第六节回旋加速器第六节回旋加速器（学主情绪亢奋，信心骤增）(学习上的探究活动，同样需要有情绪力量的投入.为此，教师讲课不妨带些“情感色彩”，以利于渲染教学氛围，激活学习动因.)师：下面就让我们按着这条思路，来具体分析一下工作原理.（板画图5）设位于加速电场中心的粒子源发出一个带正电粒子，以速率v0垂直进入匀强磁场中.如果它在电场和磁场的协同配合下，不断地得到加速，你能大致画出粒子的运动轨迹来吗？请每位同学都动手试试.要边画图，边思考，并注意联系前面归纳出的几条结论.（教师巡视，对有困难的学生予以指导.多数学生完成之后，抽一人在图5上板画，得图6所示轨迹.）师：同学们都已把带电粒子的运动轨迹画出来了.接下去，请大家思考几个问题.第一，从画出轨迹看，它是条半径越来越大的螺旋线，这是什么缘故？生：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，因此，半径也相应增大.师：对.再看第二个问题：为使带电粒子不断得到加速，提供加速电压的电源应符合怎样的要求？生：要采用交变电源，并且，还必须使电源极性的变化与粒子的运动保持同步.师：你能对照图6，再具体说明一下吗？生：带正电粒子以速度v0进入磁场，当它运动半周后到达a1时，电源极性应是“a正a′负”，粒子被电场加速，速率从v0增加到v1.为“a负a′正”，使粒子再次加速，速率从v1增加到v2……以后的情形就以此类推.师：回答正确.从刚才的分析可以看出，电场的作用是使粒子加速，磁场的作用则使粒子回旋，两者的分工非常明确，同时，它们又配合得十分默契：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.（板书如下）师：还有第三个问题：随着粒子不断加速它的速度和半径都在不断增大，为了满足同步条件，电源的频率也要相应变化吗？生：不需变化，因为带电粒子在匀强磁场中的运动周期t=2πm/bq，它与速度无关.师：说得对.对于给定的带电粒子，它在一定的匀强磁场中运动的周期是恒定的.有了这一条，我们就可免却随时调整电源频率以求同步的麻烦了.从而为最终实施我们的上述构想，提供了极大的便利.早在1932年，美国物理学家劳仑斯正是沿着与我们相仿的巧妙思路.发明了回旋加速器，从而使人类在获得具有较高能量的粒子方面迈进了一大步.为此，劳仑斯荣获了诺贝尔物理学奖.(学生再次体验到成功的喜悦，似乎他们也分享到了其中的一份.)师：下面让我们来看回旋加速器的基本结构.（出示挂图）从图上可以看出，回旋加速器主要由下列几部分组成（板书）：d形盒、强电磁铁、交变电源、粒子源、引出装置等.其中，两个空心的d形金属盒是它的核心部分.同学们能说明它的作用吗？（让学生自学课本，然后回答）甲生：这两个d形盒就是两个电极，可在它们的缝间形成加速电场.师：谁还有补充吗？乙生：它还起到静电屏蔽的作用.使带电粒子在金属盒内只受磁场力作用，从而做匀速圆周运动.师：书上还提到一个细节：“两个d形盒之间留一个窄缝，……”想一下，为什么要留窄的缝？宽些就不成吗？丙生：……丁生：如果缝很宽，粒子穿越电场所用的时间就不容忽略.而这个时间是要随粒子运动速度的增加而变化的，从而使得粒子回旋一周所需的时间也将随之变化，这就会破坏同步条件.如果是窄缝，粒子在电场中运动的时间可以不计，就可避免不同步的麻烦了.，当前12345