高二物理选修3-1《回旋加速器》教学设计教学目标一、知识目标：1．知道回旋加速器的基本构造和加速原理。2．知道加速器的基本用途。二、能力目标：通过学生对回旋加速器设计思想的讨论和原理图的构想的讨论，开发学生的思维能力和创新能力。三、德育目标：通过对回旋加速器又一个科研成果在技术中应用的典型事例的学习，使学生更进一步认识到科学研究在推动人类技术进步中的重要作用。重难点分析1.简单介绍直线加速器的构造、原理和问题。教材中图16－29是直线加速器的示意图，粒子在每一级“＋”、“－”间被加速，在各级之间有金属圆筒容纳粒子进行匀速运动。由于粒子的速度越来越大，在相同的时间里所运动的路程越来越大，容纳粒子运动的金属圆筒也要越来越长。若干个圆筒排列下来，加速装置所需的长度很大，技术上不好解决。2.保留多级加速的设想，把原来粒子在金属圆筒中的匀速直线运动改变为匀速圆周运动，是回旋加速器的基本思路。由于运动电荷在磁场中做匀速圆周运动，可以在粒子运动的平面上加上垂直的匀强磁场，是粒子在这个平面上做匀速圆周运动。由与半径与速度成正比，随着粒子运动速度的增加，粒子的运动半径也增加。由于粒子做匀速圆周运动的周期与速度无关，保证了粒子在两级加速之间运动的时间相等。(配用课件：回旋加速器原理)3.本节从知识上已经运用了带电粒子在电场中被加速，在磁场做匀速圆周运动。首先可以把带电粒子在电场中和在磁场中的受力情况、运动情况进行对比。并做一些相应的练习。电场力洛伦兹力作用对象静止或运动电荷运动电荷力的大小fe=qE与电荷运动速度无关Fm=qvB与电荷运动速度有关力的方向与电场E平行正电荷受的电场力与E方向相同负电荷受的电场力与E方向相反与速度v垂直、与磁场B垂直先要区别正、负电荷而后用左手定则判定作用效果可改变速度大小、方向可对运动电荷做功，改变电只改变速度方向，不改变速度大小用心爱心专心荷动能不对运动电荷做功，电荷动能不变垂直进入匀强磁场中做抛物线运动电荷速度大小、方向都改变做匀速圆周运动电荷速度大小不变、方向变课题引入1.提出问题：在现代科学技术中，为了得到高能量的粒子，怎样使它们的速度增加上去？回答是利用电场加速，Uq＝△Ek。2.由于设备问题，很难得到很高的电压，因此必须象接力赛一样，一级一级的逐渐的加速，这就是直线加速器。由于直线加速器占地很大，人们想到利用磁场的偏转作用，让粒子回旋，引出了回旋加速器。教具：计算机多媒体课件学法引导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．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．新课教学：●引入新课在现代物理学中，为了进一步研究物质的微观结构，需要能量很高的带电粒子去轰击原子核，为了使带电粒子获得如此高的能量，就必须设计一个能给带电粒子加速的装置——加速器．【板书】第六节回旋加速器●进行新课教师提出问题：问题：1．用什么方法可把带电粒子加速？学生回答：利用加速电场给带电粒子加速．【板书】由动能定理W=ΔEk采取什么方法？问题3．实际所加的电压，能不能使带电子达到所需要的能量？(不能)怎么办？用心爱心专心【板书】多极加速投影qU=qU1＋qU2＋…＋qUn=q(U1＋U2＋U3＋…＋Un)分析：方法可行，但所占的空间范围大，能不能在较小的范围内实现多级加速呢？1932年美国物理学家劳伦斯发明了回旋加速器解决了这一问题．【板书】回旋加速器1．构造：利用电场对带电粒子的加速作用和磁场对运动电荷的偏转作用来获得高能粒子的．2．工作原理：(1)磁场的作用：带电粒子以某一速度垂直磁场方向进入匀强磁场时，只在洛仑兹力作用下做匀速圆周运动，其中周期和速率与半径无关．使带电粒子每次进入D形盒中都能运动相等时间(半个周期)后，平行于电场方向进入电场中加速．(2)电场的作用：回旋加速器的两个D形盒之间的窄缝区...
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