回旋加速器教学设计

回旋加速器教学设计Cyclotron teaching design

回旋加速器教学设计

前言：小泰温馨提醒，物理学是研究物质运动最一般规律和物质基本结构的学科。作为自然科学的带头学科，物理学研究大至宇宙，小至基本粒子等一切物质最基本的运动形式和规律，因此成为其他各自然科学学科的研究基础。理论结构充分地运用数学作为自己的工作语言，以实验作为检验理论正确性的唯一标准，是当今最精密的一门自然科学学科。本教案根据物理课程标准的要求和针对教学对象是高中生群体的特点，将教学诸要素有序安排，确定合适的教学方案的设想和计划、并以启迪发展学生智力为根本目的。便于学习和使用，本文下载后内容可随意修改调整及打印。

教学目标

知识目标

1、知道的基本构造和加速原理．

2、了解加速器的基本用途．通过由直线加速器迁移到的教学，培养学生解决实际问题的能力，开阔学生解决问题的思路．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．教学建议本节重点是的加速原理．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．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

一、素质教育目标

（一）知识教学点

1、知道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，总结的工作原理和规律．

三、重点·难点·疑点及解决办法

1、重点

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，然后分析的加

速过程，从而理解它的加速原理，最后比较直线加速器和的优缺点．

（三）重点、难点的学习与目标完成过程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、

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、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、

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

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