《2019-2020年高中物理 回旋加速器教案 人教版二冊(cè)》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2019-2020年高中物理 回旋加速器教案 人教版二冊(cè)（9頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、2019-2020年高中物理回旋加速器教案人教版二冊(cè) 一、教學(xué)目標(biāo) 1．知道回旋加速器的基本構(gòu)造及工作原理 2．知道回旋加速器的基本用途。 3．能解決有關(guān)回旋加速器的問題。 4．通過研究討論使學(xué)生體會(huì)到成功的快樂。 二、重點(diǎn)、難點(diǎn)分析 回旋加速器的工作原理是本節(jié)課的教學(xué)重點(diǎn)，解決有關(guān)加速器的問題是教學(xué)的難點(diǎn)。 三、教具：計(jì)算機(jī)、投影儀、多媒體課件 四、教法：討論與講解相結(jié)合、多媒體輔助教學(xué) 五、課時(shí)安排：1課時(shí) 六、教學(xué)過程 （一）引入新課 在現(xiàn)代物理學(xué)中，為了進(jìn)一步研究物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)，需要用能量很高的帶電粒子去轟擊原子 核。為了使帶電粒子獲得如此高的能量，就必須設(shè)

2、計(jì)一個(gè)能給帶電粒子加速的裝置加速臾 器。 點(diǎn)評(píng):學(xué)生同樣會(huì)設(shè)計(jì)出多種方案，如：①增大加速電壓；②使微粒的核質(zhì)比增大，等等。 問題3?帶電粒子一定，即q/m一定，要使帶電粒子獲得的能量增大，可采取什么方法？問 題4.實(shí)際所加的電壓，能不能使帶電粒子達(dá)到所需要的能量？（不能）怎么辦？ 【板書】多級(jí)加速投影如圖4。 帶電粒子增加的動(dòng)能為 ? 込 % a) 一皺 二級(jí) AE= 1 mv2 2 1 一一mv2 20 =qU =qU+qU+?…+qU 12n =q(U+U+U+…+U)

3、123n 分析：方法可行，但所占的空間范圍大。能不能在較小的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)多級(jí)加速呢？ 引導(dǎo)學(xué)生讀書： 1932年美國物理學(xué)家勞倫斯發(fā)明了回旋加速器，從而解決了這一問題。 【板書】第六節(jié)回旋加速器（如圖5） 1．構(gòu)造：利用電場(chǎng)對(duì)帶電粒子的加速作用和磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的偏轉(zhuǎn)作用來獲得高能粒子 圖5 工作原理： ① 磁場(chǎng)的作用：帶電粒子以某一速度垂直磁場(chǎng)方向進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)，只在洛倫茲力作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其中周期和速率與半徑無關(guān)。使帶電粒子每次進(jìn)入D型盒中都能運(yùn)動(dòng)相等的時(shí)間（半個(gè)周期）后，平行于電場(chǎng)方向進(jìn)入電場(chǎng)中加速。 ② 電場(chǎng)的作用：回旋加速器的兩個(gè)D型盒之間的窄縫區(qū)域存在周期性變化

4、的并垂直于兩個(gè)D型盒直徑的勻強(qiáng)電場(chǎng)，加速就是在這個(gè)區(qū)域完成的。 ③ 交變電壓：為了保證每次帶電粒子經(jīng)過狹縫時(shí)均被加速，使之能量不斷提高，要在狹縫處加一個(gè)與帶電粒子在D型盒中運(yùn)動(dòng)周期相同的交變電壓。 提問：①在加速區(qū)有沒有磁場(chǎng)？對(duì)帶電粒子加速有沒有影響? ②離子所能獲得的最大速度與什么因素有關(guān)系？ E=2mv2=2m（qBR）2=2可見帶電粒子獲得的最大能量與D型盒半徑有 22m2m 關(guān)。 三）鞏固練習(xí) 1?質(zhì)量為m、帶電量為q的帶電粒子在回旋加速器中間AO處由靜止釋放，經(jīng)A0‘A0處的電場(chǎng)加速后進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)，設(shè)電場(chǎng)的加速電壓為U，則粒子第一次做勻速圓

