最新高中物理《回旋加速器》精品公开课PPT课件.ppt

带电粒子在磁场中的运动带电粒子在磁场中的运动回旋加速器回旋加速器世界上最大、能量最高的粒子加速器世界上最大、能量最高的粒子加速器欧洲大型强子对撞机欧洲大型强子对撞机 世界最大对撞机启动模拟宇宙大爆炸世界最大对撞机启动模拟宇宙大爆炸 中国参与研究中国参与研究 这项实验在深入地底这项实验在深入地底100米、长达米、长达27公里的环型隧道内进行。公里的环型隧道内进行。科学家预计，科学家预计，粒子互相撞击时所产生的温度，比太阳温度还要高粒子互相撞击时所产生的温度，比太阳温度还要高10万倍，就好比万倍，就好比137亿年前宇亿年前宇宙发生大爆炸时那一剎那的情况。宙发生大爆炸时那一剎那的情况。 在瑞士和法国边界地在瑞士和法国边界地区的地底实验室内，科学区的地底实验室内，科学家们正式展开了被外界形家们正式展开了被外界形容为容为“末日实验末日实验”的备受的备受争议的计划。他们启动了争议的计划。他们启动了全球最大型的强子对撞机全球最大型的强子对撞机(LHC)，把次原子的粒子把次原子的粒子运行速度加快至接近光速运行速度加快至接近光速，并将互相撞击，模拟宇宙并将互相撞击，模拟宇宙初开初开“大爆炸大爆炸”后的情况。后的情况。科学家希望借这次实验，科学家希望借这次实验，有助解开宇宙间部分谜团。有助解开宇宙间部分谜团。但有人担心，今次实验或但有人担心，今次实验或会制造小型黑洞吞噬地球，会制造小型黑洞吞噬地球，令末日论流言四起。令末日论流言四起。如何让带电粒子加速？如何让带电粒子加速？ 初速度为零的带电粒子进入初速度为零的带电粒子进入匀强电场，在电场力的作用下做匀强电场，在电场力的作用下做匀加速直线运动。电场力对带电匀加速直线运动。电场力对带电粒子做正功，带电粒子速度变大，粒子做正功，带电粒子速度变大，动能增加。动能增加。带电粒子在电场中的加速带电粒子在电场中的加速带电粒子初速度为带电粒子初速度为0，将，将其加速到其加速到V需要多大的电需要多大的电压？压？+U+-q221qmvu mquv2高压高压高压产生的问题高压产生的问题1、容易击穿电极板。、容易击穿电极板。2、容易使周围的空气电离变成导体。、容易使周围的空气电离变成导体。如何变高压为低压如何变高压为低压火炬火炬分级分级传递传递抗震救灾抗震救灾解放军解放军分级分级传递瓦砾传递瓦砾盖瓦盖瓦瓦片的瓦片的分级分级传递传递分级加速分级加速直线加速器直线加速器UUUUU优点：各级电压独立，低压分级加速优点：各级电压独立，低压分级加速缺点：级数太多，占用空间太大缺点：级数太多，占用空间太大如何解决？如何解决？斯坦福直线加速器中心鸟瞰图斯坦福直线加速器中心鸟瞰图1962年斯坦福直线加速器中心成立后，开年斯坦福直线加速器中心成立后，开始建造始建造2英里长的直线加速器和实验区英里长的直线加速器和实验区 利用磁场让粒子做圆周运动！利用磁场让粒子做圆周运动！回旋加速器回旋加速器以正粒子为例以正粒子为例+-V1V1V2V2V3+-+-+-要使带电粒子每次经过平行极板时都被加速则平行极要使带电粒子每次经过平行极板时都被加速则平行极板间的电压需周期性改变方向。且板间的电压需周期性改变方向。且电压的周期电压的周期与带电与带电粒子在磁场中做粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期匀速圆周运动的周期相同相同周期会随着匀速圆周运动的速度的越来越大而周期会随着匀速圆周运动的速度的越来越大而变小吗？变小吗？vrT2qBmvrqBmT2与粒子的运动速与粒子的运动速度无关，对于同度无关，对于同一粒子周期不变一粒子周期不变!例题例题 回旋加速器D形盒的半径为r，匀强磁场的磁感应强度为B，一个质量为m，电荷量为q的粒子在加速器的中央从速度为零开始加速，根据回旋加速器的这些数据估算该粒子离开回旋加速器时获得的速度，及回旋加速器的电场变化周期。qBmT2mqBrv D形盒的半径越大，粒形盒的半径越大，粒子所能获得的速度越大子所能获得的速度越大北京正负电子对撞机：撞出物质奥秘北京正负电子对撞机：撞出物质奥秘 大科学装置的存在和应用水大科学装置的存在和应用水平，是一个国家科学技术发展的平，是一个国家科学技术发展的具象。它如同一块巨大的磁铁，具象。它如同一块巨大的磁铁，能够集聚智慧，构成一个多学科能够集聚智慧，构成一个多学科阵地。作为典型的大科学装置，阵地。作为典型的大科学装置，北京正负电子对撞机的重大改造北京正负电子对撞机的重大改造工程就是要再添磁力。工程就是要再添磁力。 北京正负电子对撞机在我国大科学装置工程中赫赫有名，北京正负电子对撞机在我国大科学装置工程中赫赫有名，为示范之作。为示范之作。1988年年10月月16日凌晨实现第一次对撞时，曾被日凌晨实现第一次对撞时，曾被形容为形容为“我国继原子弹、氢弹爆炸成功、人造卫星上天之后，我国继原子弹、氢弹爆炸成功、人造卫星上天之后，在高科技领域又一重大突破性成就在高科技领域又一重大突破性成就”。北京正负对撞机重大改。北京正负对撞机重大改造工程的实施，将让这一大科学装置造工程的实施，将让这一大科学装置“升级换代升级换代”，继续立在，继续立在国际高能物理的前端。国际高能物理的前端。 北京正负电子对撞机重大改造工程完工后，北京正负电子对撞机重大改造工程完工后，将成为世界上将成为世界上最先进的双环对撞机之一最先进的双环对撞机之一。