关于回旋加速器一课的教学设计与反思

关于回旋加速器一课的教学设计与反思一、教材分析本节课既联系了高一的圆周运动的知识，又承接了带电粒子在电场中加速和在磁场中偏转的运动规律，综合应用以上理论知识对直线加速器和回旋加速器的工作原理进行分析，并对其发明历史背景和应用做了一定的介绍和阐述。

二、学生分析回旋加速器是一种高科技仪器，学生对其原理和应用的的掌握充满期待，且学生对电场和磁场对带电粒子的作用已经有所了解和掌握，由于学生为我校普通班学生，故本节课主要目的是培养学生对物理学习的兴趣和对科学的向往．三、教学目标1．知识与技能①知道回旋加速器的基本构造和加速原理．②了解加速器的基本用途．③通过演示教学培养学对比、类比和综合分析问题的能力2．过程与方法①通过本节教学，使学生能由直线加速器的工作原理逐步迁移到回旋加速器．②通过多媒体展示和教具演示，使学生能够在轻松愉快的环境中直观形象地接受知识．③通过设置的问题，引爆学生思维，展开讨论，在此过程中升华学生的知识和思维．④通过回旋加速器的应用讲解，让学生初步了解现代科技，并在此基础上培养学生的学习兴趣和对科技的憧憬．3．情感、态度和价值观①通过介绍我国的四台加速器和世界最大的加速器，培养民族自豪感和对科学的向往．②通过讲解加速器的工作原理，培养学生分析问题、解决问题的科学严谨的态度．③通过介绍加速器应用，培养学生学习科学，使用科技来解决社会现实问题的态度，并初步形成对社会的责任感，激发同学们学习科学报效祖国的热情．四、重点难点疑点1、重点回旋加速器的加速原理．2、难点①加速电场的平行极板接的是交变电压，且它的周期和粒子的运动周期相同．②两种计算回旋加速器加速后粒子最大动能的表达式的区别与联系．3、疑点直线加速器和回旋加速器哪个更重要．五、教学用具弓箭玩具枪多媒体课件六、教学过程设计教学过程：教师先由宏观“炮弹”的发射介绍引入微观“炮弹”—带电粒子的发射装置加速器；由电场和磁场对带电粒子的作用入手引出直线加速器；由直线加速器遇到的困难再引出回旋加速器；接着重点讲解回旋加速器的工作原理及其相关的一些重要重要知识点；最后介绍加速器应用中的三个方面，从而提升学生的学习兴趣和对科学的向往。

七、教学方法讲授法展示法讨论法演示法八、教学过程1．引入新课①利用手抛粉笔、弓射箭和枪射子弹来演示宏观“炮弹”的发射装置—发射器②利用多媒体，再次展示一些宏观“炮弹”的发射装置，从而引入微观“炮弹”—带电粒子的发射装置加速器2．新课教学2.1直线加速器师：先请同学们思考：①电场对带电粒子的作用？②磁场对带电粒子的作用？生：电场对带电粒子有加速和偏转的作用师：请同学们自己设计一个加速质子的装置生(在草稿本上设计)师（巡视观察学生的设计）师：多媒体展示自己的设计生：与老师对比师：若极板间电压为U ，则粒子获得的动能是多少？生：草稿本上自作并与周围同学互对答案师： 由于电压的限制，一次加速后粒子获得的能量较小，如何获得较大的能量呢，大家讨论一下如何解决这一问题？生：（讨论）师：举一实际生活中的例子（向山上运送砖块），启发学生来作答生：多对极板加速师：很好（多媒体展示）+ q m _qU mv E k ==221若极板间电压为U ，则有n 对极板加速后粒子获得的动能又是多少？生： 师:可采取多级加速的办法，经过几次加速后粒子的能量，所以直线加速器可使粒子获得足够大的能量,是不是？生：是师：这类加速器固然有其优点，但它的设备一字儿排开，占地面积大，能不能有办法解决这一问题？生（讨论）师：提示（多媒体展示一种方案，然后逐步过渡）2.2 回旋加速器师：（引导）如果只用一个电场，带电粒子经过加速后还会EK =nqU再次返回，那就好了．用什么方法能使粒子自动返回呢？生：外加磁场！利用带电粒子在匀强磁场中作圆周运动的特点，可使它重返电场，再次加速．师：好，这确是个巧妙的构想！师：下面就让我们按着这条思路，来具体分析一下工作原理．（动画展示）师：（深入分析）利用带电粒子在磁场中作圆周运动的特点，可使带电粒子回旋，为使粒子每经过两极板时都得到加速，电源交替变化一周，粒子被加速两次，并恰好回旋一周，这正是确保加速器正常运行的同步条件．带电粒子运动的周期(T)＝交变电压的周期（T）生：带电粒子的运动轨迹是条半径越来越大的螺旋线。

