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2019-2020學(xué)年高中物理下學(xué)期第五周 惠更斯原理 波的反射和折射教學(xué)設(shè)計(jì) 課題 第4節(jié) 惠更斯原理 波的反射和折射 課時(shí) １ 考點(diǎn)、知識(shí)點(diǎn) 1、知道波傳播到兩種介質(zhì)交界面時(shí)會(huì)發(fā)生反射和折射。 2、知道波發(fā)生反射時(shí)，反射角等于入射角，反射波的頻率、波速和波長(zhǎng)都與入射波相同。 3、知道波發(fā)生折射是由于波在不同的介質(zhì)中速度不同，知道折射角與入射角的關(guān)系。 學(xué)習(xí)目標(biāo) 1、理解惠更斯原理 2、知道波發(fā)生反射時(shí)，反射角等于入射角，反射波的頻率，波速、波長(zhǎng)都與入射波相同 3、知道波發(fā)生折射是由于波在不同介質(zhì)中速度不同 4、知道折射角與入射角的關(guān)系 重、難點(diǎn) 1、觀察和理解波的反射和折射現(xiàn)象。 2、理解波的反射定律和折射定律，知道波的反射和折射現(xiàn)象中反射角、折射角與入射角的關(guān)系。 3、理解波發(fā)生反射時(shí)的頻率、波速和波長(zhǎng)都不改變，而波發(fā)生折射時(shí)，頻率不變，但波速和波長(zhǎng)會(huì)發(fā)生變化。 學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)和內(nèi)容 學(xué)生活動(dòng)建議 教師活動(dòng)建議 調(diào)整記錄 新課導(dǎo)入 教師：各種波在傳播過程中，遇到較大的障礙物時(shí)，都會(huì)發(fā)生反射現(xiàn)象．聲波在遇到較大的障礙物后也會(huì)反射回來．反射回來的聲波傳入人耳，聽到的就是回聲，我們?cè)谏街?、在大的空房間里大聲說話時(shí)，都會(huì)聽到回聲。 學(xué)生：回顧生活中的體驗(yàn)。 教師：演示實(shí)驗(yàn)——水波的反射現(xiàn)象，并指導(dǎo)學(xué)生觀察認(rèn)識(shí)（采用發(fā)波水槽和實(shí)物投影儀）。 學(xué)生：觀察實(shí)驗(yàn)，認(rèn)識(shí)現(xiàn)象。 教師：提出問題：波為什么會(huì)有這樣的現(xiàn)象呢？其有何規(guī)律呢？ 要了解這些問題，我們必須先學(xué)習(xí)惠更斯原理。 新課展示 一、惠更斯原理 1、相關(guān)概念：波面、波前和波線： 教師：引導(dǎo)學(xué)生思考問題：如何表示波傳播的方向？ 然后指導(dǎo)學(xué)生閱讀教材有關(guān)內(nèi)容，理解： (1)什么是波面？什么是波線？ (2)對(duì)于水波和空間一點(diǎn)發(fā)出的球面波和平面波為例，如何理解波面和波線？ 學(xué)生：閱讀教材，思考理解 (1)在波的傳播過程中，任一時(shí)刻介質(zhì)中任何振動(dòng)狀態(tài)相同的點(diǎn)聯(lián)結(jié)成的面叫做波面，又叫波前。 (2)圖中與各個(gè)波面垂直的線叫波線，用來表示波的傳播方向。 2、相關(guān)概念：子波源和子波——惠更斯原理 教師：根據(jù)教材有關(guān)內(nèi)容，邊講解邊畫出下列板圖，也可以利用PPT的動(dòng)畫功能逐步畫出下一時(shí)刻子波的包絡(luò)面，讓學(xué)生理解惠更斯對(duì)波的傳播的研究結(jié)果 學(xué)生：閱讀教材，思考理解： (1)理解并能敘述惠更斯原理：(1690年提出)介質(zhì)中波前上的各點(diǎn)，都可以看做一個(gè)新的波源(子波源)，能夠發(fā)出子波；其后，這些子波的包絡(luò)面就是新的波面，這就是惠更斯原理。 (2)理解子波源、子波這一對(duì)概念 (3)如何根據(jù)某時(shí)刻的波面和波線，作出過一段時(shí)間后新的波面？ 二、研究機(jī)械波的反射規(guī)律 教師：在剛才的實(shí)驗(yàn)中大家看到，波遇到擋板后傳播方向發(fā)了改變，那么入射到擋板上的水波被反射后，他的傳播方向有什么規(guī)律呢？ 