《洛伦兹力的应用—回旋加速器》教学设计
洛伦兹力的应用教案
洛伦兹力的应用教案-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN洛伦兹力的应用一、质谱仪质谱仪是测量带电粒子质量和分析同位素的重要工具2、基本原理将质量不等、电荷数相等的带电粒子经同一电场加速再垂直进入同一匀强磁场，由于粒子动量不同，引起轨迹半径不同而分开，进而分析某元素中所含同位素的种类3、推导二、加速器（一）、直线加速器1．加速原理：利用加速电场对带电粒子做正功使带电粒子的动能增加，qU=Ek．2．直线加速器，多级加速多级加速装置的原理图：(课本101页)3．直线加速器占有的空间范围大，在有限的空间范围内制造直线加速器受到一定的限制．（二）、回旋加速器1、带电粒子在两D形盒中回旋周期两盒狭缝之间高频电场的变化周期，粒子每经过一个周期，被电场加速。
2、带电粒子每经电场加速一次，回旋半径就增大一次，每次增加的动能为。
3、回旋的最大半径是R，加速后的最大能量是。
三、速度选择器1、任何一个正交的匀强磁场和匀强电场组成速度选择器。
2、带电粒子必须以唯一确定的速度（包括大小、方向）才能匀速（或者说沿直线）通过速度选择器。
否则将发生偏转。
即有确定的入口和出口。
3、这个结论与粒子带何种电荷、电荷多少都。
四、磁流体发电机分析：电动势：，电流：，五、电磁流量计分析：磁感应强度为B,分析导电液体的速度：流量：Q=六、霍尔效应分析：电势高的面是：，两个面的电势差：【课堂练习】( )1、关于回旋加速器中电场和磁场的作用的叙述，正确的是A、电场和磁场都对带电粒子起加速作用B、电场和磁场是交替地对带电粒子做功的C、只有电场能对带电粒子起加速作用D、磁场的作用是使带电粒子在D形盒中做匀速圆周运动( )2、质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具，它的构造原理如图，离子源S产生的各种不同正离子束(速度可看作为零)，经加速电场加速后垂直进入有界匀强磁场，到达记录它的照相底片P上，设离子在P上的位置到入口处S1的距离为x，可以判断A、若离子束是同位素，则x越大，离子质量越大B、若离子束是同位素，则x越大，离子质量越小C、只要x相同，则离子质量一定相同D、只要x相同，则离子的荷质比一定相同( )3、在两平行金属板间有正交的匀强电场和匀强磁场，一个带电粒子垂直于电场和磁场方向射入场中，射出时粒子的动能减少了，为了使粒子射出时动能增加，在不计重力的情况下，可采取的办法是：A.增大粒子射入时的速度B.减小磁场的磁感应强度C.增大电场的电场强度D.改变粒子的带电性质H)加速到( )4、一回旋加速器，在外加磁场一定时，可把质子(11v，使它获得动能为E，则：(1)能把α粒子(42He)加速到的速度为k________．(2)能使α粒子获得的动能为________．(3)加速α粒子的交流电压频率与加速质子的交流电压频率之比为________．( )5、长方体金属块放在匀强磁场中，有电流流过金属块，如图3-7-14所示，则A、金属块上下表面电势相等B、金属块上表面电势高于下表面电势C、金属块上表面电势低于下表面电势D、无法判断上下表面电势高低（）6、目前，世界上正在研究一种新型发电机叫磁流体发电机。
