“多普勒效应”探究性教学设计

“多普勒效应”探究性教学设计

新课程标准指出，高中物理课程应促进学生自主学习，让学生积极参与、乐于探究、勇于实验、勤于思考。通过多样化的教学方式，帮助学生学习物理知识与技能，培养其科学探究能力，使其逐步形成科学态度与科学精神。笔者在教学实践过程中不断学习，努力拓宽自己的知识面，挖掘出教材中所蕴含的探究性因素，精心设计相应的探究性课题，把学生置于开放、多元的学习环境中，确立学生在学习中的主体地位，增强学生的独立思考能力，启迪学生的创新思维。下面笔者以“多普勒效应”一节为例，谈谈自己在这方面的做法。

一、探究性学习的前期准备

先简单介绍多普勒效应源于1842年奥地利物理学家多普勒带着女儿在铁道旁散步时，听到火车汽笛声音调变化的偶然发现，启迪学生应留意生活中的物理知识，或许伟大的发现就在自己身边，从而激发学生探索的兴趣。然后让学生预习并自学本节的知识，使学生对该节物理知识具有一定的认识，同时介绍一课外小制作，完成探究性活动的准备工作。

[小制作]：叫蝉──民间玩具。

叫蝉是一种用竹木制作的民间玩具，由鸣蝉（发音体）、细线和甩棒构成（如图1所示）。转动甩棒，使细线带动鸣蝉做圆周运动，此时将会听到音调起伏变化的鸣叫声（类似蝉鸣）。而且叫蝉分别沿顺时针、逆时针或低速和高速旋转时均能发出不同的蝉鸣声。

[制作方法]：取一小竹筒，用烧红的细铁钉在竹筒的底部戳穿一小孔，让一细线穿孔系牢。再取一根筷子，在其粗端用刀刻一凹槽，在槽中熔入少许松香，细线的另一端套在凹槽中可以自由转动。用万能胶粘一对透明薄绢作为翅膀，稍加修饰，便制成一叫蝉。转动筷子，使叫蝉绕筷子旋转，此时叫蝉就能发出音调起伏的鸣叫声。

[原因解释]：声音是由于物体的振动产生的。叫蝉是由蝉体（空腔）、空腔底膜和细线组成。甩棒使叫蝉做圆周运动时，细线被拉紧，细线的一端在棒上的凹槽中转动，由于有松香细末的参与，加大了细线与棒的摩擦，从而通过细线使得竹筒底膜发生振动，膜的振动又推动竹制空腔的空气产生共鸣，便听到了声音。

布置学生课外自己制作“叫蝉”，启迪学生能不能通过设计方案来探究多普勒效应呢？

二、探究性学习实施过程

学生制作完成后，教师带着学生列队到学校操场完成探究性学习。让学生先旋转自己制作的叫蝉，使其发出“知知……”的声音。对于不发声的叫蝉，教师指导学生改进，并让学生汇报自己的探索设计方案。然后，确定探究方案（学生兴奋不已）。

将学生分成10组，选出叫声较响的10个叫蝉做实验。指导学生完成以下问题探究，研究在哪些条件下会发生多普勒效应？（或者让学生做实验并设计方案自主探索研究。）

第一种情况：一人在水平面内匀速率快速旋转细线（如图1所示），使叫蝉发声，该组的其他同学站在原地仔细听，判断音调是否变化，是否有多普勒效应发生？探究后，学生回答：有。

第二种情况：一人在水平面内匀速快速旋转细线（如图1所示），使叫蝉发声，该组的其他同学靠近或远离叫蝉，判断音调是否变化，是否有多普勒效应发生？探究后，学生回答：有。效果比第一种情况更明显。

第三种情况：一人在水平面内旋转细线，使声源（叫蝉）绕着人做匀速圆周运动，此人在转动轴心处倾听，判断音调是否变化，是否有多普勒效应发生？探究后，学生回答：有。