結(jié)合課本圖，引導(dǎo)學(xué)生利用惠更斯原理進(jìn)行分析論證． 某時(shí)刻到達(dá)擋板A點(diǎn)的波，作為子波源發(fā)出的波在下一時(shí)刻波面半徑是v，假如在內(nèi)B點(diǎn)作為子波源發(fā)出的子波面剛好到達(dá)C點(diǎn)，則B＇、B＇＇點(diǎn)作為子波源發(fā)出的子波面應(yīng)是從E2、E1點(diǎn)所作半徑分別為和的球面，從而作出這些球面的包絡(luò)面。 學(xué)生：閱讀教材，理解反射現(xiàn)象；并證明波的反射定律。 如果學(xué)生證明有困難，老師可在學(xué)生思考后給出證明過程： ∵∠ABC=∠ADC=90（波線垂直于波面） 又∵i=∠BAC，i＇=∠DCA （同角的余角相等） BC=AD=v ∴sini=sin∠BAC=，sini＇=sin∠DCA= 故i= i＇，即反射角等于入射角。 三、研究機(jī)械波的折射規(guī)律 教師：在實(shí)物投影儀上再進(jìn)行演示： (1)在水波槽的一部分底面上放一塊玻璃板，把槽分成深水區(qū)和淺水區(qū)兩部分。 (2)讓水波由深水區(qū)射到兩個(gè)區(qū)域的界面上，觀察發(fā)生的現(xiàn)象。 (3)明確觀察到的現(xiàn)象：看到波由深水區(qū)進(jìn)入淺水區(qū)能繼續(xù)傳播，但是改變了傳播方向。 引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材有關(guān)內(nèi)容，看看書上的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與我們觀察到的現(xiàn)象是否一致； 閱讀課本上用惠更斯原理對(duì)波的折射定律所作出的證明過程。 學(xué)生：閱讀課文，解答下列思考并理解： (1)什么是波的折射？ (2)什么叫入射角和折射角？ (3)在波的折射中遵循什么規(guī)律？閱讀課本上用惠更斯原理對(duì)波的折射定律所作出的證明過程。 教師：總結(jié)折射現(xiàn)象所遵從的規(guī)律： (1)波從一種介質(zhì)射入另一種介質(zhì)時(shí)，傳播的方向會(huì)發(fā)生改變，這種現(xiàn)象叫做波的折射。 (2)入射波的波線與界面法線的夾角i叫做入射角。折射波的波線界與界面法線之間的夾角r叫做折射角。 (3)在波的折射中遵循下列規(guī)律： ①折射波與入射波的頻率相同；②折射波和入射波的波速和波長(zhǎng)不同 ③在波的折射中，入射角θ1和折射角θ2之間有下述關(guān)系 這就是波的折射定律。 其中v1和v2是在介質(zhì)Ⅰ和介質(zhì)Ⅱ中的波速。由于波速是由介質(zhì)決定的，故是一個(gè)只與兩種介質(zhì)有關(guān)而與入射角無關(guān)的常數(shù)，叫做第2種介質(zhì)相對(duì)第1種介質(zhì)的折射率。用n21表示，則n21 如果v2v1，波在進(jìn)入第2種介質(zhì)后傳播方向?qū)⑦h(yuǎn)離法線的方向偏折。 這與實(shí)驗(yàn)中波的折射現(xiàn)象一致：在水波的折射演示實(shí)驗(yàn)中，水波到達(dá)淺水區(qū)后，傳播速度減小，傳播方向向法線靠攏。我們觀察到的正是這樣。 案例分析 【例1】有一輛汽車以15 m/s的速度勻速行駛，在其正前方有一陡峭山崖，汽車?guó)Q笛2 s后司機(jī)聽到回聲，此時(shí)汽車距山崖的距離有多遠(yuǎn)?( v聲=340 m/s) 解析：本題中汽車在運(yùn)動(dòng)，聲音在傳播，使得情景變得較復(fù)雜，畫出汽車與聲音運(yùn)動(dòng)過程示意圖如圖所示，設(shè)汽車由A到C位移為x1，C到山崖距離為x2，設(shè)汽車?guó)Q笛到司機(jī)聽到回聲時(shí)間為t，有t=2 s． 則：=t． 解得x2=m=325m． 【例2】如圖所示，是聲波從介質(zhì)Ⅰ進(jìn)入介質(zhì)Ⅱ的折射情況，由圖判斷下面說法中正確的是 ( ) A．入射角大于折射角，聲波在介質(zhì)Ⅰ中的波速大于它在介質(zhì)Ⅱ中的波速 B．入射角大于折射角，Ⅰ可能是空氣，Ⅱ可能是水 C．入射角小于折射角，Ⅰ可能是鋼鐵，Ⅱ可能是空氣 D．介質(zhì)Ⅰ中波速v1與介質(zhì)Ⅱ中波速v2滿足：= 解析：選A．