回旋加速器教案
回旋加速器教案一、教学目标1.了解回旋加速器的定义和用途。
2.掌握回旋加速器的工作原理。
3.理解回旋加速器对物质进行加速和研究的意义。
4.能够解释回旋加速器与其他加速器的区别。
5.培养学生的科学实验观察和推理能力。
二、教学内容1.回旋加速器的定义和用途。
2.回旋加速器的工作原理。
3.回旋加速器的应用。
4.回旋加速器与其他加速器的比较。
三、教学过程导入：1.显示图片或视频，引导学生思考：什么是回旋加速器？回旋加速器有什么用途？知识讲解：2.定义和用途：回旋加速器是一种用于将离子或高速粒子加速的装置。
它能够产生高能量的电子、质子、中子等粒子束，用于核物理实验、生物学和医学研究等领域。
例如，回旋加速器被用于产生高能量的正电子和反质子，用于医学成像和放射性疗法。
3.工作原理：回旋加速器利用静电力和磁场力的相互作用，将带电粒子不断加速。
一般来说，回旋加速器由环形磁场和交变电压构成。
当带电粒子进入回旋加速器后，会被磁场束缚在环形轨道上，然后通过交变电压的作用不断加速，最终达到所需的能量。
4.应用：回旋加速器广泛应用于核物理和粒子物理的实验研究中。
例如，回旋加速器可以加速质子和重离子，用于研究原子核的性质和结构。
此外，回旋加速器还可以生产反物质，用于研究宇宙起源和物质构成等问题。
5.比较：与其他加速器相比，回旋加速器具有以下特点：首先，回旋加速器能够加速带电粒子到非常高的能量，远远超过线性加速器的限制。
其次，回旋加速器可以将粒子束稳定地束缚在环形轨道上，使得粒子束的稳定性得到保证。
最后，回旋加速器相对来说比较复杂，建设和维护成本较高。
实践探究：6.学生小组讨论：回旋加速器的工作原理和应用。
7.学生设计实验：利用模拟回旋加速器的装置，观察带电粒子在磁场和电场的作用下的运动轨迹。
8.学生通过实验观察和讨论，总结回旋加速器的工作原理和优点。
知识拓展：总结提高：10.教师总结：回旋加速器是一种重要的科学实验装置，对于物质结构和性质的研究具有重要意义。
高二物理-回旋加速器教案
高二物理－回旋加速器教案一、教学目标：1. 了解回旋加速器的原理和应用。
2. 理解电场、磁场的作用。
3. 掌握离子在回旋加速器中如何加速的过程。
4. 能够计算回旋加速器的磁场强度、电场强度、离子轨道。
二、教学重点：1. 回旋加速器的原理和应用。
2. 电场、磁场的作用。
3. 离子在回旋加速器中的加速过程。
三、教学难点：1. 离子在磁场和电场中的受力情况。
2. 如何确定离子的轨道和速度。
3. 如何设计出符合要求的磁场和电场。
四、教学过程：1. 回旋加速器的工作原理（1）介绍什么是回旋加速器，回旋加速器的工作原理。
（2）通过示意图介绍回旋加速器的结构，包括注入系统、加速器、减速器、探测系统等部分。
2. 离子在磁场和电场中的运动（1）介绍带电粒子在磁场中的受力情况，洛伦兹力的作用。
（2）介绍带电粒子在电场中的受力情况，库仑力的作用。
（3）掌握带电粒子在磁场和电场中的运动轨迹，以及如何计算力和速度。
3. 磁场和电场的设计（1）介绍如何设计符合要求的磁场。
（2）介绍如何设计符合要求的电场。
（3）通过示意图展示磁场和电场的结构和工作原理。
4. 回旋加速器的应用（1）介绍回旋加速器在物理、化学、医学等领域的应用。
