人教版高中物理選擇性必修1第3章第5節多普勒效應教學設計

課題多普勒效應單元3學科物理年級高二

本節主要以聲波為例介紹多普勒效應。聲波的多普勒效應比較常見，但是學生對相關概

念比較陌生，也缺少對此類現象的關注。教材以教護車鳴笛聲音調的變化為情境，引導學生

關注生活現象，用物理眼光審視生活現象。

觀察者與波源之間發生相對運動時，會產生多普勒效應。要理解多普勒效應，應主要關

教材

注以下兩個方面:一方面是相對運動與運動的區別，另一方面是音調與音量的區別。教材只

分析

對多普勒效應作定性的分析說明，使學生對多普勒效應有初步的了解，教學中不宜作過多的

定量推導。

多普勒效應在生活中普遍存在，隨著科學技術的發展，它的應用日益廣泛，應結合實際

給學生多作介紹，拓展學生的視野，認識到科學、技術、社會和環境之間存在的相互聯系。

教學物理觀念：通過實驗認識多普勒效應。

目標科學思維：能解釋多普勒效應產生的原因。

與核

科學探究：能用多普勒效應解釋有關問題。

心素

科學態度與責任：培養學生善于發現生活中物理規律的習慣，養成嚴謹的科學態度。

養

重點能解釋多普勒效應產生的原因。能用多普勒效應解釋有關問題。

難點能解釋多普勒效應產生的原因。能用多普勒效應解釋有關問題。

教學過程

教學環節教師活動學生活動設計意圖

導入新課仔細聽急救車的鳴笛聲，你會發現一個現象：

當車從你身邊疾馳而過的時候，鳴笛的音調會由高體會生活從生活中的

變低。這到底是怎么回事？中的現象，初實際情景出發，

步接觸多普勒從學生了解的情

效應。景入手，吸引學

生注意力，提高

學生的參與度。

講授新課一、多普勒效應(Dopplereffect)

1、現象(1842年發現)：當汽車向你駛來時，感學習多普

覺音調變高；當汽車離你遠去時，感覺音調變低。勒效應的概

2、音調：由頻率決定，頻率越高音調越高，念。

頻率越低音調越低。

3、多普勒效應：由于波源和觀察者之間有相

對運動，使觀察者感到頻率變化的現象叫做多普勒

效應。

注意：頻率由聲源決定，實際頻率并沒有變化。

做一做：將蜂鳴器固定在一長竹桿的一端，然參與課堂

后用竹桿將蜂鳴器舉起，并在頭上快速旋轉。小實驗，并描

述所聽到的聲

音的變化。

讓學生參與

課堂制作，充分

發揮學生的主動

思考1：描述在竹竿旋轉過程中聲音的變化？性。并引導學生

思考2：三種情況下經過觀察者的人數分別是積極參與課堂思

多少？考。

讓學生模

擬多普勒效

應。

思考3：請解釋列車鳴笛聲變化的原因

嘗試用所用多普勒效

學習到的多普應解釋生活中的

勒效應解釋列現象。

車鳴笛聲變化讓學生更進

的原因。一步的理解多普

勒效應。

更直觀的讓

觀察圖學生理解，在和

樣，思考振動振源有相對運動

思考4：固定在振動片上的金屬絲周期性觸動

片的移動方向的位置的地方，

水面可以形成水波。當振動片在水面上移動時拍得

和現象的產生接收到的頻率會

一幅如圖所示的照片，顯示出此時波的圖樣。由照

原因。發生變化。

片是否可知，振動片正在向圖中哪個方向移動？單

位時間內是水波槽左邊接收完全波個數多還是右

邊接收完全波個數多？

總結當波

源和觀察者發

二、多普勒效應的成因

生相對運動的此處應注意

1、波源和觀察者沒有相對運動時

時候，接收到引導學生思考振

單位時間內波源發出幾個完全波，觀察者在單

的頻率并未發源的頻率是否發

位時間內就接收到幾個完全波，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距離減小時

觀察者在單位時間內接收到的完全波的個數

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距離增大時

練習。習，進一步理解

觀察者在單位時間內接收到的完全波的個數

多普勒效應。

減少，即接收到的頻率減小。

課堂練習1、(多選)如圖所示，男同學站立不動

吹口哨，一位女同學坐在秋千上來回擺動，下列關

于女同學的感受的說法正確的是()

