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回旋加速器

回旋加速器


教學目標 
知識目標
1、知道的基本構造和加速原理.
2、了解加速器的基本用途.

能力目標
通過由直線加速器遷移到的教學,培養學生解決實際問題的能力,開闊學生解決問題的思路.

情感目標
通過介紹我國高能粒子加速器——北京正負電子對撞機的研制,培養民族自豪感,激發同學們學習科學報效祖國的熱情.


 
 教學建議

教材分析
本節重點是的加速原理.在通過前面帶電粒子在磁場中的運動規律的學習,學生通過反復習電場的相關知識后在理解本節知識時比較容易,需要強調的是:
1、加速電場的平行極板接的是交變電壓,且它的周期和粒子的運動周期相同.
2、當粒子加速到接近光速時,加速粒子就不可能了.

教法建議
由于前面已經學習了帶電粒子在磁場中的運動規律,因此本節內容在教法上可以通過復習相關的電場知識后在,讓學生思考想象加速器的原理,最后得出原理.
在講解時,教師可以通過介紹中國高能粒子加速器——北京正負電子對撞機的開發以及研制過程,激發學生的民族自豪感,培養學生的愛國主義熱情。

 

教學設計方案

一、素質教育目標

(一)知識教學點

1、知道的基本構造和加速原理.

2、了解加速器的基本用途.

(二)能力訓練點

通過由直線加速器遷移到的教學,培養學生解決實際問題的能力,開闊學生解決問題的思路.

(三)德育滲透點

介紹我國高能粒子加速器——北京正負電子對撞機,培養民族自豪感,激發同學們學習科學報效祖國的熱情.

(四)美育滲透點

用優美的語言介紹我國高能粒子加速器的構造原理,用嚴密的推理,解釋的工作原理,讓學生充分體會物理教學的語言美及推理過程的邏輯美.

二、學法引導

1、教師通過復習提問法導入  ,創設物理情境啟發學生思考討論,總結規律.

2、學生復習電場知識,積極思考想象,在教師指導下推導,總結的工作原理和規律.

三、重點·難點·疑點及解決辦法

1、重點

的加速原理.

2、難點

加速電場的平行極板接的是交變電壓,且它的周期和粒子的運動周期相同.

3、疑點

當粒子加速到接近光速時,加速粒子就不可能了.

4、解決辦法

應用上節學習的粒子在磁場中運動半徑和周期公式,著力講清加速帶電粒子的原理.

四、課時安排

1課時

五、教具學具準備

回旋回速器掛圖

六、師生互動活動設計

教師先復習提問電場知識導入  ,通過設問讓學生思考想象出原理,在教師指導下,學生分析、討論、總結規律,再通過例題講解加深理解.課外組織學生討論粒子運動半徑不變的加速器原理.

七、教學步驟 

(一)明確目標

(略)

(二)整體感知

本節課講述帶電粒子在磁場中運動在高科技領域中的一個具體運用,首先要引導同學們從直線加速器遷移到,然后分析的加速過程,從而理解它的加速原理,最后比較直線加速器和的優缺點.

(三)重點、難點的學習與目標完成過程

1、直線加速器
我們知道電場可以對帶電粒子加速,如果加速電壓為u,帶電粒子電量為q.帶電粒子從靜止可加速到能量 ,由于電壓的限制,所以一次加速后粒子獲得的能量較小,如何獲得較大的能量呢?(讓學生充分討論.)可采取多級加速的辦法,經過幾次加速后粒子的能量 ,所以直線加速器可使粒子獲得足夠大的能量.但它占地面積太大,能否既讓帶電粒子多次加速,獲得較高能量,又盡可能減少占地面積呢?(讓學生展開想象)

2

利用帶電粒子在磁場中作圓周運動的特點,可使帶電粒子回旋,為使粒子每經過兩極板時都得到加速,極板間需接上一個交變電壓,每加速粒子一次,帶電粒子運動速率和運動半徑都會增加,它運動的周期會變化嗎?所接在兩極板間的交變電壓的周期T等于多少呢?

(讓學生回答

請同學們討論:加速粒子的最終能量由哪些因素決定?

當帶電粒子速度最大時,其運動半徑也最大,即 ,即 ,再由動能定理得: ,所以要提高加速粒子最后的能量,應盡可能增大磁感應強度B和加速器的半徑 .

請同學們課后思考,為什么帶電粒子加速后的能量與加速電壓無關呢?

3、和直線加速器的比較

介紹我國正、負電子對撞機.

(四)總結、擴展

本節課我們學習了回旋回速器的加速原理,希望同學們將來在工作和生活中遇到實際問題時,要開闊思路,注意知識的遷移和綜合運用.

八、布置作業 

11989年初,我國投入運行的高能粒子加速器可把電子的能量加速到2.8GeV,若每級的加速電壓 V,需采用幾級加速器?

九、板書設計 

一、直線加速器

1、單級加速

2、多級加速

二、

1、交變的加速電壓周期T

2、多次回旋加速后的能量

三、直線加速器與回旋回速器比較

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