng)知

答案：AD用。識(shí)與現(xiàn)實(shí)科技生

三、多普勒效應(yīng)的應(yīng)用活的銜接。

多普勒效應(yīng)是波動(dòng)過程共有的特征，一切波

（如電磁波和光波）都能發(fā)生多普勒效應(yīng)。

應(yīng)用1、雷達(dá)測(cè)速儀：交通警察向行進(jìn)中的汽

車發(fā)射一個(gè)已知頻率的電磁波（通常是紅外線），

波被運(yùn)動(dòng)的汽車反射回來時(shí)，接收到的頻率發(fā)生變

化，由此可指示汽車的速度。

應(yīng)用2、有經(jīng)驗(yàn)的鐵路工人可以從火車的汽笛

聲判斷火車的運(yùn)動(dòng)方向和快慢；有經(jīng)驗(yàn)的戰(zhàn)士可以

從炮彈飛行時(shí)的尖叫聲判斷飛行的炮彈是接近還

是遠(yuǎn)去。

應(yīng)用3、用多普勒效應(yīng)測(cè)量其它星系向著還是

遠(yuǎn)離地球運(yùn)動(dòng)的速率。

宇宙中的星球都在不停地運(yùn)動(dòng)．測(cè)量星球上某

些元素發(fā)出的光波的頻率，然后跟地球上這些元素

靜止時(shí)發(fā)光的頻率對(duì)照，就可以算出星球靠近或遠(yuǎn)

離我們的速度。

應(yīng)用4、臨床上應(yīng)用：彩色多普勒超聲診斷系

統(tǒng)

醫(yī)生向人體內(nèi)發(fā)射頻率已知的超聲波，超聲波完成課堂

被血管中的血流反射后又被儀器接收，測(cè)出反射波練習(xí)。

的頻率變化，就能知道血流的速度．這種方法俗稱

“彩超”，可以檢查心臟、大腦和眼底血管的病變。

課堂練習(xí)2、公路巡警開車在高速公路上以100

km/h的恒定速度巡查，在同一車道上巡警車向前方

的一輛轎車發(fā)出一個(gè)已知頻率的電磁波，如果該電

磁波被轎車反射回來時(shí)，警車接收到的電磁波頻率

比發(fā)出時(shí)低。

(1)此現(xiàn)象屬于()

A．波的衍射B．波的干涉

C．多普勒效應(yīng)D．波的反射

(2)若該路段限速為100km/h，則轎車是否超

速？

(3)若轎車以20m/s的速度行進(jìn)，反射回的頻率

應(yīng)怎樣變化？

解析：(1)巡警車接收到的電波頻率比發(fā)出時(shí)

低，此現(xiàn)象為多普勒效應(yīng)。

(2)因警車接收到的頻率低，由多普勒效應(yīng)知警

車與轎車在相互遠(yuǎn)離，而警車車速恒定又在后面，

可判斷轎車車速比警車車速大，故該車超速。

(3)若該車以20m/s的速度行進(jìn)時(shí)，此時(shí)警車與

轎車在相互靠近，由多普勒效應(yīng)知反射回的頻率應(yīng)

偏高。

答案：（1）C(2)超速(3)偏高

拓展提高1、(多選)下列關(guān)于多普勒效應(yīng)的說法，正確的

是()完成拓展

A．只有聲波才能發(fā)生多普勒效應(yīng)提高練習(xí)題。通過練習(xí)，

B．當(dāng)觀察者靠近聲源時(shí)，聽到聲音的音調(diào)升鞏固基礎(chǔ)知識(shí)。

高，說明聲源的頻率升高了

C．當(dāng)聲源和觀察者同時(shí)以相同的速度向同一

方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，不會(huì)發(fā)生多普勒效應(yīng)

D．火車離站時(shí)，站臺(tái)上的旅客聽到火車的汽

笛音調(diào)降低

解析：多普勒效應(yīng)是波動(dòng)過程共有的特征，不

僅是機(jī)械波，電磁波和光波也會(huì)發(fā)生多普勒效應(yīng)，

A項(xiàng)錯(cuò)誤。發(fā)生多普勒效應(yīng)時(shí)，聲源的頻率并沒有

發(fā)生變化，而是觀察者接收到的頻率發(fā)生了變化，

B項(xiàng)錯(cuò)誤。當(dāng)波源和觀察者以相同的速度同向運(yùn)動(dòng)

時(shí)，兩者之間無相對(duì)運(yùn)動(dòng)，不會(huì)發(fā)生多普勒效應(yīng)，

C項(xiàng)正確?；疖囯x站時(shí)，站臺(tái)上的旅客和火車相互

遠(yuǎn)離，聽到火車的汽笛音調(diào)降低，D項(xiàng)正確。

答案：CD

2、(2020·江蘇省揚(yáng)州中學(xué)高二下學(xué)期期中)

如圖表示產(chǎn)生機(jī)械波的波源O做勻速運(yùn)動(dòng)的情況

下，某一時(shí)刻在介質(zhì)平面中的情形，圖中的圓表示

波峰。

(1)該圖表示的是()

A．干涉現(xiàn)象B．衍射現(xiàn)象

C．反射現(xiàn)象D．多普勒效應(yīng)

(2)波源正在移向()

A．A點(diǎn)B．B點(diǎn)

C．C點(diǎn)D．D點(diǎn)

(3)觀察到波的頻率最低的點(diǎn)是()

A．A點(diǎn)B．B點(diǎn)

C．C點(diǎn)D．D點(diǎn)

解析：(1)該圖表示的是多普勒效應(yīng)，正確的選

項(xiàng)為D。

(2)從波長(zhǎng)變化情況來看，波源正在移向A點(diǎn)。

(3)由于波源遠(yuǎn)離B點(diǎn)，所以，觀察到波的頻率

最低的點(diǎn)是B點(diǎn)。