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

《3.5 多普勒效应》教学设计

——人教版（2019）高中物理选择性必修第一册

课时：1 课时（40 分钟）　课型：新授课

一、教材分析

本节是人教版（2019）高中物理选择性必修第一册第三章《机械波》的第5节，是波的传播知识在实际中的重要应用。教材从救护车鸣笛音调变化的现象引入，介绍多普勒效应的概念和规律，然后介绍多普勒效应在科学技术中的广泛应用。

教材内容包括两部分：一是多普勒效应（定义、模拟实验、规律——相互接近频率增大、相互远离频率减小）；二是多普勒效应的应用（测速、测海流、彩超、天体测量等）。

教学重点是多普勒效应的概念和规律、多普勒效应的应用；教学难点是多普勒效应的理解（波源频率不变，观察者接收频率变化）、相对运动方向与频率变化的关系。

二、学情分析

学生在前面已经学习了波的形成、波的描述、波的反射折射衍射干涉，对波的传播有了基本认识。学生在生活中对救护车、火车鸣笛音调变化有感性认识。

但学生在学习本节内容时，可能会遇到以下困难：一是多普勒效应的理解，波源实际频率没有变化，为什么观察者听到的音调变化了；二是相互接近和相互远离时频率变化方向的判断；三是多普勒效应不仅适用于声波，也适用于光波和电磁波。

因此，教学中要通过模拟实验和生活实例，帮助学生理解多普勒效应的现象和规律。

三、教学目标（核心素养目标）

（1）物理观念：知道多普勒效应的概念；理解波源频率和观察者接收频率的区别；知道相互接近时接收频率增大、相互远离时接收频率减小的规律。

（2）科学思维：通过模拟实验理解多普勒效应；能根据相对运动方向判断接收频率的变化；知道多普勒效应适用于所有波。

（3）科学探究：通过观察蜂鸣器音调变化演示和模拟实验，归纳多普勒效应规律。

（4）科学态度与责任：通过了解多普勒效应在测速、彩超、天体测量等方面的应用，体会物理知识在科学技术中的重要应用价值。

四、教学重难点

教学重点：多普勒效应的概念和规律；多普勒效应的应用。

教学难点：波源频率与接收频率的区别；相对运动方向与频率变化的关系；多普勒效应适用于所有波。

五、教学方法与教学准备

教学方法：实验演示法、讲授法与讨论法相结合、多媒体辅助教学法、讲练结合法。

教学准备：多媒体课件（含蜂鸣器音调变化视频、多普勒效应动画、应用实例、课堂练习）；演示实验器材：蜂鸣器、长竹竿。

六、教学过程（40 分钟）

（一）新课导入（约 3 分钟）

教师讲述：仔细听急救车的鸣笛声，你会发现一个现象：当车从你身边疾速驶过的时候，鸣笛的音调会由高变低。这到底是怎么回事？

学生活动：思考讨论，自由发言。

教师引导：1842年，奥地利物理学家多普勒带着女儿在铁道旁散步时就注意到了类似现象。他经过认真的研究，发现波源与观察者相互靠近或者相互远离时，接收到的波的频率都会发生变化。人们把这种现象叫作多普勒效应。今天我们就来学习多普勒效应。

（二）多普勒效应（约 20 分钟）

1.演示蜂鸣器音调变化（约 5 分钟）。

教师演示：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，在几米之外听它的声音有什么变化。

学生观察：蜂鸣器转动时靠近观察者音调变高，远离观察者音调变低。

2.模拟实验理解多普勒效应（约 8 分钟）。

教师讲解：要了解多普勒效应，可以做如下的模拟实验。让一队人沿街行走，观察者站在路旁不动，假设每分钟有30个人从他身边通过，这种情况下的过人频率是30人每分。如果观察者逆着队伍行走，每分钟与观察者相遇的人数增加，也就是频率增加；反之，如果观察者顺着队伍行走，频率降低。

教师强调：在这个模拟实验中，人不表示介质中的质点，只代表传播中的波峰或波谷，过人频率就代表波的频率。

3.多普勒效应规律（约 7 分钟）。

教师讲解：我们可以这样理解声波的多普勒效应：当波源与观察者相对静止时，1s内通过观察者的波峰（或密部）的数目是一定的，观测到的频率等于波源振动的频率；当波源与观察者相互接近时，1s内通过观察者的波峰（或密部）的数目增加，观测到的频率增加；反之，当波源与观察者相互远离时，观测到的频率变小。

教师强调：注意，频率由波源决定，实际频率并没有变化，变化的是观察者接收到的频率。总之，当波源与观察者有相对运动时，如果二者相互接近，观察者接收到的频率增大；