圖中MN為介質(zhì)界面，虛線為法線，θ1為入射角，θ2為折射角，從圖可直接看出入射角大于折射角(θ1>θ2)，則選項(xiàng)C錯(cuò)誤；根據(jù)折射規(guī)律有=>1，所以v1> v2，選項(xiàng)D錯(cuò)誤，選項(xiàng)A正確；聲波在液體、固體中的速度大于在氣體中的速度，選項(xiàng)B錯(cuò)誤． 課堂總結(jié) 本節(jié)的知識(shí)點(diǎn)（概念和規(guī)律）較多，可概括如下： 一個(gè)原理：惠更斯原理 兩種現(xiàn)象：波的反射和波的折射 兩個(gè)定律：波的反射定律、波的折射定律 多個(gè)概念：波面、波前、波線、入射角、反射角、折射角 【教學(xué)小結(jié)】 學(xué)生在初中已經(jīng)學(xué)習(xí)過光的反射和折射現(xiàn)象以及聲音的反射現(xiàn)象。因此對(duì)于本節(jié)課的學(xué)習(xí)學(xué)生有一定基礎(chǔ)，本節(jié)課學(xué)生的學(xué)習(xí)難點(diǎn)在于接受一些新概念和惠更斯原理，并利用機(jī)械波的基本知識(shí)和惠更斯原理推導(dǎo)波的反射定律和折射定律，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣。而最后的落腳點(diǎn)卻在應(yīng)用兩個(gè)定律分析問題解決問題上。 觀察水面波現(xiàn)象，激發(fā)學(xué)生思考 學(xué)生看書回答對(duì)應(yīng)問題，教師引導(dǎo)。 師生互動(dòng)，討論分析解決共性問題 教師組織學(xué)生，完成練習(xí)，并展示練習(xí)結(jié)果 課題 第5節(jié) 波的干涉和衍射 課時(shí) １ 考點(diǎn)、知識(shí)點(diǎn) （1）知道什么是波的衍射現(xiàn)象，知道波發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件； （2）知道波的疊加原理，知道什么是波的干涉現(xiàn)象、干涉圖樣和波的干涉條件； （3）知道波的衍射現(xiàn)象、干涉現(xiàn)象都是波所特有的現(xiàn)象。 學(xué)習(xí)目標(biāo) （1）知道什么是波的衍射現(xiàn)象，知道波發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件； （2）知道波的疊加原理，知道什么是波的干涉現(xiàn)象、干涉圖樣和波的干涉條件； （3）知道波的衍射現(xiàn)象、干涉現(xiàn)象都是波所特有的現(xiàn)象。 重、難點(diǎn) 波發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件：波的疊加原理；波的干涉現(xiàn)象和干涉圖樣中加強(qiáng)點(diǎn)和減弱點(diǎn)的分析；波的干涉條件。 波的干涉條件的理解 學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)和內(nèi)容 學(xué)生活動(dòng)建議 教師活動(dòng)建議 調(diào)整記錄 （一） 引入新課 教師：生活中有這樣一種現(xiàn)象，一學(xué)生在門外喊報(bào)告。提問：誰的聲音？看到人了嗎？為什么能聽到聲音卻看不到人？ 學(xué)生：思考，回答。 教師：引導(dǎo)說明聲波可以繞過障礙物繼續(xù)傳播，而光波為什么不能？通過下面的學(xué)習(xí)后我們?cè)賮斫忉?。今天我們學(xué)習(xí)12.4波的衍射和干涉。 （二）進(jìn)行新課 一．波的衍射 教師：剛才我們提到聲波繞過障礙物繼續(xù)傳播，生活中微風(fēng)激起的水波遇到小石蘆葦?shù)燃?xì)小障礙物，會(huì)繞過它們繼續(xù)傳播，我們把這種現(xiàn)象叫波的衍射。下面我們觀察一個(gè)實(shí)驗(yàn)。 演示實(shí)驗(yàn):在發(fā)波水槽里放兩塊擋板中間留一個(gè)縫觀察水波通過狹縫后的情況，改變縫寬再觀察。 