（2）通过案例介绍回旋加速器的应用情况，如核物理实验、药物研究、疗法治疗等。
五、教学方法：1. 课堂讲授法。
2. 小组讨论法。
3. 实验法。
4. 视频观看法。
六、教学手段：1. 多媒体课件、视频资料。
2. 教学实验器材。
七、教学评价：1. 课堂练习和考试。
2. 学生提交实验报告和讨论文。
3. 听课笔记和课堂参与度。
回旋加速器说课稿
回旋加速器说课稿回旋加速器说课稿作为一名教学工作者，有必要进行细致的说课稿准备工作，是说课取得成功的前提。
那么写说课稿需要注意哪些问题呢？以下是小编帮大家整理的回旋加速器说课稿，仅供参考，大家一起来看看吧。
一、学生分析1、学生的学习心理及思维分析高二学生学习自觉性增强，获取知识一方面从教师那里接受，但这种接受有别于以前的被动接受，它是在经过自己思考、理解的基础上接受；另一方面通过自学主动获取。
2、学生学习本节的基础知识分析学生已掌握电场对带电粒子的加速原理及带电粒子在磁场中的偏转，但还不能将二者有机结合起来。
学生对交流电知识了解很浅，理解同步加速存在困难。
3、学习本节的思维障碍分析由直线加速器向回旋加速器的思维提升，学生对电场加速和磁场偏转不能有机结合，思维上存在一个跨度。
二、教材分析1、本课内容的地位与作用回旋加速器作为一种高科技的实验设备，学生对其怀有浓厚的学习兴趣，如能有意识地让学生到当今科学的前沿“圣地”去涉足一番，将会有助于他们开阔视野，培养志趣。
回旋加速器又是洛仑兹力应用的著名实例，通过本节课，可使学生对电磁学的有关知识作一次较广泛的复习和运用。
2、教学目标知识与技能1、知道获得高能粒子的几种途径。
2、知道回旋加速器的基本构造和加速原理。
过程与方法通过由直线加速器迁移到回旋加速器，培养学生解决实际问题的能力，开阔学生思路。
态度情感价值观介绍高能粒子加速器—北京正负电子对撞机，培养民族自豪感，激发学生学习科学报效祖国的热情。
3、重点与难点1、重点：回旋加速器的`加速原理。
2、难点：加速电场的平行极板接的是交变电压，且它的周期和粒子在磁场中偏转的周期相同。
3、疑点：当粒子加速到接近光速时，加速粒子就不可能了。
三、教法与学法教法：讲授法，谈话法，多媒体教学法，学生小组讨论法，让学生开动脑筋，设计高能粒子加速器。
将教学思路拟订为“探底铺垫——自主探究——巩固内化——拓展延伸”，努力构建探索型的课堂教学模式。
高中物理《洛伦兹力的应用》教学教案
高中物理《洛伦兹力的应用》教学教案一、教学目标1. 让学生理解洛伦兹力的概念，知道洛伦兹力的大小、方向和作用点。
2. 让学生掌握洛伦兹力的计算方法，能够运用洛伦兹力公式进行相关计算。
3. 培养学生运用洛伦兹力解释实际问题的能力，提高学生的物理素养。
二、教学内容1. 洛伦兹力的概念及其与磁感应强度的关系。
2. 洛伦兹力的大小和方向。
3. 洛伦兹力的作用点。
4. 洛伦兹力的计算方法。
5. 洛伦兹力在实际问题中的应用。
三、教学重点与难点1. 重点：洛伦兹力的概念、大小、方向和作用点。
2. 难点：洛伦兹力的计算方法和在实际问题中的应用。
四、教学方法1. 采用问题驱动法，引导学生探究洛伦兹力的相关知识点。
2. 利用多媒体课件，直观展示洛伦兹力的作用效果。
