高二物理选修3-1第六节洛仑兹力与现代技术(2课时)教学目标(一)知识目标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)能力目标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)德育目标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.教学重点回旋加速器的加速原理.教学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.教学用具回旋回速器挂图教学方法讨论法教学步骤(一)引入新课:在现代物理学中,为了研究物质的微观结构,人们往往利用能量很高的带电粒子作为“炮弹”,去轰击各种原子核,以观察它们的变化规律.为了大量地产生高能粒子,就要用到一种叫做加速器的实验设备.同学们一定听说过北京正负电子对撞机吧,它就是我国于1989年初投入运行的第一台高能粒子加速器,它能使正负电子束流的能量分别达到28亿电子伏.(二)进行新课1、直线加速器讨论:要使一个小金属球获得较大的速度,你能设计出几种方案?①根据动能定理:H越大,v也越大②根据动量定理:F越大,t越长,则v越大。问题1:如何使一个带电粒子获得能量(速度)?用心爱心专心服务电话:010-82780075利用加速电场给带电粒子加速:问题2:如何使一个带电粒子获得很大的速度?问题3:实际能不能加很高的电压?怎样解决?多级加速:分析:方法可行,但所占的空间范围大。问题4:能不能在较小的范围内实现多级加速?2、回旋加速器展示挂图(回旋加速器)(1)回旋加速器匀强磁场:带电粒子以某一速度垂直于磁场方向进入匀强磁场时,只在洛伦兹力的作用下做匀速圆周运动,使带电粒子每次进入D形盒后都能运动相同的时间(半个周期)后,平行于电场方向进入电场中加速.交变电场:回旋加速器的两个D形盒之间的窄缝区域存在周期性变化的并垂直于两上D形盒直径的匀强电场D型盒物理过程介绍…(2)交变电压的周期T=(3)粒子能获得的最大能量推演…Em==注:带电粒子获得的最大能量与D形盒的半径有关.回旋加速器能将质子加速到25MeV左右,劳伦斯用它产生了人工放射性同位素,为此获得了1939年的诺贝尔物理学奖。思考:从刚才的定量讨论来看,通过回旋加速器获得的粒子能量和加速电压的大小有没有关系?(答:无关)例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U=200000V,需采用几级加速器?用心爱心专心服务电话:010-82780075例2:回旋回速器D型盒中央为质子流,D型盒间的交变电压为V,静止质子经电场加速后,进入D型盒,其最大轨道半径,磁场的磁感应强度T,问(1)质子最初进入D型盒的动能多大?(2)质子经回旋回速器最后得到的动能多大?(3)交变电源的频率。解析:在电场中加速获得的动能,粒子经回旋回速器最后的动能为:故有(1)(2)∴(3)小结:本节课我们介绍粒子加速的必要性,不同加速器的优点和缺陷,以及加速器发展的简单历史。最重要的还是介绍了回旋加速器的原理。虽然回旋加速器已经不是最先进的加速器,但在历史上占有特殊的地位,也与我们本章的知识息息相关,所以希望大家要相关的知识弄懂。作业:用心爱心专心服务电话:010-82780075