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沪科教2003课标版《5.6洛仑兹力与现代科技》优质课教案下载
启:对撞机需要高速运动的粒子,那么如何获得这些高速运动的粒子呢?
环节二、新课教学:
内容一、直线型速度加速器:
1、直线型速度加速器的原理:
启:如果将一静止的带电粒子放入电场,电场力就会对电荷做功,电场力做功和带电粒子的动能有什么关系呢?
启:如果远小于所需要的速度,该怎么办呢?
2、带电粒子最终动能的动能大小: EMBED Equation.3
3、直线型加速器的缺点:电压有限、耐压程度有限、空间有限。
内容二、回旋加速器:
1、回旋加速器的结构图:
由两个D型金属扁盒,之间留有一个窄缝。中心附近放有粒子源。
2、回旋加速器的工作原理:
电场加速后进入磁场,磁场的作用是使带电粒子偏转180o后回到电场,此时电场的场强方向也与原来相反,使得电场力仍与带电粒子的速度方向相同,因此带电粒子的速度继续增大,当再一次进入磁场时,偏转半径也变大,再一次偏转180o后再次进入电场,电场的方向再次改变180o,如此下去,带电粒子的速度不断增大,偏转半径也不断增大,当偏转半径等于D型盒的半径时,粒子就飞出D型盒,加速结束。
3、特点:①电源的周期:带电粒子的加速与电场的变化同步,带电粒子在磁场中的偏转周期与交流电源的周期相等。
②电磁场的作用:电场加速,磁场将出电场的粒子拉回电场多次加速。
③最值问题:最大偏转半径等于D型盒的半径,此时速度最大,动能也最大。
④加速次数:当粒子由静止开始先进入电场加速时,每转一圈加速两次, EMBED Equation.3 。
环节三、巩固练习
例题1:回旋加速器中磁场的磁感应强度为B,D形盒直径为d,用于加速质量为m、电量为q的粒子,设粒子加速前的初速度为零。求:粒子第二次和第一次经过两D形盒间狭缝后轨道半径之比? 求高频电源的频率?
例2: 欧洲核子研究中心的大型强子对撞机于2008年3月组装完毕,是目前上最大的粒子对撞机。科学家希望能通过一项宏伟的质子撞击实验,破解物质质量形成之谜。这个粒子加速器已在一条17英里(约27千米)长的环形隧道里组装完毕.
日常的普通实验中回旋加速器是获得高能带电粒子的一种装置,其核心部分是分别与高频交流电源两极相连的两个D形盒,两盒间的狭缝中形成周期性变化的电场,使粒子在通过狭缝时都能得到加速,两D形金属盒处于垂直于盒的匀强磁场中,如下图所示,关于回旋加速器,下列说法正确的是( )
环节四、小结
环节五、布置作业
物理作业:
《名师伴你行》P29页第1-5题