指向学习目标的高中物理微项目式学习设计——以“带电粒子加速”教学为例

微项目式学习是双新背景下的一种新型教学模式,它以驱动问题为线索展开教学,学生在真实情境中经历“提出需求一科学建模一互动探究一师生共评”的项目流程,完成学科内的知识迁移和应用,促进“师授生听”的传统课堂向“学生主导”的技术赋能型课堂转变。文章以“带电粒子加速的实现”一课为例,以微项目式学习为框架,基于学生学习目标设计驱动问题和评价方式,促进学生核心素养的生成。

带电粒子加速器相关考题例析

现代科学研究中常用到高速带电粒子,能够使带电粒子加速的装置称为加速器.依据原理不同有不同构造的加速器.在近几年的高考以及高考模拟试卷中不时出现涉及带电粒子加速器的试题,下面分别例析.

线极化波对带电粒子的加速机制

讨论了线极化波对带电粒子三种加速机制:(1)介质折射率递减但外加磁场保持不变;(2)介质折射率不变但外加磁场递增;(3)介质折射率递减且外加磁场递增。结果显示,在一定的加速距离内,按照机制(3)利用LPEMW加速电子的效率最高。另外,机制(3)可以避免机制(2)中电子在加速过程中回飞的问题,这一点在利用线极化波(LPEMW)加速电子束或带电粒子束时非常重要。

带电粒子加速器问题分类例析

带电粒子在复合场中运动的问题,集中融合了力学、电磁学等知识,综合应用了力和运动观点、能量观点、图象法对问题进行分析处理等。本类题目构思新颖、综合性强,突出考查学生对物理过程和运动规律的综合分析能力、运用数学知识解决物理问题的能力及空间想象能力,是历年高考中的热点问题。其中,粒子加速器问题是本类题目中重要的题型之一,

类表面等离激元在速度匹配下加速带电粒子

提出了一种利用类表面等离激元(SSP)来加速电子的新机制。通过把金属表面设计成梯度型凹槽结构,SSP和电子可以同时获得沿表面方向的加速,这种结构可以提高SSP和电子的相互作用的效率和距离。数值模拟结果显示,通过控制凹槽结构来实现类SSP相速度与电子速度近似匹配(QVM)时,电子的加速效果最好,当电子沿纵向运动0.055 m后,其相对论因子会超过21。

质量分析器新理论初探

本文主要介绍带电粒子的恒动量加速方法,以及应用恒动量加速方法形成的多种质量分析器,在质谱分析检测方面有多种应用。带电粒子恒动量加速可以提高某些质量分析器的性能,也可以创造出新类型的质量分析器。本文介绍了6种应用方法:高分辨飞行时间质量分析器、扇形电场方向聚焦质量分析器、静电场偏转质量分析器、脉冲电场偏转质量分析器、扇形磁场能量聚焦质量分析器,环柱形电场质量分析器,并从这些质量分析器中总结出一些带电粒子在电场或磁场中的运动规律。

其它

O436 98010081贝塞尔光束的应用=Application of Bessel beam: a review[刊,中]/蒋志平,陆启生,刘泽金,赵伊君(国防科技大学应用物理系.湖南,长沙(410073))//光学技术.-1997,(1).-2-6,9对贝塞尔光束的可能应用作了较全面的分析和评述,包括在能量传输、精密准直、小物体的测量、非线性光学、导航和测距、条形码读出、带电粒子加速中的应用。分析表明,贝塞尔光束的许多提议中的应用实际上是不成立了,如能量传输、激光打孔、非线性光学和导航等,对带电粒子的加速问题作了修正。图8参19(方舟)

物理课本中著名实验的教学

物理课本中著名实验的教学谭琦耀（广西河池民族工业中专学校５４７０００）物理课本中著名的实验，是历史上物理定律和理论建立的依据，是科学家创造性思维活动的结晶，在教学上无论是对学生实验能力的培养或是对学生科学素质（学习物理知识的态度和方法）的培养，都有重...