3. 结合实际例子，让学生学会运用洛伦兹力公式解决问题。
4. 开展小组讨论，培养学生的合作精神和口头表达能力。
五、教学过程1. 导入：通过回顾磁场和电流的关系，引导学生思考洛伦兹力的产生。
2. 新课：讲解洛伦兹力的概念、大小、方向和作用点，引导学生掌握相关知识点。
3. 实例分析：分析实际问题，让学生学会运用洛伦兹力公式进行计算。
4. 练习：布置练习题，让学生巩固所学知识。
6. 作业：布置课后作业，巩固所学知识。
六、教学评估1. 课堂提问：通过提问了解学生对洛伦兹力的概念、大小、方向和作用点的掌握情况。
2. 练习题解答：检查学生是否能正确运用洛伦兹力公式进行相关计算。
3. 课后作业：评估学生对课堂所学知识的巩固程度。
七、教学拓展1. 引导学生思考洛伦兹力在现代科技中的应用，如电磁悬浮列车、磁悬浮耳机等。
2. 探讨洛伦兹力在其他领域的作用，如生物体内的磁感应现象。
八、教学反思1. 反思教学过程中的优点和不足，如教学方法、课堂互动等。
2. 根据学生反馈，调整教学策略，提高教学质量。
九、教学资源1. 多媒体课件：用于展示洛伦兹力的作用效果，增强学生直观感受。
2. 练习题库：提供不同难度的练习题，满足学生个性化学习需求。
回旋加速器教案
回旋加速器棠湖中学王若彬教学目标：1.通过小组合作学习理解直线加速器的构造及原理。
了解直线加速器的优缺点。
2.通过小组合作学习理解回旋加速器的构造及原理。
并会计算交流电源的周期和带电粒子所能达到的最大速度及最大动能。
3.通过学习，让学生体会团队合作的重要性，并让学生养成勤于动手，勤于动脑的好习惯。
教学重点：回旋加速器所加交流电源的周期，及带电粒子所能达到的最大速度及最大动能。
教学难点：回旋加速器所加交流电源的周期，及带电粒子所能达到的最大速度及最大动能。
教学方法：学生小组合作解决问题，教师总结归纳。
教学过程：一．新课引入教师：提问：1. 为什么我们要制造粒子加速器？2. 常见的粒子加速器种类有哪些？这两个问题布置同学们课前上网查阅资料，并制成PPT，选一个小组代表上来为同学们展示成果。
教师：从同学们展示的PPT中，我们知道了粒子加速器的作用，也见识了形形色色的粒子加速器，那同学们想要了解这些粒子加速器的构造及原理吗？学生：想~~~教师：那好，我们今天就来研究这个问题。
下面请同学们完成学案上课前预习的几个问题。
二．完成课前预习问题，并展示。
课前预习1 如图所示，已知带电粒子质量为m，电荷量为q，两极板间的电压为U，粒子进入极板的初速度忽略不计，求粒子出射时的速度v？思考：由公式可知，对同种带电粒子（m,q相同），当越大，v越大2 当带电粒子垂直进入磁场时，粒子做运动。
由= 可得R=由公式可知，对同种带电粒子（m,q相同），当增大，R增大。
由= 可得T=由公式可知，带电粒子在磁场中运动周期和，，有关，与，无关。
3 洛伦兹力只改变速度的 ，不改变速度的 。
所以要对带电粒子加速只有 。
三． 课中小组合作学习1. 直线加速器教师：由预习可知，要对带电粒子加速，只有电场，而对同一带电粒子，要让它获得更高的速度，只有提高两极板间的电压，但是电压可以无限增大么？答案是否定的，为什么？学生回答。
教师：那同学们想个办法来解决一下这个问题，怎么做？学生：多级加速。
关于回旋加速器一课的教学设计与反思.
