回旋加速器

教学目标 知识目标 　　1、知道回旋加速器的基本构造和加速原理． 　　2、了解加速器的基本用途． 能力目标 　　通过由直线加速器迁移到回旋加速器的教学，培养学生解决实际问题的能力，开阔学生解决问题的思路． 情感目标 　　通过介绍我国高能粒子加速器——北京正负电子对撞机的研制，培养民族自豪感，激发同学们 学习 科学报效祖国的热情．    教学建议 教材分析 　　本节重点是回旋加速器的加速原理．在通过前面带电粒子在磁场中的运动规律的 学习 ，学生通过反复习电场的相关知识后在理解本节知识时比较容易，需要强调的是： 　　1、加速电场的平行极板接的是交变电压，且它的周期和粒子的运动周期相同． 　　2、当粒子加速到接近光速时，加速粒子就不可能了． 教法建议 　　由于前面已经 学习 了带电粒子在磁场中的运动规律，因此本节内容在教法上可以通过复习相关的电场知识后在，让学生思考想象加速器的原理，最后得出回旋加速器原理． 在讲解时，教师可以通过介绍中国高能粒子加速器——北京正负电子对撞机的开发以及研制过程，激发学生的民族自豪感，培养学生的爱国主义热情。   教学设计方案 回旋加速器 一、素质 教育 目标 （一）知识教学点 　　1、知道回旋加速器的基本构造和加速原理． 　　2、了解加速器的基本用途． （二）能力训练点 　　通过由直线加速器迁移到回旋加速器的教学，培养学生解决实际问题的能力，开阔学生解决问题的思路． （三）德育渗透点 　　介绍我国高能粒子加速器——北京正负电子对撞机，培养民族自豪感，激发同学们 学习 科学报效祖国的热情． （四）美育渗透点 　　用优美的语言介绍我国高能粒子加速器的构造原理，用严密的推理，解释回旋加速器的工作原理，让学生充分体会 物理 教学的语言美及推理过程的逻辑美． 二、学法引导 　　1、教师通过复习提问法导入，创设 物理 情境启发学生思考讨论，总结规律． 　　2、学生复习电场知识，积极思考想象，在教师指导下推导，总结回旋加速器的工作原理和规律． 三、重点·难点·疑点及解决办法 1、重点 　　回旋加速器的加速原理． 2、难点 　　加速电场的平行极板接的是交变电压，且它的周期和粒子的运动周期相同． 3、疑点 　　当粒子加速到接近光速时，加速粒子就不可能了． 4、解决办法 　　应用上节 学习 的粒子在磁场中运动半径和周期公式，着力讲清回旋加速器加速带电粒子的原理． 四、课时安排 　　1课时 五、教具学具准备 　　回旋回速器挂图 六、师生互动活动设计 　　教师先复习提问电场知识导入，通过设问让学生思考想象出回旋加速器原理，在教师指导下，学生分析、讨论、总结规律，再通过例题讲解加深理解．课外组织学生讨论粒子运动半径不变的加速器原理． 七、教学步骤 （一）明确目标 （略） （二）整体感知 　　本节课讲述带电粒子在磁场中运动在高科技领域中的一个具体运用，首先要引导同学们从直线加速器迁移到回旋加速器，然后分析回旋加速器的加速过程，从而理解它的加速原理，最后比较直线加速器和回旋加速器的优缺点． （三）重点、难点的 学习 与目标完成过程 1、直线加速器 　我们知道电场可以对带电粒子加速，如果加速电压为 u ，带电粒子电量为 q ．带电粒子从静止可加速到能量 ，由于电压的限制，所以一次加速后粒子获得的能量较小，如何获得较大的能量呢？（让学生充分讨论．）可采取多级加速的办法，经过几次加速后粒子的能量 ，所以直线加速器可使粒子获得足够大的能量．但它占地面积太大，能否既让带电粒子多次加速，获得较高能量，又尽可能减少占地面积呢？（让学生展开想象） 2、回旋加速器 　　利用带电粒子在磁场中作圆周运动的特点，可使带电粒子回旋，为使粒子每经过两极板时都得到加速，极板间需接上一个交变电压，每加速粒子一次，带电粒子运动速率和运动半径都会增加，它运动的周期会变化吗？所接在两极板间的交变电压的周期 T 等于多少呢？ （让学生回答 ） 　　请同学们讨论：加速粒子的最终能量由哪些因素决定？ 　　当带电粒子速度最大时，其运动半径也最大，即 ，即 ，再由动能定理得： ，所以要提高加速粒子最后的能量，应尽可能增大磁感应强度 B 和加速器的半径 ． 　　请同学们课后思考，为什么带电粒子加速后的能量与加速电压无关呢？ 3、回旋加速器和直线加速器的比较 　　介绍我国正、负电子对撞机． （四）总结、扩展 　　本节课我们 学习 了回旋回速器的加速原理，希望同学们将来在工作和生活中遇到实际问题时，要开阔思路，注意知识的迁移和综合运用． 八、布置作业 　　1、1989年初，我国投入运行的高能粒子加速器可把电子的能量加速到2.8GeV，若每级的加速电压 V，需采用几级加速器？ 九、 板书设计 一、直线加速器 　　1、单级加速 　　2、多级加速 二、回旋加速器 1、交变的加速电压周期 T 　　 2、多次回旋加速后的能量 　　 三、直线加速器与回旋回速器比较