惠州加速器集群装置及其未来发展

本文概述了基于粒子加速器的核物理研究主要的前沿方向和重要科学问题,分析了用于核物理研究的粒子加速器大科学装置发展现状和未来发展态势.国家"十二五"重大科技基础设施"强流重离子加速器装置"(High Intensity heavy-ion Accelerator Facility,HIAF)和"加速器驱动的嬗变研究装置"(China Initiative Accelerator Driven System,CiADS)正在广东惠州建设.以HIAF和CiADS为基础,本文提出建设用于核物理及其交叉前沿研究的大型带电粒子加速器集群装置——高亮度电子-离子研究装置(Bright Electron and Ion Research Facility,BEIF).依托BEIF装置拟开展的核物理前沿研究方向包括原子核结构、核天体物理、核子结构、夸克物质相结构,以及基础物理若干重要前沿与核物理的交叉,如高离化态原子物理、重离子驱动的高能量密度物理等.BEIF是由多台超导直线加速器、同步加速器、储存环、反应堆和各类大型实验探测器及实验终端等组成的大科学装置集群.BEIF计划分三期进行建设,建成后的装置将极大地推动我国的核物理和核科学技术研究能力的提升.

圆极化电磁波加速电子机制的研究

鉴于电磁波加速带电粒子能够满足低能粒子加速器设计紧凑、低能高效的要求,为提高带电粒子的加速效率,在现有的两种加速机制(介质折射率逐渐减小且外加磁场保持恒定以及外加磁场逐渐增强且介质折射率保持不变)基础上提出一种新的加速机制,即在折射率递减的介质中,电子在圆极化电磁波(CPEMW)和外加梯度磁场共同作用下加速。对3种加速机制的加速效果进行比较,结果表明:新机制的加速效果明显优于现有两种加速机制单独作用时;新加速机制能够有效避免在加速过程中电子的回飞问题。

电子稳流器

引言在解决许多实验物理问题时要求已知电路里的电流强度以很大的精确度维持不变。由于电源的电压和线路的阻抗都不是严格稳定的,所以为保持电流不变采取了强制稳定的办法。为这个目的服务的设备叫做稳流器。在供给质谱计的电磁铁、某些类型的带电粒子加速器。

如何开发月球?

想到月球上去生活,没水,没空气,没生活物资可不行,总不能把地球上的东东都给搬上去吧,即费钱又费力。因地制宜嘛!科学家们早就想好如何利用、开发月球的环境和资源为我们人类造福了。

鲐背之年依然心系国家——叶铭汉

叶铭汉(1925—),民盟盟员,中国工程院院士,著名高能实验物理学家、粒子探测技术专家,曾任中国科学院高能物理研究所所长。叶铭汉院士在低能加速器发展、核物理实验及高能物理探测技术等方面作出了重要贡献。他在国内核物理研究领域近乎一片空白的情况下,参与建造了中国第一、第二台带电粒子加速器,后率先研制多种粒子探测器,开展了我国第一批低能核物理实验,取得了国际水平的研究成果;主持开展多个高能物理实验常用的粒子探测器的研制工作,并在国内首先实现多丝正比室计算机在线数据获取。

A study on dynamic beam-beam effects and their application in BEPCII

Beam-beam interactions cause dynamic behaviour of the charged particle beams in circular coUiders, which is directly related to their luminosity. The linear beam-beam force introduces an additional quadrupole that perturbs betatron motion of particles, including dynamic β, dynamic emittance and beam-beam tune-shifts; while the nonlinear force may excite resonances and cause tune-spread. With the weak-strong beam-beam mode, the linear and nonlinear effects are studied, dynamic βand dy- namic emittance as functions of tunes are analyzed, and formulas of beam-beam octupole caused tune-spread are derived, starting from beam-beam potential and equations of particle motions, and the measures to increase luminosity of BEPCII are discussed.