带电粒子在匀强磁场中的运动教学设计 人教课标版(精美教案)

（）回旋加速器 ①由美国物理学家劳伦斯于年发明。 ②其结构教材图所示。核心部件为两个形盒（加匀强磁场）和其间的夹缝（加交变电场） ③加速原理：通过“思考与讨论”让学生自己分析出带电粒子做匀速圆周运动的周期公式 π ，明确带电粒子的周期在、、不变的情况下与速度和轨道半径无关，从而理解回旋加速器的原理。 在学生思考之后，可作如下的解释： 如果其他因素(、、)不变，则当速率加大时，由得知圆运动半径将与成正比例地增大，因而圆运动周长ππ也将与成正比例地增大，因此运动一周的时间(周期)仍将保持原值。 最后提到了回旋加速器的效能(可将带电粒子加速，使其动能达到 ～ )，为狭义相对论埋下了伏笔。 老师再进一步归纳各部件的作用：（如图） 磁场的作用： 交变电场以某一速度垂直磁场方向进入匀强磁场后，在洛伦兹力的作用下做匀速圆周运动，其周期在、、不变的情况下与速度和轨道半径无关，带电粒子每次进入形盒都运动相等的时间（半个周期）后平行电场方向进入电场 加速。 电场的作用： 回旋加速器的的两个形盒之间的夹缝区域存在周期性变化的并垂直于两个形盒正对截面的匀强电场，带电粒子经过该区域时被加速。 交变电压的作用： 为保证交变电场每次经过夹缝时都被加速，使之能量不断提高，须在在夹缝两侧加上跟带电粒子在形盒中运动周期相同的交变电压。 带电粒子经加速后的最终能量： （运动半径最大为形盒的半径）由有 所以最终能量为 2m 讨论：要提高带电粒子的最终能量，应采取什么措施？（可由上式分析） 巩例：年初，我国投入运行的高能粒子回旋加速器可以把电子的能量加速到。;固若改用直线加速器加速，设每级的加速电压为 。×，则需要几级加速？ 训解：设经级加速,由有。×（级） 练 带电粒子垂直进入匀强磁场时，受到一个大小不变而且始终与其速度方向垂直的洛仑兹力作用，此力对带电粒子不做功，只改变粒子的速度方向，不改变其速度大小，粒子将做匀速圆周运动，对于同种带电粒子，与成正比，与成反比，对于不同带电粒子（质量、电荷不相同），其与成正比，与成反比，其周期与粒子速度和半径无关，与荷质比和反比． 小 结 作业 板书设计

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