12.5多普勒效应
教案
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教学目标
1.知识技能
（1）．知道波源的频率与观察者接收到的频率的区别．
（2）．知道什么是多普勒效应，知道它是波源与观察者之间有相对运动时产生的现象。
（3）．了解多普勒效应的一些应用．
2.过程方法
通过对多普勒效应的学习，让学生体会到物理源于生活又服务于生活
3.情感态度价值观
通过对多普勒效应的探究性学习，激发学生的合作意识和创新意识，树立正确的学习观．
重点难点
重点：
1.知道波源的频率与观察者接收到的频率的区别.
2.多普勒效应的定义及产生条件；
难点：
1．波源的频率与观察者接收到的频率的区别.
2．对多普勒效应成因的探究论证。
教学方法
1．通过实验、多媒体
课件
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演示激发学生学习物理的兴趣，培养学生观察能力，和从物理现象入手，通过理论演绎和实验验证研究物理问题的方法。
2．通过对物理问题的
分析
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论证培养学生勤于思考的习惯和分析问题的能力。
3．通过多普勒效应应用的学习，培养学生查阅资料和整理资料的能力。
旧知复习
1、衍射的现象，衍射的定义？
2、发生明显衍射的条件？
3、什么是波的独立传播？
4、什么是波的叠加？
5、波的干涉现象及波的干涉定义？
新知预习
1.波源的频率------单位时间内波源发出的完全波的个数
2.观察者接收到的频率------单位时间内观察者接收到的完全波的个数
如果波源和观察者相对于介质静止,则观察者接收到的频率与波源的频率相等,如果波源或观察者相对于介质运动时,则观察者接收到的频率与波源的频率不相等,这一现象就叫多普勒效应
课堂互动
同学们，在前面我们学习了许多关于波的知识，例如，波的干涉、衍射是一切波特有的现象，今天我们在来学习另外一种有关波的物理现象。请观察下面的实验。
【演示实验】
1)蜂鸣器静止,学生听声音有无变化;
2)两个学生分别站在教室前后,手中牵一根绳,让发生器在绳上快速运动,其他学生注意听声音有无变化.
［学生叙述听到的声音情况］
1）静止时，听不到声音的变化；
2）发生器靠近时，声音变得尖锐(音调变高)；发生器远离时，声音变得低沉(音调变低).
【问题】生活中有无类似的现象？
学生举例：行驶中的汽车鸣笛；火车鸣笛进站；飞机起飞等
【录像】行驶中鸣笛的汽车和火车。
【问题】音调的高低由什么决定?
音调的高低由声源频率的决定，频率越高，音调越高。
【学生乐器演示】声音的音调和响度。
乐律C 调音节中各音的频率。
唱名
do
re
mi
fa
sol
la
si
do（高）
f/Hz
264
297
330
352
396
440
495
528
【问题】回忆实验和录像，在什么条件下，我们听到声音的频率会发生变化？
相对运动。
【引入新课】这种由于声源和观察者之间有相对运动，使观察者感到频率变化的现象叫做多普勒效应．
【板
书
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】多普勒效应
这一现象是奥地利科学家多普勒在1842年提出并作出解释的，因此叫做多普勒效应。
（一）多普勒效应成因分析
【问题】多普勒效应是生活中常见的一种现象，在平时我们也观察到了这种现象，那么大家有无想过，为什么会产生多普勒效应，在产生多普勒现象时有无可以遵循的物理规律存在？
下面我们就共同来探究多普勒效应的形成原因。
【问题】在多普勒效应中，观察者感受到声音的频率发生了变化，那么，人耳听到的声音的频率与声源的频率相同吗？
声源的频率：声源完成一次全振动，向外发出一个波长的波，频率表示单位时间内完成的全振动的次数．因此波源的频率等于单位时间内波源发出的完全波的个数；
观察者的接受到的频率：单位时间接收到的完全波的个数的。
【问题】多普勒效应是由于波源和观察者之间有相对运动产生的，那么波源的频率和观察者的频率二者与运动有什么关系？
实际的多普勒效应比较复杂，我们只研究最简单的现象，即当波源和观察者在同一条直线上的相对运动时的情况。
【问题】那么在同一条直线上观察者和波源的运动情况可能有哪些？下面我们就通过研究这几种情况下的普勒效应来探究其成因。
1．当波源S和观察者A都相对介质都静止，即二者没有相对运动时：
【课件展示】：声波每完成一次全振动向外传播一个波长的球面波。
从声波传到观察者计时，假设波源频率为20Hz，即波源每秒发出20个完全波，这20个完全波通过观察者的时间为1S，即观察者每秒接收20个完全波，
结论：不发生多普勒效应。
2．当波源S相对介质不动，观察者A相对介质运动时：
①波源相对介质不动，观察者靠近波源运动时；
情景同前，假设观察者在1s内由A运动到B点，则波源在1s内发出完全波的个数仍为20个不变，但观察者在1s内接收到的完全波的个数增多1个，为21个，即观察者接收到的频率增大．
【课件展示】
②波源相对介质不动，观察者远离波源运动时；如1s观察者从A点运动到C点，波源频率不变，观察者接受到19个完全波，观察者单位时间内接收到的完全波的个数减少，即接收到的频率减小．
3．观察者A相对介质不动，波源S相对介质运动。（即实验演示的情景）
请学生分析原因。
【课件展示】
【实验验证】水波的多普勒效应。
教师：波源和观察者均相对运动的情况比较复杂，课上不作讨论。有兴趣的同学课下可以思考。请同学们根据前面的讨论对多普勒效应进行
总结
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。
【结论】当波源与观察者有相对运动时，如果二者相互接近，观察者接收到的频率增大；如果二者远离，观察者接收到的频率减小．
【注意】在多普勒效应中，波源的频率是不改变的，只是由于波源和观察者之间有相对运动，观察者感到频率发生了变化．
同学们，在前面我们通过实验，观察到了声波的多普勒现象，提出了多普勒效应的概念，又通过理论分析和实验验证解释了多普勒效应的成因，得出了多普勒效应的定性规律。这便是研究物理现象和规律的基本的科学方法。
事实上多普勒效应是波动过程共有的特征，不仅机械波，电磁波和光波也会发生多普勒效应。物理规律源于生活和研究，又能为我们的所应用，如果你作为一个研究者，你认为多普勒效应能在哪些方面做出贡献？
【教师引导】接收频率与相对运动的速度通过推导可建立定量关系，因此根据多普勒效应不仅可以判断速度的方向，也可以测定速度的大小。
新知检测
例：请举出你所知道的生活中有关多普勒效应的应用有哪些？
1．（定量）根据汽笛声判断火车的运动方向和快慢，以炮弹飞行的尖叫声判断炮弹的飞行方向等．
2．测速：例如，交警用的雷达测速仪、用光的多普勒效应测天体的速度、多普勒水流测速仪。
布置作业：
阅读课文。
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