5、周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑R0=，周期T=。 2. 在回旋加速器中，如果兩個(gè)D型盒不是分別接在高頻交流電源的兩極上，而是接在直流的兩極上，那么帶電粒子能否被加速？請(qǐng)說明理由，并在圖中畫出粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡（至少畫兩個(gè)周期） （四）布置作業(yè)：1．仔細(xì)閱讀教材；2．自學(xué)課本185頁閱讀材料 七、教學(xué)設(shè)計(jì)說明 回旋加速器是現(xiàn)代高能物理研究中所需的重要儀器，為進(jìn)一步研究物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)作出了貢獻(xiàn)。但它也有不利的一面。因?yàn)樵诹Ｗ幽芰亢芨叩那闆r下，它運(yùn)動(dòng)的速度接近光速，按照愛因斯坦的狹義相對(duì)論，這時(shí)粒子的質(zhì)量也將發(fā)生變化，從而使粒子在磁場(chǎng)中回旋一周的時(shí)間發(fā)生變化，又使電場(chǎng)的頻率不再跟粒子運(yùn)動(dòng)的頻率一致，這也就破壞

6、了加速器的工作條件，因此要進(jìn)一步提高粒子的能量就必須采取其他的加速方法。希望學(xué)生掌握好現(xiàn)在的基礎(chǔ)知識(shí)將來能研究出更切合實(shí)際的加速器。 2019-2020年高中物理圓周運(yùn)動(dòng)優(yōu)秀教案新人教版必修2 教材首先列舉生活中的圓周運(yùn)動(dòng)，以及科學(xué)研究所涉及的范圍，大到星體的運(yùn)動(dòng)，小到電子的繞核運(yùn)轉(zhuǎn)，接著通過比較自行車大小齒輪以及后輪的運(yùn)動(dòng)快慢引入線速度、角速度的概念及周期、頻率、轉(zhuǎn)速等概念，最后推導(dǎo)出線速度、角速度、周期間的關(guān)系.教材設(shè)計(jì)環(huán)環(huán)相扣、結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)，使整節(jié)課渾然一體，密不可分. 本節(jié)課可以通過生活實(shí)例（自行車齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)或皮帶傳動(dòng)裝置），讓學(xué)生切實(shí)感受到做圓周運(yùn)動(dòng)的物體有運(yùn)動(dòng)快慢與轉(zhuǎn)動(dòng)快慢及周期之

7、別，有必要引入相關(guān)的物理量加以描述.學(xué)習(xí)線速度的概念，可以根據(jù)勻速圓周運(yùn)動(dòng)的概念引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)弧長(zhǎng)與時(shí)間比值保持不變的特點(diǎn)，進(jìn)而引出線速度的大小與方向.學(xué)習(xí)角速度和周期的概念時(shí)，應(yīng)向?qū)W生說明這兩個(gè)概念是根據(jù)勻速圓周運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)和描述運(yùn)動(dòng)的需要而引入的，即物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，每通過一段弧長(zhǎng)都與轉(zhuǎn)過一定的圓心角相對(duì)應(yīng)，因而物體沿圓周轉(zhuǎn)動(dòng)的快慢也可以用轉(zhuǎn)過的圓心角與時(shí)間比值來描述，由此引入角速度的概念.又根據(jù)勻速圓周運(yùn)動(dòng)具有周期性的特點(diǎn)，物體沿圓周轉(zhuǎn)動(dòng)的快慢還可以用轉(zhuǎn)動(dòng)一圈所用時(shí)間的長(zhǎng)短來描述，為此引入了周期的概念.講述角速度的概念時(shí)，不要求向?qū)W生強(qiáng)調(diào)角速度的矢量性.在講述概念的同時(shí)，要讓學(xué)生體會(huì)到勻

8、速圓周運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)：線速度的大小、角速度、周期和頻率保持不變的圓周運(yùn)動(dòng).教學(xué)重點(diǎn) 線速度、角速度、周期概念，及其相互關(guān)系的理解和應(yīng)用，勻速圓周運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn). 教學(xué)難點(diǎn)角速度概念的理解和勻速圓周運(yùn)動(dòng)是變速曲線運(yùn)動(dòng)的理解. 課時(shí)安排 1課時(shí) 三維目標(biāo)知識(shí)與技能 1. 了解物體做圓周運(yùn)動(dòng)的特征. 2. 理解線速度、角速度和周期的概念，知道它們是描述物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)快慢的物理量，會(huì)用它們的公式進(jìn)行計(jì)算. 3. 理解線速度、角速度、周期之間的關(guān)系. 過程與方法 1. 聯(lián)系日常生活中所觀察到的各種圓周運(yùn)動(dòng)的實(shí)例，找出共同特征. 2. 知道描述物體做圓周運(yùn)動(dòng)快慢的方法，進(jìn)而引出描述物體做