关于回旋加速器一课的教学设计与反思一、教材分析本节课既联系了高一的圆周运动的知识，又承接了带电粒子在电场中加速和在磁场中偏转的运动规律，综合应用以上理论知识对直线加速器和回旋加速器的工作原理进行分析，并对其发明历史背景和应用做了一定的介绍和阐述。
二、学生分析回旋加速器是一种高科技仪器，学生对其原理和应用的的掌握充满期待，且学生对电场和磁场对带电粒子的作用已经有所了解和掌握，由于学生为我校普通班学生，故本节课主要目的是培养学生对物理学习的兴趣和对科学的向往．三、教学目标1．知识与技能①知道回旋加速器的基本构造和加速原理．②了解加速器的基本用途．③通过演示教学培养学对比、类比和综合分析问题的能力2．过程与方法①通过本节教学，使学生能由直线加速器的工作原理逐步迁移到回旋加速器．②通过多媒体展示和教具演示，使学生能够在轻松愉快的环境中直观形象地接受知识．③通过设置的问题，引爆学生思维，展开讨论，在此过程中升华学生的知识和思维．④通过回旋加速器的应用讲解，让学生初步了解现代科技，并在此基础上培养学生的学习兴趣和对科技的憧憬．3．情感、态度和价值观①通过介绍我国的四台加速器和世界最大的加速器，培养民族自豪感和对科学的向往．②通过讲解加速器的工作原理，培养学生分析问题、解决问题的科学严谨的态度．③通过介绍加速器应用，培养学生学习科学，使用科技来解决社会现实问题的态度，并初步形成对社会的责任感，激发同学们学习科学报效祖国的热情．四、重点难点疑点1、重点回旋加速器的加速原理．2、难点①加速电场的平行极板接的是交变电压，且它的周期和粒子的运动周期相同．②两种计算回旋加速器加速后粒子最大动能的表达式的区别与联系．3、疑点直线加速器和回旋加速器哪个更重要．五、教学用具弓箭玩具枪多媒体课件六、教学过程设计教学过程：教师先由宏观“炮弹”的发射介绍引入微观“炮弹”—带电粒子的发射装置加速器；由电场和磁场对带电粒子的作用入手引出直线加速器；由直线加速器遇到的困难再引出回旋加速器；接着重点讲解回旋加速器的工作原理及其相关的一些重要重要知识点；最后介绍加速器应用中的三个方面，从而提升学生的学习兴趣和对科学的向往。
回旋加速器 教案
回旋加速器 教案一、教学目标1．知道回旋加速器的基本构造及工作原理2．知道回旋加速器的基本用途。
3．能解决有关回旋加速器的问题。
4．通过研究讨论使学生体会到成功的快乐。
二、重点、难点分析回旋加速器的工作原理是本节课的教学重点， 解决有关加速器的问题是教学的难点。
三、教 具：计算机、投影仪、多媒体课件四、教 法：讨论与讲解相结合、多媒体辅助教学五、课时安排：1课时六、教学过程（一）引入新课在现代物理学中，为了进一步研究物质的微观结构，需要用能量很高的带电粒子去轰击原子核。
为了使带电粒子获得如此高的能量，就必须设计一个能给带电粒子加速的装置----加速器。
（二）进行新课教师提出问题：讨论：使一个小金属球获得较大的速度，怎么办？点评：学生会设计出多种方案。
①如图1，根据动能定理：221mv mgH = gH v 2= 所以H 越大，速度也就越大。
②如图2根据动量定理： Ft=mv ，所以作用在小球上的力越大，，作用时间越长，速度也就越大。
点评：教师对学生的方案要给与肯定，使学生体验到成功的喜悦。
问题1．如何使一个带电的微粒获得速度（能量）？学生回答：利用加速电场给带电粒子加速如图3。
【板书】由动能定理K E W ∆= 221mv qU = m qU v 2= 图 1 图 2 图3问题2.如何使一个带电粒子获得很大的速度(能量)?点评:学生同样会设计出多种方案,如: ①增大加速电压；②使微粒的核质比增大，等等。
问题3.带电粒子一定，即q/m 一定，要使带电粒子获得的能量增大，可采取什么方法？问题4.实际所加的电压，能不能使带电粒子达到所需要的能量？（不能）怎么办？【板书】多级加速投影如图4。