A、女同學從A向B運動過程中，她感覺哨聲

音調變高

B、女同學從E向D運動過程中，她感覺哨聲

音調變高

C、女同學在C點向右運動時，她感覺哨聲音

調不變

D、女同學在C點向左運動時，她感覺哨聲音

調變低

解析：女同學蕩秋千的過程中，只要她有向右

的速度，她都有靠近聲源的趨勢，根據多普勒效應，了解多普了解物理知

她都感到哨聲音調變高；反之女同學向左運動時，勒效應在科技識在現實生活中

她感到音調變低。選項A、D正確，B、C錯誤。生活中的應的應用，加強知

答案：AD用。識與現實科技生

三、多普勒效應的應用活的銜接。

多普勒效應是波動過程共有的特征，一切波

（如電磁波和光波）都能發生多普勒效應。

應用1、雷達測速儀：交通警察向行進中的汽

車發射一個已知頻率的電磁波（通常是紅外線），

波被運動的汽車反射回來時，接收到的頻率發生變

化，由此可指示汽車的速度。

應用2、有經驗的鐵路工人可以從火車的汽笛

聲判斷火車的運動方向和快慢；有經驗的戰士可以

從炮彈飛行時的尖叫聲判斷飛行的炮彈是接近還

是遠去。

應用3、用多普勒效應測量其它星系向著還是

遠離地球運動的速率。

宇宙中的星球都在不停地運動．測量星球上某

些元素發出的光波的頻率，然后跟地球上這些元素

靜止時發光的頻率對照，就可以算出星球靠近或遠

離我們的速度。

應用4、臨床上應用：彩色多普勒超聲診斷系

統

醫生向人體內發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，測出反射波練習。

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

的一輛轎車發出一個已知頻率的電磁波，如果該電

磁波被轎車反射回來時，警車接收到的電磁波頻率

比發出時低。

(1)此現象屬于()

A．波的衍射B．波的干涉

C．多普勒效應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，反射回的頻率

應怎樣變化？

解析：(1)巡警車接收到的電波頻率比發出時

低，此現象為多普勒效應。

(2)因警車接收到的頻率低，由多普勒效應知警

車與轎車在相互遠離，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的速度行進時，此時警車與

轎車在相互靠近，由多普勒效應知反射回的頻率應

偏高。

答案：（1）C(2)超速(3)偏高

拓展提高1、(多選)下列關于多普勒效應的說法，正確的

是()完成拓展

A．只有聲波才能發生多普勒效應提高練習題。通過練習，

B．當觀察者靠近聲源時，聽到聲音的音調升鞏固基礎知識。

高，說明聲源的頻率升高了

C．當聲源和觀察者同時以相同的速度向同一

方向運動時，不會發生多普勒效應

D．火車離站時，站臺上的旅客聽到火車的汽

笛音調降低

解析：多普勒效應是波動過程共有的特征，不

僅是機械波，電磁波和光波也會發生多普勒效應，

A項錯誤。發生多普勒效應時，聲源的頻率并沒有

發生變化，而是觀察者接收到的頻率發生了變化，

B項錯誤。當波源和觀察者以相同的速度同向運動

時，兩者之間無相對運動，不會發生多普勒效應，

C項正確?；疖囯x站時，站臺上的旅客和火車相互

遠離，聽到火車的汽笛音調降低，D項正確。

答案：CD

2、(2020·江蘇省揚州中學高二下學期期中)

如圖表示產生機械波的波源O做勻速運動的情況

下，某一時刻在介質平面中的情形，圖中的圓表示

波峰。

(1)該圖表示的是()

A．干涉現象B．衍射現象

C．反射現象D．多普勒效應

(2)波源正在移向()

A．A點B．B點

C．C點D．D點

(3)觀察到波的頻率最低的點是()

A．A點B．B點

C．C點D．D點

解析：(1)該圖表示的是多普勒效應，正確的選

項為D。

(2)從波長變化情況來看，波源正在移向A點。

(3)由于波源遠離B點，所以，觀察到波的頻率

最低的點是B點。