9、圓周運(yùn)動(dòng)快慢的物理量：線速度V、角速度e、周期T、轉(zhuǎn)速n等. 3. 探究線速度與角速度之間的關(guān)系. 情感態(tài)度與價(jià)值觀 1. 經(jīng)歷觀察、分析總結(jié)及探究等學(xué)習(xí)活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度. 2. 通過親身感悟，使學(xué)生獲得對(duì)描述圓周運(yùn)動(dòng)快慢的物理量（線速度、角速度、周期等）以及它們相互關(guān)系的感性認(rèn)識(shí). 課前準(zhǔn)備多媒體課件、機(jī)械鐘表、小球、細(xì)線、風(fēng)扇、雨傘、水等. 教學(xué)過程 導(dǎo)入新課 演示導(dǎo)入演示機(jī)械式鐘表時(shí)針、分針、秒針的運(yùn)動(dòng)情況（可以撥動(dòng)鐘表的調(diào)節(jié)旋鈕），讓學(xué)生觀察后說出不同指針運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，從而引出圓周運(yùn)動(dòng)的概念. 情景導(dǎo)入 課件展示生活中常見的圓周運(yùn)動(dòng)： 觀覽車脫水

10、桶生活中，我們一定見過很多類似的運(yùn)動(dòng)，它們的運(yùn)動(dòng)軌跡是一些圓，我們把這種運(yùn)動(dòng)叫做圓周運(yùn)動(dòng). 推進(jìn)新課 引導(dǎo)學(xué)生列舉生活中的圓周運(yùn)動(dòng). 參考案例： 1. 田徑場(chǎng)彎道上賽跑的運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)； 2. 風(fēng)車的轉(zhuǎn)動(dòng); 3. 地球的自轉(zhuǎn)與公轉(zhuǎn)； 4. 自行車的前后輪、大小齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)等.研究物體的運(yùn)動(dòng)時(shí)，我們往往關(guān)心的是物體的運(yùn)動(dòng)快慢.對(duì)于做直線運(yùn)動(dòng)的物體，我們用單位時(shí)間內(nèi)的位移來描述物體的運(yùn)動(dòng)快慢. 問題：對(duì)于圓周運(yùn)動(dòng)又如何描述它們的運(yùn)動(dòng)快慢呢？ 一、線速度 演示1：在臺(tái)式電風(fēng)扇的葉片上分別標(biāo)記紅、藍(lán)兩種顏色的點(diǎn)，到中間軸的距離不等.用手撥動(dòng)葉片轉(zhuǎn)動(dòng)，注意要慢，讓學(xué)生明顯觀察到兩點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌

11、跡. 讓學(xué)生仔細(xì)觀察，說出哪個(gè)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)得快，你是怎么比較的. 討論交流 我們發(fā)現(xiàn)，兩個(gè)點(diǎn)在相同的時(shí)間內(nèi)通過的弧長(zhǎng)不相等，通過的弧長(zhǎng)長(zhǎng)的點(diǎn)運(yùn)動(dòng)得快，通過的弧長(zhǎng)短的點(diǎn)運(yùn)動(dòng)得慢.這樣，做圓周運(yùn)動(dòng)的物體通過的弧長(zhǎng)與所用時(shí)間的比值能夠描述物體運(yùn)動(dòng)的快慢，我們把它稱之為線速度. 定義:做圓周運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)通過的弧長(zhǎng)s與通過這段弧長(zhǎng)所用時(shí)間t的比值叫做圓周運(yùn)動(dòng)的線速度. v=物體沿著圓周運(yùn)動(dòng)，并且線速度的大小處處相等，這種運(yùn)動(dòng)叫做勻速圓周運(yùn)動(dòng). 說明:（1）線速度是物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度. （2）線速度是矢量，它既有大小，也有方向（大小：v二，方向：在圓周各點(diǎn)的切線方向）. （3）勻速圓周運(yùn)

12、動(dòng)是一種非勻速運(yùn)動(dòng)，因?yàn)榫€速度的方向在時(shí)刻改變. （4）線速度的單位：m/s. 針對(duì)以上說明展開討論. 演示2：水淋在雨傘上，同時(shí)搖動(dòng)傘柄. 觀察：水滴沿切線方向飛出. 思考：這說明什么？結(jié)論：飛出的水滴在離開傘的瞬間，由于慣性要保持原來的速度方向，因而表明了切線方向即為此時(shí)刻線速度的方向. 例1分析下圖中，A、B兩點(diǎn)的線速度有什么關(guān)系. 解析：主動(dòng)輪通過皮帶、鏈條、齒輪等帶動(dòng)從動(dòng)輪的過程中，皮帶（鏈條）上各點(diǎn)以及兩輪邊緣上各點(diǎn)在相同的時(shí)間內(nèi)通過的弧長(zhǎng)相等，所以它們線速度大小相等. 答案：大小相等 二、角速度學(xué)生閱讀教材并思考以下幾個(gè)問題： 1. 角速度是描述圓