带电粒子增加的动能为)(212132121202n n U U U U q qU qU qU qU m v m v E ++++=+++==-=∆ 分析：方法可行，但所占的空间范围大。
能不能在较小的范围内实现多级加速呢？ 引导学生读书：1932年美国物理学家劳伦斯发明了回旋加速器，从而解决了这一问题。
《回旋加速器》教学设计
《回旋加速器》教学设计课 型：新授课 授课年级：高三 课时安排：1课时 教学目标：1、 知识与技能目标：①了解回旋加速器的作用； ②理解回旋加速器的原理；③掌握回旋加速器内带电粒子最大动能和运动时间的计算； 2、 过程与方法目标：通过多媒体课件、动画演示和教师启发式教学相结合的方法，培养学生自主学习的水平，并能让学生掌握本节课的知识。
3、 情感态度价值观：通过本节课的学习，意在培养学生科学严谨的思维品质和灵活变通的意识。
教学重点、难点：重点：回旋加速器的原理难点：理解回旋加速器的原理并能计算带电粒子最大动能和运动时间。
教师学生活动 设计意图 新课导入：如何让一个带电粒子获得一个动能如何让一个带电粒子获得一个较大的动能 播放视频：回旋加速器新课学习：一、回旋加速器构造两个Ｄ形金属盒，在金属盒之间留有一条窄缝，在窄缝中心附近放有粒子源Ｏ。
Ｄ形盒装在真空容器中，整个装置放在巨大的电磁铁的两极之间，匀强磁场方向垂直于Ｄ形盒的底面。
把两个Ｄ形盒分别接到高频电源的两极上。
二、回旋加速器的工作原理学生思考回答学生观看。
Ppt 课件演示 学生观察回旋加速器的结构及作用。
通过观看视频激发学生学习兴趣，并初步理解回旋加速器。
放射源 导出装置磁场电场磁场磁场3、带电粒子每经电场加速一次，回旋半径就增大一次，每次增加的动能为qU E k =∆所有各次半径之比为：4、磁场中的运动时间电场的运动时间五、练习1.1930年，劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，其原理如图所示.这台加速器由两个铜质D 形盒D1、D2构成，其间留有空隙.下列说法准确的是( )A.离子由加速器的中心附近进入加 速器B.离子由加速器的边缘进入加速器C.离子从磁场中获得能量D.离子从电场中获得能量2．有一回旋加速器，它的交变电压频率为f ，半圆形电极的半径为R ，加速氘核所需的磁场的磁感应强度要多大？氘核的最大动能是多大？设两Ｄ形盒间距离为d ，其间电压为Ｕ，电场视为匀强电场，加速到最大能量所需回旋的周数？所用时间为多少？（已知氘核的质量m ，电量为q ）六、小结本节课学习了回旋加速器的结构、原理、特点。
《洛伦兹力的应用》示范课教学设计【物理鲁科版高中选择性必修第二册(新课标)】
3 洛伦兹力的应用教学目标1.知道洛伦兹力只改变速度的方向，不改变速度的大小。
2.知道电偏转和磁偏转，知道显像管的构造和原理。
3.知道质谱仪和回旋加速器的构造、原理以及用途。
教学重难点教学重点知道质谱仪的构造，会应用带电粒子在匀强磁场中做圆周运动的规律分析相关问题。
教学难点知道回旋加速器的构造和加速原理，理解粒子的回旋周期与加速电场的变化周期的关系。
教学准备多媒体设备教学过程一、新课引入教师活动：学习电场后，我们根据电场使带电粒子发生偏转，了解了示波器的原理。
学习了磁场以后，磁场可以使带电粒子发生匀速圆周运动，这对我们的生活生产和科技有什么影响呢？二、新课讲授一、显像管1．显像管的工作原理教师提问：我们曾利用电场控制带电粒子的运动方向，能否利用磁场控制带电粒子的运动方向呢？为什么呢？学生回答：可以，因为带电粒子在磁场中可以做匀速圆周运动。
教师总结：通常，我们把利用电场改变带电粒子的运动方向称为电偏转，把利用磁场改变带电粒子的运动方向称为磁偏转。
