《多普勒效应》教学探究活动

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  “多普勒效应”是人教版2005年初审通过的物理选修的学习内容。描述的是在波源与观察者之间有相对运动时产生的物理现象,它比波动现象又复杂了些。我在组织学生进行学习的实际过程中体会到,要掌握多普勒效应必须让学生明确:在多普勒效应中,波源的频率是不变的,由于波源与观察者之间有了相对运动,观察者接收到的频率才发生变化。这是学习本节课的关键。为顺利完成本节课的教学,我认为需做好如下五个环节。
  第一环节 巧妙设置导入情景
  课的开始如同定调,一定要准,新课导入尤显重要。巧妙的导入能一下子抓住学生的注意力,立刻把他们带入佳境,于是我采用了生活现象导入法。如我提出问题:当一辆宣传车从你身旁疾驰而过,你听到的声音有变化吗?如果你做在车内听到的也是相同的效果吗?学生回答后,教师播放视频,让学生检验回答是否正确。这一环节以学生的生活经验为基础引入相关物理问题,唤起学生已有经验和将要学习的知识间的联系,激发了他们的兴趣,增强了他们对科学的亲切感,使他们觉得物理是活生生的,学习它是有用的。
  第二环节 模拟多普勒效应的声音效果
  “歌曲·声效”就是使用声音编辑软件Goldwave制作出的模拟宣传车播放的流行歌曲的声音效果。这一环节的作用是在室内安静的环境中让学生感受声音的多普勒效应,使他们能更好地将频率的变化和音量的变化区别开来,理解多普勒效应的本质,有效克服认知中的难点。
  第三环节 做好双边活动
  如图,让一队人沿直线行走,观察者在线旁不动。假设每分钟有30人从他身边经过,这种情况下的“过人频率”是30人/分钟。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,频率就降低。
  这一环节在本节课的学习中起承上启下的作用。这是应用类比的手法,把“过人频率”类比观察者接收到的频率,使学生认识到当人和波源相对靠近时接收到的频率升高,当人和波源相对远离时接收到的频率降低。这一环节把抽象的知识转化为可感知的内容,既有效降低了学生理解上的难度,又有利于学生对知识的建构。
  第四环节 科学地利用多媒体技术
  建构主义认为,学生用自己的观点解读了教材的内容,从而在头脑中建构出一个新的概念,学生的学习是主动的。为了形象表现多普勒现象的形成过程,让学生准确建构概念,笔者把多普勒现象的形成过程划分为五类现实情况,即人车皆静、人向波源运动、人远离波源、波源向人运动、波源远离人,并且配有相应的Flash动画,帮助学生自主建构概念,完成学习过程。
  这一环节的作用是使用Flash强大灵活的功能,通过模拟仿真的手段化虚为实,融声、光、电为一体,以多维的展示方法,准确表现多普勒现象的形成机理,弥补传统教学在直观感、立体感和动感方面的不足,大大增强了学生的认知力、感知力,激发了学生的想象力和创造力。
  第五环节 多普勒效应的拓展和应用
  1.指导学生阅读课本,使学生明确不仅声波能产生多普勒效应,无线电波、光波等一切波都能产生多普勒效应。
  2.了解多普勒效应的广泛应用。在医学方面的应用如“彩超”,公共交通方面的应用如“手持式雷达测速仪”。以上两类应用都可从相关单位借来实物并演示其使用方法,也可以引导学生上网搜索在其他方面的应用。
  这一环节能使教学内容更丰富,更具实践性,也更容易通过实践使学生获得认识。
  
  (作者单位:山东兖州市第三中学)
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