师：（分析）根据带电粒子在匀强磁场中运动的半径公式R=mv ／Bq，随着粒子不断加速，它的速度越来越大，半径也相应增大。

师：多媒体展示回旋加速其模型师：关于回旋加速原理的一些考点1、粒子在回旋加速器中的回旋周期于加在狭缝间的高频电压的周期2、粒子每经过一个周期，被电场加速次3、带电粒子每经电场加速一次，增加的动能为4、粒子每经过一个周期，增加的动能为5、最大旋转半径最大动能师：劳伦斯简介1929年，劳伦斯发明了后来被称为回旋加速器的“原子击破器”，1932年建成世界第一台回旋加速器。

这是一种有奇特效能的能够加速带电粒子的装置。

以后逐渐加大尺寸，在许多地方建成了一系列回旋加速器，致使他在加利福尼亚州伯克利的辐射实验室成为世界物理学家参观学习的基地。

劳伦斯还大力宣传推广用加速器中产生的放射性同位素或中子来治疗癌症等疑难病。

由于在回旋加速器及其应用技术方面的成就，劳伦斯获得1939年度诺贝尔物理奖。

生（阅读并体会科学家的探索精神）师（多媒体展示劳伦斯回旋加速器图，并介绍我国四大加速器：兰州、北京、合肥和上海）师：介绍世界上最大的加速器—欧洲大型强子对撞机（LHC）是世界上最大的粒子加速器，建于瑞士和法国边境地区地下100米深处的环形隧道中，隧道全长26.659公里。

大型强子对撞机2003年开始修建，将近80个国家和地区的2000多名科学家参与这一研究项目。

生（惊叹）师：这里同学们一定会问,为什么各国要花巨资来修建加速器?下面我给大家例举加速器的三种应用。

①加速微观粒子，探索微观世界②加速微观粒子，实现“点石成金”③加速微观粒子，探索加速核反应和消除核污染生（惊叹中感受知识的力量）师：今天我们主要讲了加速器的工作原理和简单介绍了其应用，下节课我们将结合习题继续来了解本节知识在高考中的地位。

九、小结本节课讲述带电粒子在磁场中运动在高科技领域中的一个具体运用，首先要引导同学们从直线加速器迁移到回旋加速器，然后分析回旋加速器的加速过程，从而理解它的加速原理，最后比较直线加速器和回旋加速器的优缺点．十、板书E K=nqU1、直线加速器：2、回旋加速器：①加速条件：带电粒子运动的周期＝交变电压的周期。

②运动轨迹：速度越来越大，半径也越来越大的螺旋线。

③工作原理：磁场使粒子发生偏转在电场间反复加速。

④最大能量：E K=2nqU十一、作业1、两人一组自制回旋加速器模型2、你能自己设计一台加速器模型吗？3、填写回旋加速器一节配套练回旋加速器—课后感受与反思回旋加速器一节，虽然是本章的非重点章节，但它却涵盖了本章知识的重点内容，既有电场对带电粒子的加速，又有磁场对带电粒子的偏转，还有一些高科技的因素在其中，所以，上好本节课既可以使学生对以前所学知识加深认识，又可以是前面所学知识得到应用，更为重要的是可以唤醒学生对物理学习的兴趣，对科技的憧憬和热爱。

