回旋加速器的模擬演示的課件制作說(shuō)明

1、“回旋加速器”的模擬演示的課件制作說(shuō)明北京市通州區(qū)教師研修中心高曉玲高世雄高中物理第二冊(cè)電磁場(chǎng)磁場(chǎng)介紹回旋加速器一節(jié)，學(xué)生不能直觀感受到回旋加速器的工作過(guò)程。為了使學(xué)生能夠直觀地感受到它的工作過(guò)程，我們利用幾何畫板404版制作了“回旋加速器的模擬演示”，對(duì)于邊回旋邊加速，電極每180度交換一次極性，科學(xué)地、真實(shí)地模擬了回旋加速器的工作過(guò)程，獲得了非常好的效果。現(xiàn)將我們的制作思路及實(shí)現(xiàn)過(guò)程寫出來(lái)，希望能對(duì)當(dāng)前的課程改革起到一定地推動(dòng)作用。

2、一、軌跡特點(diǎn)、設(shè)計(jì)思路及實(shí)現(xiàn)過(guò)程一、軌跡特點(diǎn)、設(shè)計(jì)思路及實(shí)現(xiàn)過(guò)程由物理知識(shí)知，粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中作半徑不斷擴(kuò)大的同周期的圓周運(yùn)動(dòng)。軌跡形狀如圖1所示。這里需要解決三個(gè)問題，1無(wú)數(shù)半圓的良好銜接問題，2粒子作同周期的圓周運(yùn)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)問題，3運(yùn)動(dòng)蹤跡的實(shí)現(xiàn)問題。1、無(wú)數(shù)半圓的良好銜接的實(shí)現(xiàn)思路。研究圓心A的變化規(guī)律，研究圓上的點(diǎn)B的變化規(guī)律，以動(dòng)態(tài)的圓心和動(dòng)態(tài)的圓上點(diǎn)為基準(zhǔn)作圓，則這些半圓很自然地形成一個(gè)統(tǒng)一體。研究過(guò)程如下：看圖1，設(shè)AB=a

3、，AA’=b。設(shè)參數(shù)t為粒子所在位置與圓心的連線和水平右方向的夾角。t取值A(chǔ)點(diǎn)水平向右平移量B點(diǎn)水平向右平移量t180度00180度≦t360度b2b360度≦t540度02b540度≦t720度09b38b720度≦t900度038b900度≦t1080度08b54b1080度≦t1260度054b?????AB圖1經(jīng)研究確認(rèn)，A點(diǎn)水平向右平移量=n1=[1（1）trunc（t180）]2101trunc[（t180。）360。]b，

4、B點(diǎn)水平向右平移量=n2=[sgn（t180）sgn（540。t）]22b[sgn（t540）sgn（900。t）]238b[sgn（t900）sgn（1260。t）]254b[sgn（t1260）sgn（1620。t）]268b[sgn（t1620）sgn（1980。t）]28b[sgn（t1980）sgn（2340。t）]29b[sgn（t2340）sgn（2700。t）]298b[sgn（t2700）sgn（2970。t）]210

5、4b。使A向右平移n1，得到A’。使B向右平移n2，得到B。以A’為圓心，B’為圓上點(diǎn)作圓，則圓半徑隨t角度值的變大而有規(guī)律的變化。n2=1.01n1=0.50t=200.00?b=0.50a=2.011GFEFABCDE圖43、設(shè)計(jì)飛出軌跡思路：當(dāng)參數(shù)t從0變到2970時(shí)，G點(diǎn)環(huán)繞E’轉(zhuǎn)動(dòng)了825圈，之后要作勻速直線運(yùn)動(dòng)飛離D型盒。由此我設(shè)計(jì)當(dāng)G點(diǎn)到達(dá)第825圈處時(shí)，讓某點(diǎn)接著作勻速直線運(yùn)動(dòng)飛出。（3）飛出軌跡的制作：計(jì)算a104b，

6、并將之標(biāo)簽為n3。平移E點(diǎn)標(biāo)定距離n3，角度90得點(diǎn)，將此點(diǎn)標(biāo)簽為H。過(guò)H點(diǎn)作水平直線的平行線，在平行線上H點(diǎn)左半部分適當(dāng)位置任作一點(diǎn)I。隱藏H點(diǎn)、I點(diǎn)所在直線。過(guò)H點(diǎn)、I點(diǎn)作射線HI，在射線HI上任作一點(diǎn)J，將J設(shè)為追蹤點(diǎn)。選中J點(diǎn)，編輯動(dòng)畫，打開動(dòng)畫對(duì)話框，設(shè)置如下：向前，只播一次，速度為其它：4。標(biāo)簽為“飛出”。隱藏HI射線及I點(diǎn)。選定“回旋”按鈕，“飛出”按鈕，作系列按鈕。選依序執(zhí)行，標(biāo)簽為“回旋加速”。選中J點(diǎn)，H點(diǎn)作“移動(dòng)”

7、按鈕。速度選“高速”，標(biāo)簽為“復(fù)原2”。選定“復(fù)原1”和“復(fù)原2”按鈕，作系列按鈕“復(fù)原”，選同時(shí)，選“動(dòng)作前清除所有軌跡”。調(diào)節(jié)B點(diǎn)使a=09cm，調(diào)節(jié)D點(diǎn)使b=04cm。二、制作二、制作D型盒：型盒：思路：上半盒和下半盒都是半圓，半徑略大于粒子作圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)的最大軌跡半徑。制作：檢查t是否為200，若不是將之改為t=200。調(diào)節(jié)B點(diǎn)使a=05cm，調(diào)節(jié)D點(diǎn)使b=05cm。計(jì)算a101b值，平移E點(diǎn)a101b值及90，得點(diǎn)E’將之改為M

8、。平移E點(diǎn)a108b值及90，得點(diǎn)E’改之為N。平移E點(diǎn)a101b及179，得點(diǎn)E’，改之為K。平移E點(diǎn)a108b及1，得點(diǎn)E’改之為L(zhǎng)。作弧EMK（相當(dāng)于第二象限的四分之一圓）。作圓上的弧ELN，（相當(dāng)于第1象限的四分之一圓）。連接K、L兩點(diǎn)。平移E點(diǎn)a108b值1，得點(diǎn)O’改名為P。選定E點(diǎn)，平移E點(diǎn)a108b值179，得點(diǎn)O’改名為Q。選定E、Q、P三點(diǎn)，作圓上的弧，連接Q、P兩點(diǎn)。隱藏一切非必要顯示者，但參數(shù)t別隱藏。然后，畫兩