高中物理人教版 (新课标)选修35 多普勒效应教学设计及反思

多普勒效应

一、教学目标

    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，知道它是在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．

二、重点难点

重点：多普勒效应及产生的原因．

难点：对多普勒效应的解释．

三、教学过程：

    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，则视察者感觉到的频率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．

    （一）多普勒效应

    【演示】制作的课件：听行驶中火车的汽笛声

    1．现象：当火车向你驶来时，感觉音调变高；当火车离你远去时，感觉音调变低（音调由频率决定，频率高音调高；频率低音调低）．

    2．多普勒效应：由于波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．

    3．多普勒效应的成因：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，而观察者听到的声音的音调，是由观察者接收到的频率，即单位时间接收到的完全波的个数决定的．

    【演示】制作的课件：波源和观察者间的相对运动跟观察者间接收到的频率关系．

    （1）当波源和观察者相对介质都静止不动．即二者没有相对运动时：

    单位时间内波源发出几个完全波，观察者在单位时间内就接收到几个完全波．观察者接收到的频率等于波源的频率．

    （2）当波源和观察者有相对运动时，观察者接收到的频率会改变．

    ①波源相对介质不动，观察者朝波源运动时（或观察者不动，波源朝观察者运动时）观察者在单位时间内接收到的完全波的个数增多，即接收到的频率增大．

    ②波源相对介质不动，观察者远离波源运动时（或观察者不动，波源远离观察者运动时）观察者在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．

    总之：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．

    4．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．

    （二）多普勒效应的应用

    1．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．红移现象：在20世纪初，科学家们发现许多星系的谱线有“红移现象”，所谓“红移现象”，就是整个光谱结构向光谱红色的一端偏移，这种现象可以用多普勒效应加以解释：由于星系远离我们运动，接收到的星光的频率变小，谱线就向频率变小（即波长变大）的红端移动．科学家从红移的大小还可以算出这种远离运动的速度．这种现象，是证明宇宙在膨胀的一个有力证据．

   【小结】多普勒效应是指由于波源和观察者之间有相对运动，使观察者感到频率发生变化的现象，它是奥地利物理学家多普勒在1842年发现的．

【作业】课本P25习题A组1～3

四、课堂跟踪反馈

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．只有声波可以产生多普勒效应

2．当火车进站鸣笛时，我们在车站听到的声调（  ）

    A．变低

    B．不变

    C．变高

    D．不知声速和火车车速，不能判断

    3．由于波源和观察者之间有，使观察者感到频率发生变化的现象，叫做多普勒效应．

    4．当波源与观察者有相对运动时，如果两者相互接近，观察者接收到的频率将_______波源频率；如果两者远离，观察者接收到的频率将_____被源频率（填“大于”“等于”或“小于”）  

参考答案

   1．C  2．C  3．相对运动  4大于  小于