“多普勒你效應(yīng)”演示實驗的改進(jìn)

楊云

《普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實驗教科書（選修3-4）》第十二章第5節(jié)講述了多普勒效應(yīng)，在教材中對多普勒現(xiàn)象和原理只作了一般性的說明，同時教材中對多普勒現(xiàn)象的演示實驗，在實際教學(xué)中不易操作且效果不明顯。老師在講授時只能通過一些例子、現(xiàn)象加以說明，也只要求學(xué)生記住這些現(xiàn)象和原理，而沒有好的實驗加以直觀教學(xué)，造成教與學(xué)的效果都不太理想。筆者認(rèn)為，如果能夠演示一些“簡單易行的實驗”，就一定會取得更佳的效果。下面，筆者就怎樣對多普勒效應(yīng)進(jìn)行演示提出看法。

三、演示操作

第一種情形：接通電子蜂鳴器電源，接著搖動萬用轉(zhuǎn)盤，電子蜂鳴器鳴響著做圓周運動，觀察者（人耳）在聲源轉(zhuǎn)動平面附近可聽到清晰的音調(diào)做周期性的變化。為了能聽到周期性變化的音調(diào)轉(zhuǎn)速不宜太快，一般控制在60～90轉(zhuǎn)/分范圍。

第二種情形：這是另一種極端情形，觀察者（人耳）在聲源轉(zhuǎn)動平面的軸線附近（觀察者蹲下來，耳朵在萬用轉(zhuǎn)盤軸線處垂線附近）。這時電子蜂鳴器的鳴響和運動如前，但分辨不出音調(diào)的變化，因為這時聲源與觀察者的距離沒有變化，聲源在二者邊線上的速度為零，不會產(chǎn)生多普勒效應(yīng)。

第三種情形：這是一種普遍情形，即觀察者（人耳）既不在轉(zhuǎn)動平面附近，又不在轉(zhuǎn)軸附近，其他實驗條件不變，仍可聽到周期性的音調(diào)變化。因為，不難想象，這時聲源與觀察者的距離是周期性變化的，聲源速度在聲源和觀察者連線方向上的分量是周期性變化的。

通過上述三種情形的演示，學(xué)生更容易明確什么是多普勒效應(yīng)及產(chǎn)生多普勒效應(yīng)的條件。更重要的是由此能激發(fā)學(xué)生的好奇心，培養(yǎng)學(xué)生的探究精神和合作意識，并由此引入新的內(nèi)容。例如，問學(xué)生，多普勒定位人造衛(wèi)星的軌道在子午面附近好，還是靠近赤道好？又如，問學(xué)生，宇宙膨脹的觀測證據(jù)是“譜線紅移”，你對此怎樣理想？并且讓學(xué)生在課外通過查閱資料和上網(wǎng)查詢來回答上述的問題。這樣既能讓學(xué)生掌握相關(guān)的物理知識，又能激發(fā)學(xué)生的好奇心和培養(yǎng)學(xué)生的探究精神。教學(xué)實踐表明，由一個基礎(chǔ)物理實驗向前沿輻射，深受學(xué)生的歡迎。

在教學(xué)實踐中，課外活動中演示多普勒效應(yīng)，因陋就簡，可將“鴿哨”（一種帶在鴿子腹部的哨子，鴿子飛行時，氣流通過而鳴響）固定在倒立的自行車（坐墊置于地面）上完成上述演示，也同樣能取得好的效果。