第六节回旋加速器●本节教材分析回旋加速器是用来使带电粒子加速的仪器,它的内部存在着互相垂直的两个场——交变电场(电势差为U)和匀强磁场(磁感应强度为B),交变电场用来使带电粒子加速,而匀强磁场只用来使带电粒子旋转,回旋加速器的名称即由此而来
它的优点在于能在较小的空间范围内让粒子受到多次电场的加速
回旋加速器的核心部分是两个D形的金属扁盒,这两个D形盒就像是沿着直径把一个圆形的金属扁盒切成的两半,两个D形盒之间留一个狭缝,在中心附近放有粒子源,交变电场就加在两个D形盒之间的狭缝处,而匀强磁场则垂直于D形盒的底面
为了保证粒子在匀强磁场中每转半圈都正好赶上适合的电场方向而被加速,要求高频交流电源的周期与带电粒子在D形盒中运动周期相同,当然这其中忽略了带电粒子被加速所需的时间
根据它的工作原理,回旋加速器一次可以同时加速一束同种带电粒子,加速后这束带电粒子的能量都相同
但是,回旋加速器也有不利的一面,因为粒子在能量很高的情况下,它运动的速度接近光速,按照爱因斯坦的狭义相对论,这时粒子的质量也将发生变化,从而影响粒子在磁场中回旋一周所用的时间,使得交变电场的频率与带电粒子运动的频率不再一致,这也就破坏了加速器的工作条件
因此要进一步提高粒子的能量就必须采用其他的加速方法,希望学生掌握好现在的基础知识,将来能研究出更切合实际的加速器
●教学目标一、知识目标1
知道回旋加速器的基本构造及工作原理
知道加速器的基本用途
二、能力目标通过回旋加速器的教学,培养学生运用物理知识分析和解决实际问题的能力
三、德育目标1
通过介绍两种加速器的利和弊,培养学生用辩证的思想认识事物
回旋加速器是一种高科技的实验设备,通过该问题的学习,培养学生的学习兴趣,开阔学生的视野
●教学重点回旋加速器的工作原理
●教学难点回旋加速器的加速条件
●教学方法对比法、电教法、探究法●教学用具实物投影仪、投影