13、周運(yùn)動(dòng)快慢的物理量； 2?角速度等于半徑轉(zhuǎn)過的角度Q和所用時(shí)間t的比值；（3=） 3. 角速度的單位是rad/s. 結(jié)合數(shù)學(xué)知識(shí)，交流討論角速度的單位. 說明：對(duì)某一確定的勻速圓周運(yùn)動(dòng)而言，角速度3是恒定的. 4. 周期、頻率和轉(zhuǎn)速 學(xué)生閱讀教材并思考以下幾個(gè)問題：做圓周運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)一周所用的時(shí)間叫周期；周期的倒數(shù)（單位時(shí)間內(nèi)質(zhì)點(diǎn)完成周期性運(yùn)動(dòng)的次數(shù)）叫頻率；每秒鐘轉(zhuǎn)過的圈數(shù)叫轉(zhuǎn)速. 注明：下列情況下，同一輪上各點(diǎn)的角速度相同. 三、線速度、角速度、周期之間的關(guān)系既然線速度、角速度、周期都是用來描述勻速圓周運(yùn)動(dòng)快慢的物理量，那么它們之間有什么樣的關(guān)系呢？ 分析：一物體做半徑

14、為r的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，問： 1?它運(yùn)動(dòng)一周所用的時(shí)間叫周期，用T表示，它在周期T內(nèi)轉(zhuǎn)過的弧長(zhǎng)為2nr.由此可知它的線速度為. 2.一個(gè)周期T內(nèi)轉(zhuǎn)過的角度為2n，物體的角速度為. 通過思考總結(jié)得到： 2兀?r、 v= T丄 小,=v=Wr 2兀 ①=—— 討論v=W?r (1)當(dāng)v—定時(shí)，W與r成反比. (2) 當(dāng)w一定時(shí)，v與r成正比. (3) 當(dāng)r一定時(shí)，v與w成正比. 思考 例2 為rz 物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，v、w、T是否改變？(w、T不變，v大小不變、方向改變)如右圖所示皮帶傳動(dòng)裝置，主動(dòng)軸0］上有兩個(gè)半徑分別為R和r的輪，02上的輪半徑，已知R=2r，

15、r :w=?wB:wC=? 問:w AB 解答：因?yàn)锳、B同軸，故w:w=1：1 AB 因B與C用皮帶傳動(dòng)，所以v:v=1：1v=wRv=wrBCBBCC v2R ①B-IB—vBxr'—1x3—2 2R3 vr' =—BX= vR C v①r A=—A— v?r' CC -①R 2b ①2R c3 課堂訓(xùn)練 1.一汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸每分鐘轉(zhuǎn)2400周，求： 1)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)的周期與角速度； (2) 距轉(zhuǎn)軸r=0.2m點(diǎn)的線速度. 解：(1)由于曲軸每秒鐘轉(zhuǎn)周，周期T=;而每轉(zhuǎn)一周為2nrad,因此曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度W二rad/s=251rad/

16、s. (2)已知r=0.2m,因此這一點(diǎn)的線速度 v=Wr=251X0.2m/s=50.2m/s. 以上可知?jiǎng)蛩俎D(zhuǎn)動(dòng)物體的角速度與周期之間的關(guān)系是W=. 2?—個(gè)圓環(huán)，以豎直直徑AB為軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖所示，則環(huán)上M、N兩點(diǎn)的線速度的大小之比v:v二；角速度之比W:W=；周期之比T:T=. MNMNMN 'B 答案：:11:11:1 課堂小結(jié) 本節(jié)課通過描述做勻速圓周運(yùn)動(dòng)物體的快慢問題，引入了勻速圓周運(yùn)動(dòng)的線速度與角速度及周期、頻率、轉(zhuǎn)速等概念，最后推導(dǎo)出線速度、角速度、周期間的關(guān)系. 勻速圓周運(yùn)動(dòng)的實(shí)質(zhì)是勻速率圓周運(yùn)動(dòng)，它是一種變速運(yùn)動(dòng).描述勻速圓周運(yùn)動(dòng)快慢的物理量：

