第三章第六節(jié) 洛侖茲力與現(xiàn)代技術2課時

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1、 第六節(jié) 洛侖茲力與現(xiàn)代技術（2課時） 教學目標 （一）知識目標 1、知道回旋加速器的基本構造和加速原理． 2、了解加速器的基本用途． （二）能力目標 通過由直線加速器遷移到回旋加速器的教學，培養(yǎng)學生解決實際問題的能力，開闊學生解決問題的思路． （三）德育目標 通過介紹我國高能粒子加速器——北京正負電子對撞機的研制，培養(yǎng)民族自豪感，激發(fā)同學們學習科學報效祖國的熱情． 教學重點 回旋加速器的加速原理． 教學難點 加速電場的平行極板接的是交變電壓，且它的周期和粒子的運動周期相同． 教學用具 回旋回速器掛圖 教學方法 討論法 教學步驟 (一)引入新課:

2、在現(xiàn)代物理學中，為了研究物質(zhì)的微觀結構，人們往往利用能量很高的帶電粒子作為“炮彈”，去轟擊各種原子核，以觀察它們的變化規(guī)律．為了大量地產(chǎn)生高能粒子，就要用到一種叫做加速器的實驗設備．同學們一定聽說過北京正負電子對撞機吧，它就是我國于1989年初投入運行的第一臺高能粒子加速器，它能使正負電子束流的能量分別達到28億電子伏． (二)進行新課 1、直線加速器 討論：要使一個小金屬球獲得較大的速度，你能設計出幾種方案？ ①根據(jù)動能定理： H越大，v也越大 ②根據(jù)動量定理： F越大，t越長，則v越大。 問題1：如何使一個帶電粒子獲得能量（速度）？ 利用加速電場給帶電粒

3、子加速： 問題2：如何使一個帶電粒子獲得很大的速度？ 問題3：實際能不能加很高的電壓？怎樣解決？ 多級加速： 分析：方法可行，但所占的空間范圍大。 問題4：能不能在較小的范圍內(nèi)實現(xiàn)多級加速？ 2、回旋加速器 展示掛圖（回旋加速器） （1）回旋加速器 勻強磁場：帶電粒子以某一速度垂直于磁場方向進入勻強磁場時，只在洛倫茲力的作用下做勻速圓周運動，使帶電粒子每次進入D形盒后都能運動相同的時間（半個周期）后，平行于電場方向進入電場中加速. 交變電場：回旋加速器的兩個D形盒之間的窄縫區(qū)域存在周期性變化的并垂直于兩上D形盒直徑的勻強電場 D型盒 物理過程介紹… （2）交變電壓的周

4、期 T = （3）粒子能獲得的最大能量 推演… Em == 注:帶電粒子獲得的最大能量與D形盒的半徑有關. 回旋加速器能將質(zhì)子加速到25MeV左右, 勞倫斯用它產(chǎn)生了人工放射性同位素，為此獲得了1939年的諾貝爾物理學獎。 思考:從剛才的定量討論來看，通過回旋加速器獲得的粒子能量和加速電壓的大小有沒有關系？(答:無關) 例1: 1989年初，我國投入運行的高能粒子加速器可把電子的能量加速到2.8GeV，若每級的加速電壓U=200000V ，需采用幾級加速器？ 例2:回旋回速器D型盒中央為質(zhì)子流，D型盒間的交變電壓為 V，靜止質(zhì)子經(jīng)電場加速后，進入D型盒，其最大軌道半徑 ，磁場的磁感應強度 T，問（1）質(zhì)子最初進入D型盒的動能多大？（2）質(zhì)子經(jīng)回旋回速器最后得到的動能多大？（3）交變電源的頻率。 　　解析：在電場中加速獲得的動能 ，粒子經(jīng)回旋回速器最后的動能為： 　　 故有 　?。?） 　?。?） 　　∴? 　　（3） 小結: 本節(jié)課我們介紹粒子加速的必要性，不同加速器的優(yōu)點和缺陷，以及加速器發(fā)展的簡單歷史。最重要的還是介紹了回旋加速器的原理。雖然回旋加速器已經(jīng)不是最先進的加速器，但在歷史上占有特殊的地位，也與我們本章的知識息息相關，所以希望大家要相關的知識弄懂。 作業(yè):