模擬實(shí)驗(yàn)：由于實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯讓我們看模擬實(shí)驗(yàn)來分析 教師提問引導(dǎo)學(xué)生的觀察點(diǎn)：觀察下面幾個(gè)實(shí)驗(yàn)，有沒有衍射現(xiàn)象發(fā)生？學(xué)生對(duì)比觀察思考回答。 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析：水波經(jīng)過大孔后，可近似地看作是“直進(jìn)”的，但邊沿是模糊的，不像刀切的那么齊——有衍射現(xiàn)象．正如太陽(yáng)光從窗戶射進(jìn)來，粗略地看明暗界線是分明的，窗框的影子很整齊；但是仔細(xì)去觀察影子的邊緣時(shí)，就會(huì)看到模糊的，明暗界線不是像刀切一般地齊．它們的區(qū)別是小孔發(fā)生了明顯衍射。那么發(fā)生明顯衍射的條件是什么？與什么因素有關(guān)？ 圖片對(duì)比分析：哪個(gè)圖發(fā)生了明顯的衍射？ 實(shí)驗(yàn)結(jié)論：只有縫、孔的寬度或障礙物的尺寸跟波長(zhǎng)相差不多，或者比波長(zhǎng)更小時(shí)，才能觀察到明顯的衍射現(xiàn)象。 板書：衍射是波特有的現(xiàn)象，一切波都能發(fā)生衍射。但要發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件：縫、孔的寬度或障礙物的尺寸跟波長(zhǎng)相差不多，或者比波長(zhǎng)更小 解釋生活現(xiàn)象：回到課前問題“聞其聲不見其人” ，人耳所聽聲音波長(zhǎng)范圍：17m-17mm 人眼所能看到的可見光波長(zhǎng)的范圍：400nm-700nm 二．波的疊加 過渡:以上我們講的一列波的傳播問題，那么如果同時(shí)有兩列波傳播，這些波之間會(huì)怎樣相互作用、最終將會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象呢？ 配套課件展示：Flash課件“波的疊加” （要求學(xué)生注意觀察相遇前，相遇時(shí)和相遇后波的傳播情況。） 學(xué)生觀察：a、波相遇時(shí)的現(xiàn)象；b、波相遇后的現(xiàn)象。 波的疊加：幾列波在同一界質(zhì)相遇，相遇時(shí)，重疊部分的界質(zhì)點(diǎn)參與幾列波引起的振動(dòng)的矢量疊加，相遇過后，各列波保持原有特征不變而繼續(xù)傳播。 學(xué)生列舉：幾列波相遇后特征不變的事例… 答：嘈雜的教室中我們?nèi)匀荒軌虮鎰e某同學(xué)的聲音。 過渡：如果相向傳播的兩列波頻率相同，則疊加的結(jié)果就會(huì)出現(xiàn)一種奇特的現(xiàn)象，這就是波的干涉現(xiàn)象。 三．波的干涉 演示實(shí)驗(yàn): 發(fā)波水槽中一個(gè)震動(dòng)桿帶動(dòng)的兩個(gè)震源，打出兩列振動(dòng)方向相同、頻率相同的水波，觀察現(xiàn)象。 模擬實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)前說明：兩個(gè)小球的振動(dòng)快慢是相同的，即振動(dòng)頻率或周期是相等的，它們?cè)? 水面上振動(dòng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)方向相同、頻率相同的兩列波。 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：學(xué)生可能找不到觀察點(diǎn)，教師指引通過提問明確實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并指導(dǎo)學(xué)生觀察時(shí)要整體和局部相結(jié)合、靜態(tài)和動(dòng)態(tài)相結(jié)合，要區(qū)分暫時(shí)現(xiàn)象和穩(wěn)定的規(guī)律，要透過現(xiàn)象看本質(zhì)。要了解現(xiàn)象發(fā)生的條件。在振動(dòng)著的水面上，出現(xiàn)了一條條從兩個(gè)波源中間伸展出來的相對(duì)平靜的振幅較小區(qū)域和激烈振動(dòng)振幅較大的區(qū)域，這兩種區(qū)域在水面上的位置是固定的，而且相互隔開。 