第六节 回旋加速器

教学设计方案

回旋加速器

一、素质教育目标

（一）知识教学点

　　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．

（二）能力训练点

　　通过由直线加速器迁移到回旋加速器的教学，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，解释回旋加速器的工作原理，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，总结回旋加速器的工作原理和规律．

三、重点·难点·疑点及解决办法

1、重点

　　回旋加速器的加速原理．

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，着力讲清回旋加速器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．

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回旋加速器，然后分析回旋加速器的加速过程，从而理解它的加速原理，最后比较直线加速器和回旋加速器的优缺点．

（三）重点、难点的学习与目标完成过程

1、直线加速器

　　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、回旋加速器

　　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、回旋加速器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、回旋加速器

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