人教版选修34 多普勒效应 第1课时 教案.docx

12.5多普勒效应教学目标 一、知识目标 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，知道它是在波源和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、能力目标 通过波源的频率与观察者接收到的频率的区别，培养学生的分析能力. 三、德育目标 培养学生用联系的观点来分析问题. 教学重点 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. 教学难点 波源的频率与观察者接收到的频率的区别. 教学方法 讲练法、阅读法、分析法. 教学过程 一、引入 火车在进站和出站时拉响汽笛的过程. 同是汽笛发声，为什么会产生两种不同的现象呢？本节课我们就来研究这种现象. 板书多普勒效应 二、新课教学 (一)波源的频率与观察者接收到的频率 教师讲 波源的频率等于单位时间内波源发出的完全波的个数. 观察者接收到的频率等于观察者在单位时间内接收到的完全波的个数. 如果波源和观察者相对于介质是静止的，则波的频率就是波源振动的频率，观察者所接收到的频率就是波源的振动频率，但是如果波源或观察者相对于介质运动时，则观察者所接收到的频率与波源的振动频率不同，这一效应是多普勒在1842年首先发现的，所以称为多普勒效应. (二)多普勒效应的理解 教师范例进行讲解 1.设波源相对介质静止，观察者相对波源以速度v运动： 讲：观察者可能向着波源方向运动，也可能远离波源运动. 如果观察者向着波源方向运动. 如图所示，某时刻观察者在a处接收到波1，设经过时间t，观察者运动到b处接收到波2，则t即为观察者观测到的波的周期，由图甲及运动学知识，得：v波t+vt=v波t 所以t= 由得：f=f 所以，当观察者向着波源运动时，观察者观测到的频率增大，周期变小. 当观察者远离波源运动时 如图乙所示：当vv波时，某时刻观察者在a处接到波1，经过时间t，观察者运动到b处接收到波2，即t为观察者观测到的周期由图乙及运动学知识得：v波t-vt=v波t 则t= 由知：f=f b:当v=v波时，观察者一直随波向前运动接收不到其他的波，则f=0. c:当vv波时，如图丙所示. 某时刻观察者在a处接收到波2，经过时间t，观察者运动到达b处时接收到波1，则t即为观察者观测到的周期.同理有：vt-v波t=v波t 则t= 由f=可知：f=. 当2v波vv波,ff. 当v=2v波时，f=f. 当v2v波时，ff. 2.设观察者相对于介质静止，波源相对观察者以速度v移动时. 学生分波源向着观察者运动和波源远离观察者运动两种运动情形分析 学生汇报得到的结论 当波源远离观察者运动时，观察者观测到的频率变小. 当波源向着观察者运动时，观察者观测到的频率可能变大，也可能变小. (三)多普勒效应的应用 1.教师讲 不仅是机械波，以后要学到的电磁波和光波，也会发生多普勒效应. 板书：多普勒效应是波动过程共有的特征. 2.学生阅读课文最后一段 3.学生总结多普勒效应的应用： 有经验的铁路工人可以从火车的汽笛声判断火车的运动方向和快慢. 有经验的战士可以从炮弹飞行时的尖叫声判断飞行的炮弹是接近还是远去. 交通警察向先进中的汽车发射一个已知频率的电磁波，波被运动的汽车反射回来时，接收到的频率发生变化，由此可指示汽车的速度. 由地球上接收到遥远天体发出的光波的频率可以判断遥远天体相对于地球的运动速度. 例题：一个观察者在铁路旁，当火车迎面驶来时，他听到的汽笛声频率为f1440 hz；当火车驶过他身旁后，他听到的汽笛声的频率f2392 hz若大气中声速约为330 m/s，求火车的速度和火车汽笛发声的频率f0点拨：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，观察者接收到的频率发生了变化观察者与波源相互接近时接收到的频率变大，远离时接收到的频率变小观察者接收到的频率等于观察者在单位时间内接收到完全波的个数答案：19.0 m/s414.7 hz解析：设火车的速度为v，声速为v当火车靠近时，声波的波长被压缩为vtvt观察者听到的频率f1，即f1同理，当火车远离时，有f2，即f2联立解得v19.0 m/s，f0414.7 hz小结：1发生多普勒效应的原因是观察者和声源之间有相对运动2发生多普勒效应时波源的频率不变，由于观察者和波源之间发生相对运动导致观察者感觉接收到的波的频率发生改变3观察者和波源靠近时，波的频率变大；观察者和波源远离时，波的频率变小4多普勒效应是波特有的现象一切波都可以发生多普勒效应课堂练习：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答案：c解析：多普勒效应的实质是由于观察者与波源在相对运动时，观察者接收到的频率与实际频率不同，而实际上波源的频率是不会改变的，且多普勒效应是波动过程的共有特征2以下关于多普勒效应的说法中正确的是（）a发生多普勒效应时，波源的振动频率发生变化b发生多普勒效应时，波源的振动频率并没有发生变化c多普勒效应实际上是指波速相对介质发生变化d人与波源有相对运动时，观察到的频率一定发生变化答案：b解析：多普勒效应是指由于观察者和波源之间有相对运动，而使观察者感到频率发生变化的现象，实际上波源的频率并没有发生变化，而是观察者接收到的频率发生了变化，所以选项a错误，b正确，c错误当观察者与波源有相对运动，但距离不变时（既不接近，也不远离，如人绕波源做匀速圆周运动），此时不会出现多普勒效应， 所以d选项错误3站在火车站台上的旅客听到火车鸣笛声的音调变化情况，以下说法正确的是（）a当火车减速进站时，鸣笛声的音调变低b当火车减速进站时，鸣笛声的音调变高c当火车加速离站时，鸣笛声的音调变低d当火车加速离站时，鸣笛声的音调变高答案：bc解析：当观察者接收到的频率等于声源频率时，音调不变；当声源向观察者运动时，观察者接收到的频率大于声源频率时，音调变高；当观察者与声源的距离变大时，观察者接收到的频率小于声源频率时，音调变低，所以当火车减速进站时，鸣笛声的音调变高，火车加速离站时，鸣笛声的音调变低，故选项b、c正确4有一种用钢丝操纵做圆周飞行的飞机模型，装有两冲程的活塞式发动机作为动力，操纵者站在圆心，在他听来发动机工作时发出的声音是平稳不变的场边的观察者听到的声音忽高忽低地做周期性变化（1）这是由于_；这种现象叫_（2）模型飞机的飞行速度是90 km/h，单缸发动机的转速是9 000 r/min，则观察者听到的声音的最高频率是_hz，最低频率是_hz，操纵者听到的声音的频率是_hz（设这时空气中的声速为340 m/s）答案：（1）声源与观察者有相对运动多普勒效应（2）162140150解析：发动机发声的频率f0hz150 hz，这也是操纵者听到的声音的频率模型飞机飞行速度为m/s25 m/s当飞机向观察者飞行时，声波波长为1m2.1 m，此时观察者听到的频率即为最高频率fmaxhz162 hz当飞机远离观察者飞行时，声波波长变为2m2.43 m，此时观察者听到的频率即为最低频率fminhz140 hz5警车上的警笛每隔