关于回旋加速器一课的教学设计与反思

关于回旋加速器一课的教学设计与反思

一、教材分析

本节课既联系了高一的圆周运动的知识，又承接了带电粒子在电场中加速和在磁场中偏转的运动规律，综合应用以上理论知识对直线加速器和回旋加速器的工作原理进行分析，并对其发明历史背景和应用做了一定的介绍和阐述。

二、学生分析

回旋加速器是一种高科技仪器，学生对其原理和应用的的掌握充满期待，且学生对电场和磁场对带电粒子的作用已经有所了解和掌握，由于学生为我校普通班学生，故本节课主要目的是培养学生对物理学习的兴趣和对科学的向往．三、教学目标

1．知识与技能

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．

③通过演示教学培养学对比、类比和综合分析问题的能力2．过程与方法

①通过本节教学，使学生能由直线加速器的工作原理逐步

迁移到回旋加速器．

②通过多媒体展示和教具演示，使学生能够在轻松愉快的

环境中直观形象地接受知识．

③通过设置的问题，引爆学生思维，展开讨论，在此过程

中升华学生的知识和思维．

④通过回旋加速器的应用讲解，让学生初步了解现代科

技，并在此基础上培养学生的学习兴趣和对科技的憧憬．

3．情感、态度和价值观

①通过介绍我国的四台加速器和世界最大的加速器，培养

民族自豪感和对科学的向往．

②通过讲解加速器的工作原理，培养学生分析问题、解决

问题的科学严谨的态度．

③通过介绍加速器应用，培养学生学习科学，使用科技来

解决社会现实问题的态度，并初步形成对社会的责任感，激发同学们学习科学报效祖国的热情．

四、重点难点疑点

1、重点

回旋加速器的加速原理．

2、难点

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．

②两种计算回旋加速器加速后粒子最大动能的表达式

的区别与联系．

3、疑点

直线加速器和回旋加速器哪个更重要．

五、教学用具

弓箭玩具枪多媒体课件

六、教学过程设计

教学过程：教师先由宏观“炮弹”的发射介绍引入微观“炮弹”—带电粒子的发射装置加速器；由电场和磁场对带电粒子的作用入手引出直线加速器；由直线加速器遇到的困难再引出回旋加速器；接着重点讲解回旋加速器的工作原理及其相关的一些重要重要知识点；最后介绍加速器应用中的三个方面，从而提升学生的学习兴趣和对科学的向往。

七、教学方法

讲授法展示法讨论法演示法

八、教学过程

1．引入新课

①利用手抛粉笔、弓射箭和枪射子弹来演示宏观“炮弹”的发射装置—发射器

②利用多媒体，再次展示一些宏观“炮弹”的发射装置，从而引入微观“炮弹”—带电粒子的发射装置加速器

2．新课教学

2.1直线加速器

师：先请同学们思考：

①电场对带电粒子的作用？

②磁场对带电粒子的作用？

生：电场对带电粒子有加速和偏转的作用

师：请同学们自己设计一个加速质子的装置

生(在草稿本上设计)师（巡视观察学生的设计）

师：多媒体展示自己的设计

生：与老师对比

师：若极板间电压为U ，则粒子获得的动能是多少？

生：草稿本上自作并与周围同学互对答案

师： 由于电压的限制，一次加速后粒子获得的能量较小，如

何获得较大的能量呢，大家讨论一下如何解决这一问题？

生：（讨论）

师：举一实际生活中的例子（向山上运送砖块），启发学生

来作答

生：多对极板加速

师：很好（多媒体展示）

+ q m _

qU mv E k ==22

1

若极板间电压为U ，则有n 对极板加速后粒子获得的动能又

是多少？

生： 师: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,是不是？

生：是

师：这类加速器固然有其优点，但它的设备一字儿排开，占

地面积大，能不能有办法解决这一问题？

生（讨论）

师：提示（多媒体展示一种方案，然后逐步过渡）

2.2 回旋加速器

师：

（引导）如果只用一个电场，带电粒子经过加速后还会

E

K =nqU

再次返回，那就好了．用什么方法能使粒子自动返回呢？生：外加磁场！利用带电粒子在匀强磁场中作圆周运动的特点，可使它重返电场，再次加速．

师：好，这确是个巧妙的构想！

师：下面就让我们按着这条思路，来具体分析一下工作原理．（动画展示）

师：（深入分析）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，电源交替变化一周，粒子被加速两次，并恰好回旋一周，这正是确保加速器正常运行的同步条件．

带电粒子运动的周期(T)＝交变电压的周期（T）

生：带电粒子的运动轨迹是条半径越来越大的螺旋线。

师：（分析）根据带电粒子在匀强磁场中运动的半径公式R=mv ／Bq，随着粒子不断加速，它的速度越来越大，半径也相应增大。

师：多媒体展示回旋加速其模型

师：关于回旋加速原理的一些考点

1、粒子在回旋加速器中的回旋周期于加在狭缝间的高频电压的周期

2、粒子每经过一个周期，被电场加速次

3、带电粒子每经电场加速一次，增加的动能为

4、粒子每经过一个周期，增加的动能为

5、最大旋转半径最大动能

师：劳伦斯简介

1929年，劳伦斯发明了后来被称为回旋加速器的“原子击破器”，1932年建成世界第一台回旋加速器。这是一种有奇特效能的能够加速带电粒子的装置。以后逐渐加大尺寸，在许多地方建成了一系列回旋加速器，致使他在加利福尼亚州伯克利的辐射实验室成为世界物理学家参观学习的基地。

劳伦斯还大力宣传推广用加速器中产生的放射性同位素或中子来治疗癌症等疑难病。由于在回旋加速器及其应用技术方面的成就，劳伦斯获得1939年度诺贝尔物理奖。

生（阅读并体会科学家的探索精神）

师（多媒体展示劳伦斯回旋加速器图，并介绍我国四大加速器：兰州、北京、合肥和上海）

师：介绍世界上最大的加速器—欧洲大型强子对撞机（LHC）是世界上最大的粒子加速器，建于瑞士和法国边境地区地下100米深处的环形隧道中，隧道全长26.659公里。大型强子