現(xiàn)象分析：課本圖12.4-5所示的是產(chǎn)生上述現(xiàn)象的示意圖。S1和S2表示兩列波的波源，它們所產(chǎn)生的波分別用兩組同心圓表示，實(shí)線圓弧表示波峰中央，虛線圓弧表示波谷中央。某一時(shí)刻0時(shí)刻，如果介質(zhì)中某點(diǎn)正處在這兩列波的波峰中央相遇處[課本圖所示中的a點(diǎn)]，則該點(diǎn)(a點(diǎn))的位移是正向最大值，等于兩列波的振幅之和。經(jīng)過半個(gè)周期1s末，兩列波各前進(jìn)了半個(gè)波長(zhǎng)的距離，a點(diǎn)就處在這兩列波的波谷中央相遇處，該點(diǎn)（a點(diǎn)）的位移就是負(fù)向最大值。再經(jīng)過半個(gè)周期2s末時(shí)刻，a點(diǎn)又處在兩列波的波峰中央相遇處。這樣，a點(diǎn)的振幅就等于兩列波的振幅之和，振幅最大所以a點(diǎn)的振動(dòng)總是最強(qiáng)的。A點(diǎn)在0-2s時(shí)間過程仍在不停的振動(dòng)著其位移的大小和方向都隨時(shí)間做周期性的變化，并不是始終處于波峰或波谷，它仍然在平衡位置附近振動(dòng)，只是由于頻率相同振幅最大，等于兩列波的振幅之和.所以說振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)始終加強(qiáng)。加強(qiáng)是指振幅最大。這些振動(dòng)最強(qiáng)的點(diǎn)都分布在課本圖中畫出的粗實(shí)線上。某一時(shí)刻，介質(zhì)中另一點(diǎn)如果正處在一列波的波峰中央和另一列波的波谷中央相遇處[課本圖中的b點(diǎn)]，該點(diǎn)位移等于兩列波的振幅之差。經(jīng)過半個(gè)周期，該點(diǎn)就處在一列波的波谷中央和另一列波的波峰中央相遇處，再經(jīng)過半個(gè)周期，該點(diǎn)又處在一列波的波峰中央和另一列波的波谷中央相遇處。這樣，該點(diǎn)振動(dòng)的振幅就等于兩列波的振幅之差，所以該點(diǎn)的振動(dòng)總是最弱的。如果兩列波的振幅相等，這一點(diǎn)的振幅就等于零。這就是為什么在某些區(qū)域水面呈現(xiàn)平靜的原因。這些振動(dòng)最弱的點(diǎn)都分布在課本圖中畫出的粗虛線上?？梢钥闯?，振動(dòng)最強(qiáng)的區(qū)域和振動(dòng)最弱的區(qū)域是相互間隔開的 實(shí)驗(yàn)結(jié)論: 頻率相同的兩列波疊加后，某些區(qū)域的震動(dòng)加強(qiáng)，某些區(qū)域震動(dòng)減弱，這些區(qū)域是互相間隔的，分布穩(wěn)定，這種現(xiàn)象叫波的干涉現(xiàn)象。。形成的圖樣叫做干涉圖樣。 其中，產(chǎn)生干涉的一個(gè)必要條件是，兩列波的頻率必須相同并且有固定的相位差。如果兩列波的頻率不同或者兩個(gè)波源沒有固定的相位差（相差），相互疊加時(shí)波上各個(gè)質(zhì)點(diǎn)的振幅是隨時(shí)間而變化的，沒有振動(dòng)總是加強(qiáng)或減弱的區(qū)域，因而不能產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象，不能形成干涉圖樣。只有兩個(gè)頻率相同、振動(dòng)方向相同的波源發(fā)出的波，疊加時(shí)才會(huì)獲得穩(wěn)定的干涉圖樣，這樣的波源叫做相干波源，它們發(fā)出的波叫做相干波。 不僅水波，一切波都能發(fā)生干涉，干涉現(xiàn)象是一切波都具有的重要特征之一。 波的干涉產(chǎn)生條件：讓同學(xué)用手動(dòng)振動(dòng)頭去替代雙頭振源中的一個(gè)，重復(fù)前面的實(shí)驗(yàn)，討論產(chǎn)生波的干涉現(xiàn)象需要什么條件。 [小結(jié)波的干涉現(xiàn)象] 【板書】1、頻率相同的波，疊加時(shí)形成某些區(qū)域的振動(dòng)始終加強(qiáng)，另一些區(qū)域的振動(dòng)始終減弱，并且振動(dòng)加強(qiáng)和振動(dòng)減弱的區(qū)域相互間隔，這種現(xiàn)象叫做波的干涉。形成的圖樣叫做干涉圖樣。