第十五章 回旋加速器 回旋加速器教学设计

《回旋加速器》教学设计 一、教材分析 “回旋加速器”是《磁场》一章中“带电粒子在电磁场中运动规律”的典型应用，这部分知识也是高考中的重点和难点。而且，回旋加速器作为一种高科技的实验设备，学生往往对其怀有浓厚的学习兴趣，有意识的让学生到当今科学的前沿“圣地”去涉足一番，也将有助于他们开阔视野，培养志趣。 二、教学目标 知识与技能：了解回旋加速器的基本结构，理解它的工作原理，并能解决粒子在电磁场中运动的相关问题。 过程与方法：学生通过体验自主设计回旋加速器的过程，提高学生应用物理知识分析、解决实际问题的能力。 情感态度与价值观：在学生自主设计回旋加速器的过程中，体验成功的乐趣，激发学生的思维状态，培养学生的创新意识；并通过介绍我国在高能粒子研究领域的成就，增强学生的民族自豪感、培养学生的爱国热情。 三、教学重难点 1、重点：了解回旋加速器的基本结构，理解它的工作原理。 2、难点：利用物理知识逐步探究设计回旋加速器的过程。 四、教学方法 新课程标准把探究式学习提到了学习方式的核心地位高度，但如何在教学中实现这种转变是能否落实这一课程理念的重要问题。 本节课教材的编写是平铺直叙的介绍回旋加速器的原理和结构，回旋加速器虽然是一种高科技的实验设备，但其原理和结构并不复杂，学生完全有能力在老师的引导下，自主探究设计出回旋加速器模型。因此本节课采用问题探究式教学法。 让学生从所学的电磁场知识出发，以探究设计高能粒子加速器为目标，辅之以一系列环环相扣的问题，引导学生在不断的提出问题和解决问题的过程中“设计出”回旋加速器。这样处理，可以使学生在学习过程中成为学习的主体，从而对回旋加速器的原理和结构的理解将更加深刻，而且理论分析能力和探究能力将同时得以训练和培养；在学生探究过程中，教师以适当的的问题进行点拨和引导，帮助学生突破思维障碍，从而突破教学难点。本节课的教学过程设计如下： 五、教学过程设计 教学环节 教学内容 师生互动 设计意图 引入 1、创设情景，提出探究问题：设计高能加速器。 师：在现代物理学中，为了研究物质的微观结构，人们用能量很高的带电粒子作为“炮弹”，去轰击各种原子核，以观察它们的变化规律。怎样才能在实验室大量地生产高能粒子呢？这就是我们今天所要学习的课题。让我们以探索者的身份，从已有的知识出发，去设计一种用来加速粒子、从而产生高能粒子的加速器。师：用什么方法可以使带电粒子加速？ 以加速器的重要应用导出课题，激发学生的探索欲望；要求学生以探索者的身份进入角色，旨在将他们推上学习的主体地位。 新课 2、学生从自身原有的知识出发设计直线电场加速器。 （学生可以答出利用电场来加速带电粒子。请学生画出，见图1）师：根据图示条件，带电粒子加速后获得多少能量？（学生由动能定理可求得：EK＝mv2/2＝qU）师：由上式可以看出，要获得高能量的带电粒子，就必须尽量提高加速电压U，但我们知道实际能达到的加速电压是有限的，约为几百万伏，那么得到的粒子的能量也只有几兆电子伏，那么，我们能不能再改进我们的装置，使带电粒子获得更大的能量呢？（学生可以想到用多个加速电场，让粒子逐一穿过它们获得持续的加速。） 问题是探索的中心，疑问是思维的源头。教学中及时、巧妙的设疑，是教师主导作用重要的体现。 3、通过学生之间的争论和教师的设疑，完善直线加速器的设计。 师：（画出板图2）大家认为这样有道理吗？（学生思考讨论后可能有不同意见如下，若没有则教师可提示学生从这两个方面思考。）有道理，依次加速最后的总能量可以达到EK＝nqU，只要增加电场的数目n，就可以使粒子获得足够大的能量。不可能获得高能量的粒子，从图上看，相邻的加速电场中间，还夹 ... ...