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毛美丽(包头铁路一中内蒙古包头014040)
新课程标准的一个显著特点就是使学生成为教学的主体,让学生积极、主动、充分地参与教学活动.其中探究式教学是实现学生主体地位的一个重要途径.笔者在高中物理“回旋加速器”一节课中,根据课程特点,进行探究式教学的尝试,并进行如下设计.
一、“开门见山”,探究如何使带电粒子加速
在这一环节采取直接提问的方式
[师]用什么方法可以使带电粒子加速?
[生]通过电场
[师]如何提高带电粒子的能量?
[生]根据Ek等于qU,应提高加速电场的电压
[师]如果电压达不到要求怎么办?
[生]采用多个电场多级加速
通过以上一环扣一环的追问与探讨实际上已经勾画出了直线加速器的雏形,紧接着以北京正负电子对撞机的注入部分为实例:一个全长200多米的直线加速器,让学生由衷地感觉到直线加速器最主要的缺点就是所占空间太大了.
在这一环节,通过直接提问相关内容加强了对基础知识的巩固,提高了简单应用基础知识解决问题的能力,训练了思维的敏捷度,更重要的是为以下的探究做了铺垫.
二、“层层深入”,探究如何使带电粒子“回旋加速”
首先由“直线加速器所占空间太大”这一缺点,提出如何使带电粒子加速的同时又不增加设备的长度,类比于操场的跑道“变直为曲”,学生运用之前所学知识明确回答磁场可以使带电粒子“回旋”,于是得出结论:电场可以使带电粒子加速,磁场可以使带电粒子“返回”,同时给学生留下思考:电场和磁场是如何配合“工作”的.
紧接着通过投影给出如图1的情境:假设一个带正电的粒子位于加速电场中,分组讨论以下问题:
1.如何使带电粒子每次通过电场都要加速?
2.画出带电粒子的运动轨迹?
巡回指导,并把其中一组的轨迹图2通过投影展示大家,得到大部分同学的肯定后,并作如下的提问,让学生拨开层层迷雾,发现有价值的问题.
[师]带电粒子在磁场中轨道半径为什么越来越大
[生]因为通过电场加速,速度越来越大,根据r等于mv/qB可知,轨道半径越来越大
[师]带电粒子每次通过磁场的时间是多少
[生]半个周期,即t等于T/2等于πm/qB(带电粒子每次通过磁场的时间相同)
[师]什么样的电场才能使带电粒子每次都恰好加速
[生]交变电场,而且粒子每次进电场时电场都要同步地变成加速电场
[引导]电源交替变化一周,粒子被加速两次,并恰好回旋一周
[总结]加速条件:交流电源周期与粒子匀速圆周运动周期相等
介绍回旋加速这种方式在获得高能粒子方面提供了的极大便利,早在1932年,美国物理学家就发明了回旋加速器,并获得了诺贝尔物理学奖.通过投影展示回旋加速器了解其构造、探究其原理.设置如下问题:
【问题1】回旋加速器主要有哪几部分别构成?
【问题2】D形盒有哪些作用?
[生]这两个D形盒就是两个电极,在它们的窄缝间形成加速电场
[引导]D形盒是金属的,还有什么作用吗
[生]静电屏蔽,使粒子进入D形盒后不受电场干扰,在洛伦兹力作用下匀速圆周运动
【问题3】两个D形盒距离能不能太宽
[生]不能,如果太宽,粒子穿越电场的时间就不能忽略,加速条件就被破坏
在这一环节,通过设问、学生讨论思考、教师点拨引导等多种方式相结合的教学方法,给学生的探究活动留下了广阔的空间,极大的激发了学生学习的积极性和主动性.
三、“刨根问底”,提高学生综合分析解决问题的能力
回旋加速器其实就是带电粒子在电场、磁场中运动的一个实例,为了让学生能更灵活地运用电场、磁场知识综合分析解决实际问题,设计了如下的教学情境,要求学生独立思考:
【情境】已知回旋加速器的,盒内的磁感应强度为B,两盒间的电压为U,将质量为m、电荷量为q的带电粒子通过该回旋加速器,求:
(1)带电粒子通过回旋加速器获得的最大动能为多少?
(2)带电粒子在回旋加速器中加速的次数为多少?
(3)带电粒子在回旋加速器中运动的时间为多少?
教师巡回指导,然后集体讨论共同解决:
(1)带电粒子离开电场时获得的动能为
所有问题的答案都告诉我们:在电场、磁场一定的情况下,带电粒子的加速情况都和D形盒的半径R有关.学生马上会得出“结论”——D形盒的半径越大粒子获得的能量越高,为以下认识回旋加速器的特点打下伏笔.
“不经历风雨,怎么见彩虹”,设置一定难度的课题,让课堂不断“生成”具有适当梯度的新问题,不仅挑战了学生的思维和能力,而且适度的压力可以锻炼学生的意志,激发更大的潜能.
四、“辩证统一”,认识回旋加速器的优缺点
胶体粒子为什么带电:物理 选修3-1 第3讲 带电粒子在电场中的运动
让学生阅读课本或者查阅资料,了解、探究回旋加速器有哪些缺点,存在哪些不足,并且讨论总结.学生意识到:并不是D形盒的半径越大粒子获得的能量越高.在这一环节,既让学生了解科技发展的前沿,同时又让他们能从不同的角度辩证地看待问题,而且有了“跃跃欲试”要发明性能更好的加速器的想法,激发了他们学习物理的热情.
在整个教学过程中,总体上实现了新课程的三维教学目标:知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观.在感受学生的讨论交流与思考探究中,我真正体会到了“授之以渔”的快乐,因为一个教师的最大心愿,莫过于让学生获得学习的方法,最终能形成自己的能力.还有,我也在教学中得到一些更重要的体会,比如,教学之前“知彼知己”才能“百战不殆”;教学过程中学生困惑时适度点拨方可使问题迎刃而解等.这就要求我们必须结合学生精心设计教学中的每一个问题,每一个环节,才能做到有的放矢.
参考文献
[1]物理[M].2版.人民教育出版社,2006.
[2]物理第二册教师教学用书[M].2版.人民教育出版社,2006.
总结:此文是一篇粒子带电论文范文,为你的毕业论文写作提供有价值的参考。
胶体粒子为什么带电引用文献:
[1] 经典粒子物理论文选题 粒子物理论文题目如何取
[2] 粒子物理论文参考文献集 哪里有粒子物理参考文献
[3] 经典粒子物理与原子核物理论文参考文献 粒子物理与原子核物理论文参考文献哪里找