2、干涉現(xiàn)象是一切波都具有的現(xiàn)象。3、產(chǎn)生干涉的必要條件：兩列波的頻率必須相同。 干涉應(yīng)用：①無線電波的干涉，使電視信號(hào)有的地方較好，有的地方差。②二戰(zhàn)時(shí)盟軍飛機(jī)利用波的干涉，飛行在雷達(dá)波干涉相消的高度，使德軍不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)。 實(shí)驗(yàn)：音叉干涉現(xiàn)象 （三）練習(xí)鞏固 （四）課堂總結(jié)、布置作業(yè)：課本35頁(yè)3、4題。 （五）板書設(shè)計(jì)： 12.4 波的衍射和干涉 一、波的衍射 1.衍射：繞過 2.明顯衍射條件：障礙物或孔的尺寸比波長(zhǎng)更小或相差不多 二、波的疊加 獨(dú)立傳播 位移矢量和 三、波的干涉： 1.定義： 2.條件：頻率相同 相位差保持不變 情景引入，感受波的干涉和衍射 學(xué)生看書回答對(duì)應(yīng)問題，教師引導(dǎo)。 師生互動(dòng)，討論分析解決共性問題 教師組織學(xué)生，完成練習(xí)，并展示練習(xí)結(jié)果 教師引導(dǎo)學(xué)生分析，解決問題 課題 第6節(jié) 多普勒效應(yīng) 課時(shí) １ 考點(diǎn)、知識(shí)點(diǎn) (1）知道多普勒效應(yīng)產(chǎn)生的原因； （2）掌握波源與觀察者發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，觀察者接收到的頻率變化情況； （3）知道多普勒效應(yīng)的應(yīng)用。 學(xué)習(xí)目標(biāo) （1）通過現(xiàn)象認(rèn)識(shí)多普勒效應(yīng)； （2）通過實(shí)驗(yàn)與多媒體輔助探究頻率變化情況； （3）通過講解分析觀察頻率變化的原因； （4）通過介紹知道多普勒效應(yīng)的應(yīng)用。 重、難點(diǎn) 1.波源的頻率與觀察者接收到的頻率的區(qū)別 2.多普勒效應(yīng)的定義及產(chǎn)生條件 學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)和內(nèi)容 學(xué)生活動(dòng)建議 教師活動(dòng)建議 調(diào)整記錄 一、導(dǎo)入新課： 提醒學(xué)生回憶當(dāng)自己在汽車站、火車站、馬路邊時(shí)，聽到喇叭聲、汽笛聲有何變化，規(guī)律如何？并播放錄音（像）。 1842年初夏的一天，奧地利物理學(xué)家多普勒帶著心愛的女兒在鐵道旁散步時(shí)發(fā)現(xiàn)了這一現(xiàn)象，偶然中孕育著必然，多普勒對(duì)這種現(xiàn)象進(jìn)行了認(rèn)真的研究，總結(jié)出了其中的規(guī)律。這節(jié)課我們將共同來研究相關(guān)問題。 二、新課展示： 一）、多普勒效應(yīng)： 1、現(xiàn)象：奧地利物理學(xué)家多普勒發(fā)現(xiàn)：當(dāng)波源和觀察者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，觀察者會(huì)感到頻率發(fā)生變化。 聽行駛中火車的汽笛聲．當(dāng)火車向你駛來時(shí)，感覺音調(diào)變高；當(dāng)火車離你遠(yuǎn)去時(shí)，感覺音調(diào)變低（音調(diào)由頻率決定，頻率高音調(diào)高；頻率低音調(diào)低）。 2、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)（注意區(qū)分兩個(gè)頻率）。 3、多普勒效應(yīng)的成因：聲源完成一次全振動(dòng)，向外發(fā)出一個(gè)波長(zhǎng)的波，頻率表示單位時(shí)間內(nèi)完成的全振動(dòng)的次數(shù)，因此波源的頻率等于單位時(shí)間內(nèi)波源發(fā)出的完全波的個(gè)數(shù)，而觀察者聽到的聲音的音調(diào)，是由觀察者接受到的頻率，即單位時(shí)間接收到的完全波的個(gè)數(shù)決定的。 解釋： （1）音調(diào)是由頻率決定的． 