回旋加速器物理教案

1、回旋加速器物理教案 教學(xué)目標(biāo) 知識目標(biāo) 1、知道回旋加速器的基本構(gòu)造和加速原理 2、了解加速器的基本用途 能力目標(biāo) 通過由直線加速器遷移到回旋加速器的教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力，開闊學(xué)生解決問題的思路 情感目標(biāo) 通過介紹我國高能粒子加速器北京正負(fù)電子對撞機(jī)的研制，培養(yǎng)民族自豪感，激發(fā)同學(xué)們學(xué)習(xí)科學(xué)報(bào)效祖國的熱情 教學(xué)建議 教材分析 本節(jié)重點(diǎn)是回旋加速器的加速原理在通過前面帶電粒子在磁場中的運(yùn)動規(guī)律的學(xué)習(xí)，學(xué)生通過反復(fù)習(xí)電場的相關(guān)知識后在理解本節(jié)知識時(shí)比較容易，需要強(qiáng)調(diào)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(yùn)動周期相同 2、當(dāng)粒子加速到接近光速時(shí)，加速粒子就不可能

2、了 教法建議 由于前面已經(jīng)學(xué)習(xí)了帶電粒子在磁場中的運(yùn)動規(guī)律，因此本節(jié)內(nèi)容在教法上可以通過復(fù)習(xí)相關(guān)的電場知識后在，讓學(xué)生思考想象加速器的原理，最后得出回旋加速器原理 在講解時(shí)，教師可以通過介紹中國高能粒子加速器北京正負(fù)電子對撞機(jī)的開發(fā)以及研制過程，激發(fā)學(xué)生的民族自豪感，培養(yǎng)學(xué)生的愛國主義熱情。 教學(xué)設(shè)計(jì)方案 回旋加速器 一、素質(zhì)教育目標(biāo) （一）知識教學(xué)點(diǎn) 1、知道回旋加速器的基本構(gòu)造和加速原理 2、了解加速器的基本用途 （二）能力訓(xùn)練點(diǎn) 通過由直線加速器遷移到回旋加速器的教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力，開闊學(xué)生解決問題的思路 （三）德育滲透點(diǎn) 介紹我國高能粒子加速器北京正負(fù)電子對撞機(jī)，培養(yǎng)民族

3、自豪感，激發(fā)同學(xué)們學(xué)習(xí)科學(xué)報(bào)效祖國的熱情 （四）美育滲透點(diǎn) 用優(yōu)美的語言介紹我國高能粒子加速器的構(gòu)造原理，用嚴(yán)密的推理，解釋回旋加速器的工作原理，讓學(xué)生充分體會物理教學(xué)的語言美及推理過程的邏輯美 二、學(xué)法引導(dǎo) 1、教師通過復(fù)習(xí)提問法導(dǎo)入，創(chuàng)設(shè)物理情境啟發(fā)學(xué)生思考討論，總結(jié)規(guī)律 2、學(xué)生復(fù)習(xí)電場知識，積極思考想象，在教師指導(dǎo)下推導(dǎo)，總結(jié)回旋加速器的工作原理和規(guī)律 三、重點(diǎn)難點(diǎn)疑點(diǎn)及解決辦法 1、重點(diǎn) 回旋加速器的加速原理 2、難點(diǎn) 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(yùn)動周期相同 3、疑點(diǎn) 當(dāng)粒子加速到接近光速時(shí)，加速粒子就不可能了 4、解決辦法 應(yīng)用上節(jié)學(xué)習(xí)的粒子在磁場中運(yùn)動半

4、徑和周期公式，著力講清回旋加速器加速帶電粒子的原理 四、課時(shí)安排 1課時(shí) 五、教具學(xué)具準(zhǔn)備 回旋回速器掛圖 六、師生互動活動設(shè)計(jì) 教師先復(fù)習(xí)提問電場知識導(dǎo)入，通過設(shè)問讓學(xué)生思考想象出回旋加速器原理，在教師指導(dǎo)下，學(xué)生分析、討論、總結(jié)規(guī)律，再通過例題講解加深理解課外組織學(xué)生討論粒子運(yùn)動半徑不變的加速器原理 七、教學(xué)步驟 （一）明確目標(biāo) （略） （二）整體感知 本節(jié)課講述帶電粒子在磁場中運(yùn)動在高科技領(lǐng)域中的一個(gè)具體運(yùn)用，首先要引導(dǎo)同學(xué)們從直線加速器遷移到回旋加速器，然后分析回旋加速器的加速過程，從而理解它的加速原理，最后比較直線加速器和回旋加速器的優(yōu)缺點(diǎn) （三）重點(diǎn)、難點(diǎn)的學(xué)習(xí)與目標(biāo)完成過程 1、

5、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(xué)生充分討論）可采取多級加速的辦法，經(jīng)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(xué)生展開想象） 2、回旋加速器 利用帶電粒子在磁場中作圓周運(yùn)動的特點(diǎn)，可使帶電粒子回旋，為使粒子每經(jīng)過兩極板時(shí)都得到加速，極板間需接上一個(gè)交變電壓，每加速粒子一次，帶電粒子運(yùn)動速率和運(yùn)動半徑都會增加，它運(yùn)動的周期會變化嗎？所接在兩極

6、板間的交變電壓的周期t等于多少呢？ （讓學(xué)生回答） 請同學(xué)們討論：加速粒子的最終能量由哪些因素決定？ 當(dāng)帶電粒子速度最大時(shí)，其運(yùn)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(yīng)盡可能增大磁感應(yīng)強(qiáng)度b和加速器的半徑 請同學(xué)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(guān)呢？ 3、回旋加速器和直線加速器的比較 介紹我國正、負(fù)電子對撞機(jī) （四）總結(jié)、擴(kuò)展 本節(jié)課我們學(xué)習(xí)了回旋回速器的加速原理，希望同學(xué)們將來在工作和生活中遇到實(shí)際問題時(shí)，要開闊思路，注意知識的遷移和綜合運(yùn)用 八、布置作業(yè) 1、1989年初，我國投入運(yùn)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