因此，在上本节课以前本人也做了大量准备工作，力争能使教学过程生动形象，让学生能在轻松愉快的教学环境中获得知识，体验知识的力量。

一、本节课的成功之处有如下几点：1、课堂情境的创建回旋加速器虽然是一种科学仪器，如同电流表和电压表，但学生对它的了解甚少，尤其对其工作原理和应用或许未曾听说，鉴于此，我从学生的现有经验和认识出发，通过对比的方法，逐步过渡，本人觉得用宏观“炮弹”发射器对比引出微观带电粒子发射器—加速器，这是符合学生认知规律的，从课堂效果来看，学生是愉快的，是兴奋的。

2、循序渐进，由简到繁，层层深入本节重点是回旋加速器，但如果直接去讲授回旋加速器的工作原理，学生接受一定会有困难，也会陷入电场和磁场的双重理解的漩涡中，这与学生基础和认知规律是不吻合的。

故，本人先从直线加速器入手，力争和学生一起探究直线加速器的工作原理，然后在逐步过渡，应用磁场对带电粒子的偏转作用，设置疑问，引爆学生思考讨论，让学生在探究中靠近甚至能让部分学生脑子里能够逐渐形成回旋加速器的模型，本人觉得这样设计教学，有助于发挥学生的主观能动性，对学生接受知识和培养能力都是有益的，同时也可以使他们体会到创造发明的艰辛过程，当然也可以使他们感受到成功的喜悦！3、查阅资料，多讲述一些加速器的应用学生掌握了加速器工作原理和结构后，一定会在心里想加速时干什么用的，此时，我先不讲其用途，而是让大家从世界各国生产的一些加速器的“体型”大小和耗资方面设疑，让学生在惊叹与加速的庞大和耗资巨大的基础上，引出其用途，这样做可以激发学生的热情和兴趣，然后从其应用的三个方面做了讲述，学生很是感兴趣，并有不少学生课后还来问我一些加速器的应用，我也鼓励他们多去查资料，他们也很兴奋！4、多媒体的应用，丰富了课堂多媒体尽管不能完全取代黑板，但是它在物理教学中的辅助功能是不言而喻的，也是为广大物理教师认可了的。

因为多媒体的引入，不但丰富了课堂内容，激发了学生兴趣，也弥补了传统讲学中的很多不足，尤其是动画模拟，更是直观形象，学生感受深刻，易于形成长久的物理表象，这对他们今后的学习无疑是有利的。

5、教具和肢体语言的应用物理教学过程中，教具和自制教具的应用是非常重要的，因为这些东西往往来自学生亲身经历的一些东西，学生感觉亲近，很容易调动学生的听课热情；教师肢体语言的合理应用也是非常重要的，因为幽默而富有情趣的肢体语言不仅可以唤醒学生的听课积极性，也能使学生感受到课堂的快乐，真正把课堂和生活结合起来，不至于让学生乏味。

二、本节课的不足之处1、由于地处农村，不能让学生去看看兰州重粒子加速器，深感遗憾。

2、限于时间，学生参与相对较少，未能很好地发挥学生主体的地位。

3、板书和普通话方面还有待提高。

三、需要补充和提高的方面1、回旋加速器原理的应用和计算方面有待于今后强化。

2、粒子在回旋加速器中加速到接近光速时出现的不同步问题有待于后面补充，即用直线加速器补充回旋加速器的这一弊端问题。

3、今后在课堂上尽可能减少老师的讲解，而是更多的与学生一起去探究知识和方法。

4、继续强化普通话的练习和板书的设计。