谈如何实现高中物理课堂的有效性——以人教版《多普勒效应》一课为例

赵筱婷

谈如何实现高中物理课堂的有效性——以人教版《多普勒效应》一课为例

赵筱婷

（延边第二中学，吉林 延吉 133000）

新课程标准提倡合作探究、经历过程、体验方法，本文以《多普勒效应》一课为例，探讨了在高中物理教学中如何实现课堂教学的有效性。

高中物理教学；有效课堂；多普勒效应

多普勒效应并不是高考考查的重点内容，《教师教学用书》中明确说明(l)对多普勒效应只做定性分析,学生对多普勒效应有初步了解，不宜引申。(2)必须先知道波源的频率与观察者接受到频率的区别，才能理解多普勒效应。(3)理解多普勒效应产生的根本原因，了解其应用。但《高中课程标准》中强调通过实验感受多普勒效应，说明新课程标准重视实验探究过程，从而形成科学思维，培养科学探究能力。

一、有效思维课堂的教学流程

1.创设真实情境，提出所研究的物理问题

通过展示教师的颈部彩超，分析结果引发学生思考，为什么放在体表的仪器能够感受到血管内部血流的速度？创设物理情境，调动学生的学习兴趣，激发学生的求知欲望，通过观看赛车靠近和远离的视频，提出需要深入探究的物理问题：视频中声音发生了怎样的变化？引出音调和音量，通过电脑软件感受同一音量音调的变化，同一音调音量的变化。转动蜂鸣器，感受音调变化，提出波源的频率和观察者接收频率的概念，知道二者在波源和观察者间距离变化时不相等，进而引出多普勒效应，形成物理观念。

2.小组合作，经历实验验证过程

物理是以实验为基础的学科，不能满足于听出音调变化，而是要通过仪器记录并且显示出接收者频率的数值及变化。可借助两款智能手机进行分组实验，验证多普勒效应，一款手机安装了音频发射软件，能发出频率可调的声波，将它作为波源，另一款手机中安装了频率计的软件，能借助手机中的声音传感器，记录周围环境中五个较强声音的频率，将它作为观察者。物理规律的研究是从简单到复杂，特殊到一般。只研究最简单的运动，比如观察者和波源一动一静或者波源和观察者相互靠近和相互远离的情况。最后通过小组讨论的形式总结出，观察者接收频率大于波源频率或者小于波源频率的条件。

3.动画演示，分析成因

首先进一步明确两个概念，波源的频率和观察者接收到的频率，分析三种情况下两个频率的关系：

①波源不动，观察者静止：单位时间内观察者接收到的波的个数与波源单位时间内发出波的个数相同，即接收到的频率等于波源发出的频率。

②波源不动，观察者运动：以波源相对介质静止，观察者靠近为例，由于观察者运动，观察者接收到波的个数大于波源发出完全波的个数。即靠近时，接收到的频率大于波源发射频率。

③观察者不动，波源移动：借助生活中的现象，观察者静止，波源移动的情况，播放水波视频，进一步提问：为什么波源前进方向波面变得密集，背离波源前进方向波面变得稀疏？

通过动画解释原因，人静止在波源运动方向上，由于λ变小，波传播速度不变，单位时间遇到的完全波个数增多。

4.解决实际问题，提升有效思维能力

物理取之于生活，用之于生活。了解生活中多普勒效应的应用，并尝试应用已经学过的知识进行解释。

雷达测速仪：交通警察在测速时，向行驶中的汽车发射一个电磁波（频率已知），波被行驶中的汽车反射回来时，测出反射波的频率变化，就能知道汽车的速度。

多普勒彩超：医生向人体内发射超声波（频率已知），通过仪器接收其被血管中的血流反射后的波，测出频率变化，进而通过公式计算出血流的速度。可以检测出眼底血管、大脑和心脏的病变。

天文学：用多普勒效应测量其他星系向着还是远离地球运动的速率。红移现象就是多普勒效应在天文学中的一个应用。

二、有效思维课堂的教学设计

物理是一门思维学科，“授之以鱼不如授之以渔”，教会学生一节课的知识，不如传授他们科学探究的方法，这不只是是学好物理的需要,更是学生终身发展的需要。结合本节课及本学科的特点，学生课前借助教科书预习，主动思考；课上利用预设问题层层搭建，逐步促进学生思维的深入；课后学生上网查阅资料，将学习的热情延伸到日常生活中。

了解科学实验方案的设计过程和实验的一般步骤。电子白板是课上师生沟通的便利工具。通过视频展台，展示真实的学生数据，并且由学生结合数据，得到观察者接收到频率大于和小于波源频率的条件，能够让学生切实的参与到课堂中，经历过程，体验方法。在增强对多普勒效应的感性认识的同时，又有利于合作探究精神和实验操作能力的培养。

在实验操作和数据处理过程中，尊重客观事实，增加感性认识，培养科学态度与责任。由于实验操作过程手机软件灵敏度问题，可能存在观察者移动速度过小，导致观察者接收到数据没有变化的情况，学生分析原因，并且通过多次实验得到合理的实验数据。

教学实践证明，构建有效思维课堂，有利于物理思维能力的提高，有利于物理核心素养的培养。

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2020—04—06

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