回旋加速器教学设计.doc

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1、.3.6教学设计——回旋加速器人教版选修3-1第三章第6节一、教材分析本节教材是从学生已经学过的知识入手,先简单介绍直线加速器的设想,提出不足,进而引出回旋加速器,分析其工作原理,并简单介绍回旋加速器的结构。通过对比多级直线加速器和回旋加速器的优缺点,显示科学发展的规律和发展的方向,引导学生思维,开阔学生思路,强化学生探索意识,激发学生学习兴趣。二、学情分析学生对电场和磁场的相关知识有了一定的了解,能够通过自己的分析探索带电粒子的加速原理,进而得到回旋加速器的基本构造。根据本节课内容特点和学生现状,采取探究学习的方法,锻炼学生的探索创新能力、分析解决问题能力,升华情感态

2、度和价值观。具体教学策略是首先提出实际问题,激发学生的学习兴趣,引导学生分析问题,激发学生的思维,结合所学知识提出解决问题的方案,最后达到解决问题的目的,让学生体验成功的喜悦,树立科学探索精神。三、教学目标1.知识与技能a.知道回旋加速器的基本构造和加速原理。b.知道加速器的基本用途;c.通过情景设置,培养学分析实际问题、解决实际问题的能力;d.通过师生、生生思维碰撞,开阔学生,思维锻炼学生的创新意识...2.过程与方法通过问题提出,结合所学知识,引导学生探究,最后达到知道加速器的基本结构和加速原理的教学目的,让学生体会研究、设计新仪器的思路。3.情感态度和价值观

3、a.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,激发学生的学习兴趣;b.体验探究乐趣,激发创新意识。一、教学重难点教学重点:回旋加速器的构造和加速原理;教学难点:交变电压的周期和粒子的运动周期相同。二、教学方法预习检测、教师引导、课堂交流讨论三、教学过程预习任务回顾:1.阅读课本101页至102页回旋加速器相关内容;2.完成《新新学案》大册子87页预习内容填空。一、预习情况交流:1.为什么要对带电微粒进行加速?答:认识原子核内部结构的需要,加速粒子充当“炮弹”;追问:原子核由带正电的质子和不带电的中子组成,为什么质子和质子之间没有因为斥力而解散呢?..

4、目的:引导学生回答出强相互作用,并复习四种基本相互作用。2.对带电微粒进行加速,选用电场还是磁场?答:选用电场。因为洛伦兹力对运动电荷不做功追问:为什么洛伦兹力对运动电荷不做功?目的:引导学生回忆左手定则。3.如何实现带电粒子在电场中的加速,请画出示意图并计算粒子获得的动能?(假设已知、、、、、)此处邀请学生上黑板演板并由学生直接讲解。答:电场中加速的示意图如下:单级加速多级加速单级加速:多级加速:4.采用电场对带电粒子进行加速遇到的问题?答:单级加速无法实现较高电压;多级加速占据空间很大。此处给学生一组资料,让学生感知单级和多级加速遇到的问题。相关资料受到高压设备及绝

5、缘的限制,加速电压不能过高,导致一次加速的方式能得到的带电粒子能量较低。譬如加速电压为2万伏特,质子由静止开始加速,其最终获得的能量只有()。..莱泼正负电子对撞机位于瑞士日内瓦与法国交界处,是一个建于地表下50至170米深,周长27公里,直径3.8米的圆环形通道,该工程由14个国家共同投资建设.附:北京正负电子对撞机(BEPC)是世界八大高能加速器中心之一,是我国第一台高能加速器,也是高能物理研究的重大科技基础设施;由长202米的直线加速器、输运线、周长240米的圆型加速器(也称储存环)、高6米重500吨的北京谱仪和围绕储存环的同步辐射实验装置等几部分组成,外型象一只

6、硕大的羽毛球拍。北京正负电子对撞机是当时世界上唯一在轻子和粲粒子产生阈附近研究粲物理的大型正负电子对撞实验装置,也是该能区迄今为止亮度最高的对撞机。本段资料的主要任务是让学生了解我国加速器的发展情况,增强国家认同和民族自豪感。5.如何解决上述问题?答:磁场偏转、电场加速,制作出回旋加速器。追问:磁场和电场应该分开,还是共存在同一区域?目的:为后续讲解回旋加速器的结构做铺垫。6.回旋加速器的构造及运行方式?..本问题中先由教师提问,学生回答回旋加速器的结构。再由教师引导学生,得到回旋加速器的运行方式。7.回旋加速器遇到的问题及解决策略?答:粒子能量达到25—30MeV后,

7、很难再加速。粒子受到狭义相对论质速关系的约束,影响运动周期。解决策略:回归直线加速。此问题,回旋加速器遇到的问题学生很容易在书上找出答案,但是解决策略则需要学生思考,基本能得出两种答案:1.调整电场变化的周期,使电场变化的周期与粒子在磁场中运动的周期始终保持一致;2.回归多级直线加速器。二、思考与讨论1.带电粒子从回旋加速器射出的最大速度与加速电压是否相关?(一定)解:由,得:,变形知:,所以,对同一粒子而言,速度仅与半径相关。而从回旋加速器中离开粒子的最大绕行半径均为回旋加速器的半径,所以带电粒子从回旋加速器射出的最大速度与加速电压无关

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