3.5 多普勒效应 教学设计-2026-2027学年高二上学期物理人教版选择性必修第一册

课题

5. 多普勒效应

课型

新授课

授课时间

课时量

1

教学目标

1.物理观念：知道多普勒效应现象，能说出多普勒效应的概念。

2.科学思维：能从波源与观察者相对运动的角度，分析并解释多普勒效应产生的原因。

3.科学探究：通过蜂鸣器转动实验，经历"观察—猜想—验证—归纳"的探究过程，归纳观察者接收频率变化的规律。

4.科学态度与责任：了解多普勒效应在交通测速、医疗诊断、天体观测等方面的应用，体会物理与生活、科技的紧密联系。

教学重点

多普勒效应的概念及其产生原因。

教学难点

波源与观察者发生相对运动时，观察者接收到的频率变化的分析。

教学过程

教学程序

教师行为

学生行为

设计意图

情境导入

（3 min）

【情境设疑】

师：大家仔细回忆一下，当你站在公路旁，一辆急救车鸣着笛从你身边疾驰而过时，你听到的鸣笛声有什么特点？

师：对，当车靠近时，鸣笛的音调会变高；当车远离时，音调会变低。这到底是怎么回事？难道急救车上的司机自己也会有同样的感受吗？

师：（演示）我们将一个以电池为电源的蜂鸣器固定在长竹竿的一端，闭合开关后听一听它发出的声音。请一位同学用竹竿把蜂鸣器举起并在头顶快速转动（如图1），在几米之外听它的声音有什么变化。

师：大家听到了吗？蜂鸣器靠近你时，音调变高；远离你时，音调变低。这就是我们这节课要研究的现象。

图1　蜂鸣器转动实验示意图

回忆并描述急救车鸣笛声的生活经验；观察蜂鸣器转动实验，倾听并描述蜂鸣器靠近、远离时音调的变化，对"频率变化"产生直观认识。

以学生熟悉的生活情境（急救车鸣笛）引入，激发学习兴趣；借助蜂鸣器转动实验让学生获得多普勒效应的直观感受，为新概念的建立作铺垫。

环节一：

多普勒效应

【概念建立】

师：1842 年，奥地利物理

倾听并了解多普勒效应

由物理史实引入概念，帮助学生建立多普勒效应的

的概念

（7 min）

学家多普勒带着孩子散步时，发现远处火车的汽笛声音调随火车的靠近和远离而变化，他由此展开研究。后来人们把这类现象叫作多普勒效应（Doppler effect）。

师：请同学们总结一下，什么是多普勒效应？

师：对。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，叫作多普勒效应。

师：要注意，音调由频率决定：频率越高，音调越高；频率越低，音调越低。那么发生多普勒效应时，波源实际发出的频率变了吗？

师：没变。波源每秒发出多少个完全波，是由波源自身决定的，频率并没有改变，改变的只是观察者接收到的频率。

的发现史；归纳多普勒效应的概念；辨析"波源频率不变、接收频率变化"这一关键点。

初步认识；突破"波源频率并未变化"这一易错点。

环节二：

多普勒效应的成因

（15 min）

【理论分析】

师：声源每完成一次全振动，就向外发出一个波长的波。波源的频率等于单位时间内波源发出的完全波的个数；观察者听到的音调，由观察者在单位时间内接收到的完全波个数决定。

师：分三种情况讨论。第一种：波源和观察者相对静止（如图2）。单位时间内波源发出几个完全波，观察者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。

第二种：波源与观察者相互靠近。观察者在单位时间内接收到的完全波个数增多，接收到的频率增大，音调变高。

第三种：波源与观察者相互远离。观察者在单位时间内接收到的完全波个数减少，接收到的频率减小，音调变低。

师：我们再用波的图样来直观理解。如图3，当波源向左运动时，左方的波面被"挤密"，波长变短，经过观察者的完全波个数增多；右方的波面被"拉疏"，波长变

理解"完全波个数"与接收频率的关系；分相对静止、靠近、远离三种情况分析接收频率的变化；结合波的图样解释波源运动时两侧波长的变化；完成水波图样的思考与讨论。

从"完全波个数"这一直观角度层层推进，帮助学生理解多普勒效应的成因；通过三种情况的对比分析和波的图样，突破"接收频率变化"这一教学难点。

长，接收频率变小。

【思考与讨论】

师：固定在振动片上的金属丝周期性触动水面可以形成水波。当振动片在水面上移动时拍得一幅如图4所示的照片。由照片可知，振动片正在向图中哪个方向移动？单位时间内是水波槽左边接收完全波个数多还是右边多？

师：图中左方波面密集、波长小，说明振动片正向左移动；左边单位时间内接收到的完全波个数多。

图2　波源与观察者相对静止时的波的图样

图3　波源向左运动时的波的图样

图4　振动片移动时拍得的水波图样

环节三：

多普勒效应的应用

（10 min）

【应用拓展】

师：多普勒效应是波动过程的共有特征，机械波、电磁波和光波都会发生多普勒效应，因此它在生产和生活中有广泛的应用。

师：①修理铁路的工人可以从火车的汽笛声判断火车

了解多普勒效应在铁路、交通测速、天体观测、医疗诊断等方面的应用；联系生活举例，体

引导学生把物理规律与生产生活实际联系起来，体现"从物理走向社会"的课程理念，培养科学态度与责任。