我們?cè)诔踔袑W(xué)過聲音是由振動(dòng)產(chǎn)生的，振動(dòng)的頻率決定聲波的音調(diào)． 演示課件：聲波的波面圖． 說明：聲源完成一次全振動(dòng)，向外發(fā)出一個(gè)波長(zhǎng)的波，頻率表示單位時(shí)間內(nèi)完成的全振動(dòng)的次數(shù)，因此波源的頻率等于單位時(shí)間內(nèi)波源發(fā)出的完全波的個(gè)數(shù)，而觀察者聽到的聲音的音調(diào)，是由觀察者接收到的頻率，即單位時(shí)間接收到的完全波的個(gè)數(shù)決定的． 如右圖所示，當(dāng)波源S和觀察者A都不動(dòng)，若波源頻率為20Hz，則波源每秒發(fā)出20個(gè)完全波，這20個(gè)完全波通過觀察者的時(shí)間為1S，即觀察者每秒接收20個(gè)完全波，因此觀察者接收到的波的頻率沒有改變，聽到的是“原聲原調(diào)”． （2）當(dāng)波源和觀察者有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，觀察者接收到的頻率會(huì)改變． 演示課件：波源相對(duì)介質(zhì)不動(dòng)，觀察者朝著波源運(yùn)動(dòng)的情況． 可以看到，在單位時(shí)間內(nèi)，觀察者接收到的完全波的個(gè)數(shù)增多，即接收到的頻率增大． 舉例：如右圖所示，波源不動(dòng)，觀察者向波源由A點(diǎn)經(jīng)1秒鐘運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，雖然波源每秒仍發(fā)出20個(gè)完全波，但觀察者每秒接收到21個(gè)完全波，即接收到的頻率增大． 同樣的道理，當(dāng)觀察者遠(yuǎn)離波源，觀察者在單位時(shí)間內(nèi)接收到的完全波的個(gè)數(shù)減少，即接收到的頻率減小． 演示課件：觀察者相對(duì)介質(zhì)不動(dòng)，波源向著觀察者運(yùn)動(dòng)的情況． 可以看到，波源向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，波源右方的波面變得密集，左方的波面變得稀疏，也就是說，波源右方的波長(zhǎng)變短，左方的波長(zhǎng)變長(zhǎng)，如右圖所示，因此，當(dāng)觀察者在波源右方時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)接收到的完全波的個(gè)數(shù)增多，即接收的頻率增大．同理，當(dāng)觀察者在波源左方時(shí)，接收到的頻率減?。? 師生共同總結(jié)： 聲源和觀察者相對(duì)位置變化與音調(diào)變化的關(guān)系： 聲 源 靜 止 靜 止 靠 近 遠(yuǎn) 離 觀 察 者 靜 止 靠 近 遠(yuǎn) 離 靜 止 聲音音調(diào) 不 變 變 高 變 低 變 高 變 低 結(jié) 論 由于聲源和觀察者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使觀察者感到聲音頻率發(fā)生變化 小結(jié)：當(dāng)波源與觀察者有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，如果二者相互接近，觀察者接收到的頻率增大；如果二者遠(yuǎn)離，觀察者接收到的頻率減小． 討論：想像你以聲波的速度隨同某一個(gè)波峰一起遠(yuǎn)離波源，會(huì)是什么情景？（在運(yùn)動(dòng)過程中，你接收不到任何一個(gè)完全波，接收的頻率變?yōu)榱?，即聽不到波源的聲響．? 4、多普勒效應(yīng)是波動(dòng)過程共有的特征，不僅機(jī)械波，電磁波和光波也會(huì)發(fā)生多普勒效應(yīng)。 二）、多普勒效應(yīng)的應(yīng)用： 聲波的多普勒效應(yīng)不只是用來“欣賞”火車笛聲的變化，它也有許多重要應(yīng)用： 1、判車船運(yùn)動(dòng)的方向和快慢（聲波，電磁波）： 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，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. 