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      回旋加速器物理教案

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      教學目標

      知識目標

      1、知道回旋加速器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回旋加速器的教學,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,最后得出回旋加速器原理.

      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

      回旋加速器

      一、素質教育目標

      (一)知識教學點

      1、知道回旋加速器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回旋加速器的教學,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,解釋回旋加速器的工作原理,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,總結回旋加速器的工作原理和規律.

      三、重點·難點·疑點及解決辦法

      1、重點

      回旋加速器的加速原理.

      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,著力講清回旋加速器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回旋加速器原理,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、回旋加速器

      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、回旋加速器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

      1、1989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、回旋加速器

      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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