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1、 配 套 的 教 师 教 学 用 书 给 出 的 参 考 答 案 为 :原 解 析 用 作 图 法 求 得 物 体 所 受 的 合 力 为F = 87 N ,则 a = Fm = 872 m/ s2 ,vt = at = 43. 5 3 m/ s = 130. 5 m/ s ,s = 12 at2 = 12 43. 5 32 m = 195. 8 m.笔 者 认 为 此 题 与 上 述 题 目 1 一 样 不 严 密 ,根 本 无法 求 解 ,现 分 析 如 下 :如 果 设 物 体 静 止 在 粗 糙 的 水 平 面 上 ,在 两 个 水 平力 作 用 下 开 始 运 动 ,显 然 ,外 力
2、 作 用 之 前 ,物 体 不 受 摩擦 力 作 用 ;一 旦 物 体 在 外 力 作 用 下 开 始 运 动 ,则 要 受 到水 平 面 施 加 的 一 个 与 相 对 运 动 方 向 相 反 的 摩 擦 力 作用 ,那 么 ,其 所 受 合 力 F 87 N ,显 然 参 考 答 案 是 错 误的 . 若 物 体 并 非 静 止 于 水 平 面 ,两 个 力 的 方 向 也 并 非 沿水 平 方 向 ,则 情 况 更 复 杂 ,也 无 法 求 解 .综 上 所 述 ,此 题 在 给 定 条 件 下 也 是 无 法 解 答 的 . 若要 使 教 师 教 学 用 书 所 给 解 答 正 确 ,
3、笔 者 建 议 该 题 可修 订 为 :一 个 原 来 静 止 于 光 滑 水 平 面 的 物 体 ,质 量 是 2 kg ,在 两 个 大 小 都 是 50 N 且 互 成 60 角 的 水 平 力 作 用 下 ,3 s末 物 体 的 速 度 是 多 大 ? 3 s 内 发 生 的 位 移 是 多 大 ?第 33 卷 第 6 期2004 年 6 月 中 学 物 理 教 学 参 考Physics Teaching in Middle Schools Vol. 33 No. 6J un. 2004创 新 教 学 设 计“ 多 普 勒 效 应 ” 探 究 性 教 学 设 计谷 春 生(安 徽 省
4、阜 阳 市 第 三 中 学 236006)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
5、 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
6、 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
7、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 .图 1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
8、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8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
9、 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
10、 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
11、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
12、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 .第 四 种 情 况 :学 生 甲 在 水 平 面 内 旋 转 较 长图 2的 细 线 ,使 叫 蝉 做 匀 速 率圆 周 运 动 ,另 一 学 生 乙 随着 叫 蝉 一 起 运 动 ,学 生 乙 、叫 蝉 和 圆 心 始 终 三 点 共 线(如 图 2 所 示 ) ,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 五 种 情 况 :让 每 组 学 生 拿 出 事 先 带 来 的小 录 音
13、 机 ,并 用 粉 笔 在 操 场 上 画 出 标 准 圆 圈 ,录 音 机 的 喇 叭 口 放 在 圆 心 处 ,使 其 口 朝 上 放 出某 一 音 调 的 音 , 每 个 学 生 沿 着 圆 圈 做 圆 周 运动 ,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 :无 .每 组 学 生 都 积 极 主 动 地 进 行 实 验 ,仔 细 感知 、 分 析 ,沉 浸 在 探 究 的 愉 悦 之 中 ,在 身 心 愉 快中 进 行 学 习 . 等 几 组 实 验 都 完 成 后 ,分 别 让 他们 汇 报 探 究 结 果 ,从 而 可
14、以 培 养 学 生 的 信 息 收集 处 理 能 力 、 语 言 交 流 表 达 能 力 、 团 队 协 调 合作 能 力 ,等 等 . 最 后 ,下 课 铃 响 以 后 ,学 生 们 依依 不 舍 地 离 开 了 操 场 .为 什 么 会 发 生 这 种 现 象 呢 ? 让 我 们 一 起来 仔 细 探 讨 其 中 的 原 因 :设 观 察 者 相 对 于 均 匀 介 质 不 动 ,而 波 源 相对 于 均 匀 介 质 运 动 (就 像 我 们 站 在 铁 道 旁 听 驶图 3来 和 驶 去 的 火 车 的 汽 笛 声 ) ,这 时 波 源 发 出 的 波 的 波 面 如图 3 所 示 .
15、当 波 源 向 右 运 动时 ,观 察 者 不 动 ,波 源 由 位 置S 1 运 动 到 位 置 S 2 ,波 源 右 方的 波 面 变 得 密 集 ,波 长 变 短 ,左 方 的 波 面 变 得 稀 疏 ,波 长 变长 ,但 波 在 介 质 中 的 传 播 速 度并 没 有 改 变 . 观 察 者 在 波 源 右 侧 时 ,在 单 位 时间 内 接 收 到 的 完 全 波 的 个 数 增 多 ,观 测 频 率 增大 ,音 调 变 高 ;同 理 ,观 察 者 在 波 源 左 侧 时 ,其观 测 频 率 减 小 ,音 调 变 低 .对 于 上 述 学 生 分 组 实 验 的 几 种 情 况 ,
16、我 们也 可 以 形 象 地 画 出 其 波 面 来 进 行 分 析 :第 一 种 情 况 :当 观 测 者 站 着 不 动 时 ,叫 蝉图 4转 过 去 ,属 于 远 离观 测 者 ,形 成 的 波面 如 图 4 所 示 的波 面 A ,观 察 者 单位 时 间 内 接 收 到的 完 全 波 的 个 数减 少 ,观 测 频 率 小于 波 源 频 率 ,故 音调 变 低 ;叫 蝉 转 过 来 属 于 靠 近 观 测 者 ,所 形 成的 波 面 如 图 4 所 示 的 波 面 B ,观 察 者 所 感 知 的9观 测 频 率 大 于 波 源 频 率 ,故 音 调 变 高 .第 二 种 情 况 也 是 如 此 ,只 不 过 观 测 者 还 在做 靠 近 或 远 离 波 源 运 动 ,观 测 者 单 位 时 间 内 接收 到 的 完 全 波 的 个 数 更 多 或 更 少 ,效