2、判斷遙遠(yuǎn)天體相對(duì)于地球的速度（光波）： 紅移現(xiàn)象：在20世紀(jì)初，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)許多星系的譜線有“紅衣現(xiàn)象”，所謂“紅衣現(xiàn)象”，就是整個(gè)光譜結(jié)構(gòu)向光譜紅色的一端偏移，這種現(xiàn)象可以用多普勒效應(yīng)加以解釋：由于星系遠(yuǎn)離我們運(yùn)動(dòng)，接收到的星光的頻率變小，譜線就向頻率變小（即波長(zhǎng)變大）的紅端移動(dòng)?？茖W(xué)家從紅移的大小還可以算出這種遠(yuǎn)離運(yùn)動(dòng)的速度。這種現(xiàn)象，是證明宇宙在膨脹的一個(gè)有力證據(jù)。 3、多普勒超聲診斷（超聲波） 當(dāng)一束超聲波射到人體內(nèi)兩種組織的界面時(shí)將發(fā)生反射，當(dāng)界面處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)(如心臟的跳動(dòng))，反射回來的超聲波頻率將因多普勒效應(yīng)而發(fā)生變化，由此可以探測(cè)人體內(nèi)臟器官因病變而引起的運(yùn)動(dòng)異常狀況。現(xiàn)代醫(yī)學(xué)上使用的胎心檢測(cè)器、血流測(cè)定儀等有許多都是根據(jù)這種原理制成。 三）、出示小結(jié)、思考題： 1、敘述波源的頻率和觀察者接收到的頻率的區(qū)別 2、什么是多普勒效應(yīng)？ 3、舉例說明多普勒效應(yīng)的一些應(yīng)用。 四）、針對(duì)性練習(xí)： 1、多普勒效應(yīng)是指：當(dāng)波源和觀察者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，使_______頻率發(fā)生變化的現(xiàn)象。 2、在鐵路旁聽到行駛中的火車的汽笛聲，當(dāng)火車迎面駛來時(shí)，音調(diào)變高，火車遠(yuǎn)離時(shí)，音調(diào)變低，是因?yàn)? ) A、火車駛來時(shí)，聲源頻率變大 ；B、火車遠(yuǎn)離時(shí)，聲源的頻率變小C、火車駛來及遠(yuǎn)離時(shí)，聲源的頻率都不變；D、以上說法均不正確 3、關(guān)于多普勒效應(yīng)，下列說法正確的是( ) A、多普勒效應(yīng)是由波的干涉引起的 B、多普勒效應(yīng)說明波源的頻率發(fā)生改變 C、只有聲波才可以產(chǎn)生多普勒效應(yīng) D、多普勒效應(yīng)是由于波源與觀察者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的 三、家庭作業(yè)與活動(dòng)： 1、完成課后家庭作業(yè)與活動(dòng)相關(guān)習(xí)題； 2、完成配套資料相關(guān)習(xí)題； 四、板書設(shè)計(jì)： 多普勒效應(yīng) 概念：由于波源和觀察者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使觀察者感到頻率發(fā)生變化的現(xiàn)象。 規(guī)律： 聲 源 靜 止 靜 止 靠 近 遠(yuǎn) 離 觀 察 者 靜 止 靠 近 遠(yuǎn) 離 靜 止 聲音音調(diào) 不 變 變 高 變 低 變 高 變 低 結(jié) 論 由于聲源和觀察者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使觀察者感到聲音頻率發(fā)生變化 應(yīng)用：判車船運(yùn)動(dòng)的方向和快慢（電磁波、聲波） 判斷遙遠(yuǎn)天體相對(duì)于地球的速度（光波） 多普勒超聲診斷（超聲波） 故事情景引入，激發(fā)學(xué)生思考 學(xué)生看書回答對(duì)應(yīng)問題，教師引導(dǎo)。積極思考，理解多普勒效應(yīng)應(yīng)用 師生互動(dòng)，討論分析解決共性問題 教師組織學(xué)生，完成練習(xí)，并展示練習(xí)結(jié)果