17、 線速度：v= 角速度：w= 周期與頻率：f= 相互關(guān)系：v=w=v=rw 布置作業(yè)教材“問題與練習(xí)”1、2、5. 板書設(shè)計(jì) 5. 圓周運(yùn)動(dòng) 一、描述勻速圓周運(yùn)動(dòng)的有關(guān)物理量 1. 線速度 (1) 定義：做圓周運(yùn)動(dòng)的物體通過的弧長(zhǎng)與所用時(shí)間的比值 (2) 公式：v=(s為弧長(zhǎng)，非位移) (3) 物理意義 2. 角速度 (1) 定義：做圓周運(yùn)動(dòng)的物體的半徑掃過的角度與所用時(shí)間的比值 (2) 公式：w= (3) 單位：rad/s (4) 物理意義 3. 轉(zhuǎn)速和周期 二、線速度、角速度、周期間的關(guān)系v=rww= 活動(dòng)與探究主題：測(cè)量調(diào)級(jí)電風(fēng)扇葉片的角速度和線速度

18、. 過程：小組合作，調(diào)節(jié)電風(fēng)扇的調(diào)速開關(guān)，分別測(cè)定電風(fēng)扇葉片轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度和線速度.首先制定測(cè)量方案，包括選取的工具、測(cè)量的步驟及測(cè)量數(shù)據(jù)、注意事項(xiàng)等；小組討論方案的可行性；實(shí)驗(yàn)進(jìn)行，得出數(shù)據(jù)，合作討論交流；寫出報(bào)告. 習(xí)題詳解 1.解答：位于赤道和位于北京的兩個(gè)物體隨地球自轉(zhuǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的角速度相等，都是3二rad/s=7.3X10-5rad/s. 位于赤道的物體隨地球自轉(zhuǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的線速度vi=3R=467m/s 位于北京的物體隨地球自轉(zhuǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的角速度v2=3R'cos40°=358m/s. 2. 解答：分針的周期為T1=1h,時(shí)針的周期為T2=12h2 （1）分

19、針與時(shí)針的角速度之比為31:32=T2:i=12：l. （2）分針針尖與時(shí)針針尖的線速度之比為V:V=3r:3r=14.4：1. 121122 3. 解答：（1）A、B兩點(diǎn)線速度相等，角速度與半徑成反比. （2）A、C兩點(diǎn)角速度相等，線速度與半徑成正比. （3）B、C兩點(diǎn)半徑相等，線速度與角速度成正比. 4. 解答：假設(shè)腳踏板每2s轉(zhuǎn)1圈，要知道在這種情況下自行車前進(jìn)的速度有多大，還需要測(cè)量的三個(gè)輪子的半徑r「r2、r3.由題意可知輪1邊緣的線速度 自行車的傳動(dòng)機(jī)構(gòu) v1=31r1= 32= v=3r=3r二其中T等于2s 333231 v3為輪3邊緣的線速度，

20、即等于自行車前進(jìn)的速度. 實(shí)際測(cè)量這里略去. 說明：本題的用意是讓學(xué)生結(jié)合實(shí)際情況來理解勻速圓周運(yùn)動(dòng)以及傳動(dòng)裝置之間線速度、角速度、半徑之間的關(guān)系.但是，車輪上任意一點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)都不是圓周運(yùn)動(dòng)，其軌跡都是滾輪線,所以在處理這個(gè)問題時(shí)，應(yīng)該以輪軸為參考系，地面與輪接觸而不打滑，所以地面向右運(yùn)動(dòng)的速度等于后輪上一點(diǎn)的線速度. 5. 解答：（1）因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為n=300r/min=5r/s 1 匹廠1 所以一個(gè)扇區(qū)通過磁頭所用的時(shí)間是七=片—s. 15r/s90 （2）1s內(nèi)可讀的扇區(qū)數(shù)為1sX5r/sX18/r=90（個(gè)），故可讀字節(jié)數(shù)=512X90=46080（字節(jié)）.說明：本題的用意是讓學(xué)生結(jié)合實(shí)際情況來理解勻速圓周運(yùn)動(dòng). 設(shè)計(jì)點(diǎn)評(píng) 本教學(xué)設(shè)計(jì)通過大量的生活實(shí)例，引導(dǎo)出圓周運(yùn)動(dòng)的定義.對(duì)比描述直線運(yùn)動(dòng)的物體運(yùn)動(dòng)快慢的速度概念，并結(jié)合實(shí)例得出線速度以及角速度的概念，并通過分析歸納得出線速度和角速度的關(guān)系.整個(gè)設(shè)計(jì)緊緊和學(xué)生的生活實(shí)際結(jié)合，化抽象為具體，較好地突破了難點(diǎn).