多普勒效应微课教学设计

《多普勒效应》微课教学设计课程名称《大学物理》所属学科物理学（0702）课题名称《多普勒效应》专业班级非物理学类适用对象一年级本科生教师姓名尤明慧所属学校吉林农业大学二○一四年十二月微课教学设计教学内容多普勒效应教学目的和要求1．知识和技能：①了解什么是多普勒效应；②理解波源的频率与观察者接收频率的区别；③定量分析三种情况下频移的大小；④了解多普勒效应的应用实例。2．过程与方法：①通过实例感受多普勒效应，培养学生观察、分析和归纳的能力；②解释多普勒效应产生的原因，培养学生的空间想象能力和思维能力。3．情感、态度与价值观：①感受奇妙的物理现象，感受人类超凡的认知能力；②了解人类利用多普勒效应所开发的技术应用，感受物理学研究的成就。重点难点重点：多普勒效应的成因，定量计算频移。难点：区分波源的频率和观察者的接收频率。教学方法和手段教学方法：启发式教学、互动式教学、直观教学等；教学手段：课堂讲授，多媒体课件等。主要参考资料《物理学》马文蔚主编；《大学物理》李士军主编；《普通物理学》程守诛主编；《大学基础物理学》张三慧主编；《大学物理学》上海交通大学物理教研室编；《物理能力测量研究》续佩君著；《物理教学论》查有梁等著。教学进程教学基本思路：●新课引入以测速仪引入课题：多普勒效应。●讲授环节1.波源相对介质静止时，接收器相对介质运动：2.接收器相对介质静止时，波源相对介质运动；3.波源与接收器同时相对介质运动。●结论回顾引课内容，解释原理。教学方法教学进程教学思维【直观教学】以超速罚单引入课题，激发学生学习兴趣。【启发教学】找到问题的切入点：两个研究对象相对介质运动。【讲授教学】定量计算：接收器运动时接收到的频率值。引言超速罚单——测速仪——多普勒效应，切入新课讲授。多普勒效应这种效应最早是由奥地利的物理学家多普勒散步时发现，火车由远及近时音调升高，由近及远时音调降低。概念：由于波源或接收器的相对介质的运动而引起探测的频率与波源发射的频率不等的现象。生活中多普勒效应的应用很广泛：各种汽笛声（声波多普勒效应）。多普勒效应适用于机械波、电磁波。对于两个研究对象，有三种情况，分别讨论一、波源相对介质静止，接收器相对介质运动回顾频率：/u设波的速度为u，当波源和观察者都静止不动时，有fu/。观察者向着波源运动时，观察者的速度v0取为正，此时观察者接收到的波频率为000/uvuvuvuu远离时：0uvu当观察者向着波源运动时，接收到的频率大于波源的频率；相反，当观察者远离波源运动时，接收到的频率小于波源的频率。这个现象称之为：多普勒频移。经验-直觉概念-实例理论-应用概念-外延分析-综合对物理事实做出直觉判断。对物理学习对象进行联想。使新旧物理知识发生联系。对具体物理结论进行概括。运用物理概念规律进行演绎。【直观教学】通过多媒体播放波源运动时的情景。【启发教学】找到与第一种情况的区别：作为问题的切入点。【互动教学】寻找情境，利用已讲知识点带动学生自己分析。【讲授教学】定量计算：波源运动时接收到频率值。【启发教学】由已讲两种情况自己总结第三种情况的结论。二、接收器相对介质静止时，波源相对介质运动当波源运动时，介质中的波长将发生变化，沿波源运动方向，波长变短，而背离运动方向，波长变长。在波动的传播过程中，波长是介质中相位差为2的两个振动状态之间的距离，而由于波源是运动的，它所发出的这两个相位差为2的振动状态，就是在不同的地点发出了，其中sv为声源的运动速度。此时介质中的波长为)()(sssvuTvuTv此时观察者接收到的波的频率为u相向运动时：suuv远离运动时：suuv波源向着观察者运动时。观察者接收到的频率大于声源的频率；当波离开观察者运动时，观察者接收到的频率小于声源的频率。三、波源与接收器同时相对介质运动以两者相向运动情况分析：此时观察者接收到的频率为000()/bssuvuvuuuvuv所以远离时：0suuuv当观察者与波源相向而行，观察者接收到的频率变大；当观察者与波源相背而行时，观察者接收到的频率变小。以上讨论的是波源与观察者沿着它们的连线运动情况，当运动并不沿着两者连线时，运动速度向连线方向做投影即可。不仅机械波有多普勒效应，电磁波也有多普勒效应。类比-分析类比-细节已知-未知概念-外延分析-综合类比-分析分析-综合选择确定标准进行比较。使新旧物理知识发生联系。对具体物理结论进行概括。根据研究目的思考相关因素。运用物理概念规律进行演绎。选择确定标准进行比较。对具体物理结论进行概括。【启发教学】通过所讲理论知识，分析应用-测速的实际情景。【启发教学】找到所利用的工作原理：两种情况的运动特征作为问题的切入点。【互动教学】寻找情境，利用已讲知识点，举一反三。【讲授教学】总结知识点归纳所学全部内容，多普勒效应的应用：①交通：利用多普勒效应测车速。例：一固定波源发出频率为100kHz的超声波，汽车迎面驶来，与波源安装在一起的接收器接收到从车反射回来的超声波频率为110kHz，已知空气中声速为330m/s,求车速。解：第一步：波向车传播uVu第二步：波从车反射回来VuVuuVuVuuVuusmuV/7.15330100110100110②气象：多普勒气象仪；③定位：卫星跟踪系统；④医疗：多普勒彩超；总结：三种情况下多普勒效应的频移大小。1.接收器运动，波源静止uvu02.接收器静止，波源运动Svuu3.接受器运动，波源运动Svuvu0思考与练习：如果波源和接收器不在两者之间的连线上运动时，接收频率为多大？理论-应用分类-推理类比-归纳分析-综合教学总结教学过程中利用多种教学方法，通过合理组织教学内容，引导学生理解和思考多普勒效应的基本概念，在此基础上演绎和归纳三种情况下的接收频率，并利用所学原理分析实际应用-测速的原理。总体思路：情景问题—分析原理—实际应用。根据研究目的思考相关因素。深化物理概念和规律的学习。对物理事实和实际应用进行归纳。对具体物理结论进行概括。