六、回旋加速器 教案示例-免费阅读

六、回旋加速器 示例-免费阅读 六、回旋加速器?教案示例 教学目的 1(知道回旋加速器的基本构造及工作原理( 2(知道回旋加速器的基本用途( 教学过程 ?引入新课 在现代物理学中，为了进一步研究物质的微观结构，需要能量很高的带电粒子去轰击原子核，为了使带电 粒子获得如此高的能量，就必须一个能给带电粒子加速的装置——加速器( 【板书】第六节 回旋加速器 ?进行新课 教师提出问题: 问题:1(用什么方法可把带电粒子加速, 学生回答:利用加速电场给带电粒子加速( 【板书】 由动能定理W=ΔEk 12g2qU=mv v=2m q问题(带电粒子一定即一定要使带电粒子获得的能量增大，可2m 采取什么方法, 问题3(实际所加的电压，能不能使带电子达到所需要的能量,(不能)怎么办, 【板书】多极加速 投影 1122带电粒子增加的动能为ΔE=mv,mv022 =qU=qU1，qU2，…，qUn =q(U1，U2，U3，…，Un) 分析:方法可行，但所占的空间范围大，能不能在较小的范围内实现多级加速呢,1932年美国物理学家劳 伦斯发明了回旋加速器解决了这一问题( 【板书】回旋加速器 1(构造:利用电场对带电粒子的加速作用和磁场对运动电荷的偏转作用来获得高能粒子的( 2(工作原理: (1)磁场的作用:带电粒子以某一速度垂直磁场方向进入匀强磁场时，只在洛仑兹力作用下做匀速圆周运动，其中周期和速率与半径无关(使带电粒子每次进入D形盒中都能运动相等时间(半个周期)后，平行于电场方向进入电场中加速( (2)电场的作用: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D形盒直径的匀强电场，加速就是在这个区域完成的( (3)交变电压:为了保证每次带电粒子经过狭缝时均被加速，使之能 2m,量不断提高，要在狭缝处加一个与相同的交变电压(T=qB 提问: ?在加速区有没有磁场,对带电粒子加速有没有影响, ?粒子所能获得的最大速度与什么因素有关, 2211qBRqB222E=mv=m()=R222mm 可见:带电粒子获得的最大能量与D形盒半径有关( ?巩固 有一回旋加速器，它的交变电压的频率为1.2×106Hz，半圆形电极的半径为0.53m，加速氘核所需的磁场的磁感应强度要多大,氘核的最大动能是多大,(已知氘核的质量为3.3×10-27kg，电量为1.6×10-19C) 参考题 1(质量为m，带电量为q的带电粒子在回旋加速器中间AO处由静止释放，经AO′AO处的电场加速后进入感应强度为B的匀强磁场中做匀速圆周运动，设电场的加速电压为U，则粒子第一次做匀速圆周运动的轨道半径r0=________，周期T=________( 2(在回旋加速器中，如果两个D形盒不是分别接在高频交流电源的两极上，而是接在直流的两极上，那么带电粒子能否被加速,请说明理由，并在图中感性画出粒子的运动轨迹(至少画两个周期)( 说 明 回旋加速器是现代高能物理所需的重要的仪器，为进一步研究物质微观结构做出了贡献(但它也有不利的一面，因为在粒子能量很高的情况下，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的时间发生变化，又使电场的频率不再跟粒子运动的频率一致，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取其它的加速方法，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(