2022年高中物理 回旋加速器教案 人教版二冊

2022年高中物理 回旋加速器教案 人教版二冊一、教學目標1知道回旋加速器的基本構(gòu)造及工作原理2知道回旋加速器的基本用途。3能解決有關(guān)回旋加速器的問題。4通過研究討論使學生體會到成功的快樂。二、重點、難點分析回旋加速器的工作原理是本節(jié)課的教學重點， 解決有關(guān)加速器的問題是教學的難點。 三、教 具：計算機、投影儀、多媒體課件四、教 法：討論與講解相結(jié)合、多媒體輔助教學五、課時安排：1課時六、教學過程（一）引入新課在現(xiàn)代物理學中，為了進一步研究物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)，需要用能量很高的帶電粒子去轟擊原子核。為了使帶電粒子獲得如此高的能量，就必須設(shè)計一個能給帶電粒子加速的裝置-加速器。圖1（二）進行新課教師提出問題：討論：使一個小金屬球獲得較大的速度，怎么辦？點評：學生會設(shè)計出多種方案。如圖1，根據(jù)動能定理：圖2 所以H越大，速度也就越大。如圖2根據(jù)動量定理： Ft=mv，所以作用在小球上的力越大，作用時間越長，速度也就越大。圖3點評：教師對學生的方案要給與肯定，使學生體驗到成功的喜悅。問題1如何使一個帶電的微粒獲得速度（能量）？學生回答：利用加速電場給帶電粒子加速如圖3?！景鍟坑蓜幽芏ɡ韱栴}2.如何使一個帶電粒子獲得很大的速度(能量)?點評:學生同樣會設(shè)計出多種方案,如: 增大加速電壓；使微粒的核質(zhì)比增大，等等。問題3.帶電粒子一定，即q/m一定，要使帶電粒子獲得的能量增大，可采取什么方法？問題4.實際所加的電壓，能不能使帶電粒子達到所需要的能量？（不能）怎么辦？圖【板書】多級加速投影如圖4。帶電粒子增加的動能為分析：方法可行，但所占的空間范圍大。能不能在較小的范圍內(nèi)實現(xiàn)多級加速呢？引導學生讀書：1932年美國物理學家勞倫斯發(fā)明了回旋加速器，從而解決了這一問題?！景鍟康诹?jié) 回旋加速器（如圖5）1構(gòu)造：利用電場對帶電粒子的加速作用和磁場對運動電荷的偏轉(zhuǎn)作用來獲得高能粒子。圖工作原理：磁場的作用：帶電粒子以某一速度垂直磁場方向進入勻強磁場時，只在洛倫茲力作用下做勻速圓周運動，其中周期和速率與半徑無關(guān)。使帶電粒子每次進入D型盒中都能運動相等的時間（半個周期）后，平行于電場方向進入電場中加速。電場的作用：回旋加速器的兩個D型盒之間的窄縫區(qū)域存在周期性變化的并垂直于兩個D型盒直徑的勻強電場，加速就是在這個區(qū)域完成的。交變電壓：為了保證每次帶電粒子經(jīng)過狹縫時均被加速，使之能量不斷提高，要在狹縫處加一個與帶電粒子在型盒中運動周期相同的交變電壓。提問：在加速區(qū)有沒有磁場？對帶電粒子加速有沒有影響？離子所能獲得的最大速度與什么因素有關(guān)系？可見帶電粒子獲得的最大能量與D型盒半徑有關(guān)。（三）鞏固練習1質(zhì)量為m、帶電量為q的帶電粒子在回旋加速器中間AO處由靜止釋放，經(jīng)AOAO處的電場加速后進入磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中做圓周運動，設(shè)電場的加速電壓為U，則粒子第一次做勻速圓周運動的軌道半徑R0= ，周期T= 。2在回旋加速器中，如果兩個D型盒不是分別接在高頻交流電源的兩極上，而是接在直流的兩極上，那么帶電粒子能否被加速？請說明理由，并在圖中畫出粒子的運動軌跡（至少畫兩個周期）（四）布置作業(yè)：1仔細閱讀教材；2自學課本185頁閱讀材料七、教學設(shè)計說明回旋加速器是現(xiàn)代高能物理研究中所需的重要儀器，為進一步研究物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)作出了貢獻。但它也有不利的一面。因為在粒子能量很高的情況下，它運動的速度接近光速，按照愛因斯坦的狹義相對論，這時粒子的質(zhì)量也將發(fā)生變化，從而使粒子在磁場中回旋一周的時間發(fā)生變化，又使電場的頻率不再跟粒子運動的頻率一致，這也就破壞了加速器的工作條件，因此要進一步提高粒子的能量就必須采取其他的加速方法。希望學生掌握好現(xiàn)在的基礎(chǔ)知識，將來能研究出更切合實際的加速器。