教师讲解：显像管是一种电子射线管，应用了电子束的磁偏转原理．显像管中有一个阴极，工作时它能发射电子，荧光屏被电子束撞击就能发光．在水平偏转线圈和竖直偏转线圈产生的方向，强弱都在不断变化的磁场作用下，运动方向发生偏转，从而实现扫描，在荧光屏上显示图像。
二、质谱仪1．质谱仪的结构原理2．加速教师引导学生进行分析和推导：带电粒子进入质谱仪的加速电场，由动能定理得： qU ＝12mv 2①3．偏转带电粒子进入偏转磁场做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力：qvB ＝m v 2r 。
②4．由①②两式可以求出粒子的半径r 、质量m 、比荷q m 等。
其中由r ＝1B 2mUq，可知电荷量相同时，半径将随质量变化。
5．设粒子的质量为m 、带电量为q （重力不计）， 粒子经电场加速由动能定理有：qU ＝12mv 2①；粒子在偏转磁场中作圆周运动有：qvB ＝mv 2r②；可以用于分析同位素、测定其质量、荷质比和含量比。
物理：6.3《洛仑兹力的应用》教案(鲁科版选修3-1)
第3节洛仑兹力的应用（3课时）【教学目的】1.理解运动电荷垂直进入匀强磁场时，电荷在洛仑兹力的作用下做匀速圆周运动。
2.能通过实验观察粒子的圆周运动的条件以及圆周半径受哪些因素的影响。
推导带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径周期公式，并会应用它们分析实验结果，并用于解决实际问题。
3.能通过定圆心，求半径，算圆心角的过程利用平几知识解决磁场中不完整圆周运动的问题。
4.了解带电粒子在磁场中偏转规律在现代科学技术中的应用。
（如质谱仪、回旋加速器等，了解我国在高能物理领域中的科技发展状况。
5.能应用所学知识解决电场、磁场和重力场的简单的综合问题，如速度选择器、磁流体发电机、电磁流量计等。
其中（1）~（2）为第1课时，（3）~（4）为第2课时，（5）为第3课时。
【教学重点】掌握运动电荷在磁场中圆周运动的半径和周期的计算公式以及运用公式分析各种实际问题。
【教学难点】理解粒子在匀强磁场中的圆周运动周期大小与速度大小无关。
【教学媒体】洛仑兹力演示仪/回旋加速器FLASH/质谱仪图片。
【教学安排】【新课导入】上节课我们学习讨论了磁场对运动电荷的作用力──洛仑兹力，下面请同学们确定黑板上画的正负电荷所受洛仑兹力的大小和方向（已知匀强磁场B、正负电荷的q、m、v．）．通过作图，我们再一次认识到，洛仑兹力总是与粒子的运动方向垂直．所以洛仑兹力对带电粒子究竟会产生什么影响？这样一来粒子还能做直线运动吗？——改变速度的方向，但不变速度大小，所以如果没有其他力的作用，粒子将做曲线运动。
那么粒子做什么曲线运动呢？是不是向电场中一样的平抛运动？——不是，平抛必须是恒力作用下的运动，象匀强电场中的电场力或重力，但洛仑兹力会随速度的方向改变而改变，是变力。
板书（课题）：带电粒子在磁场中的运动．【新课内容】1.带电粒子在磁场中的运动规律研究带电粒子在磁场中的运动规律应从哪里着手呢？我们知道，物体的运动规律取决于两个因素：一是物体的受力情况；二是物体具有的速度，因此，力与速度就是我们研究带电粒子在磁场中运动的出发点和基本点．黑板上画的粒子，其速度及所受洛仑兹力均已知，除洛仑兹力外，还受其它力作用吗？严格说来，粒子在竖直平面内还受重力作用，但通过上节课的计算，我们知道，在通常情况下，粒子受到的重力远远小于洛仑兹力，所以，若在研究的问题中没有特别说明或暗示，粒子的重力是可以忽略不计的，因此，可认为黑板上画的粒子只受洛仑兹力作用．为了更好地研究问题，我们今天来研究一种最基本、最简单的情况，即粒子垂直射入匀强磁场，且只受洛仑兹力作用的运动规律．下面，我们从洛仑兹力与速度的关系出发，研究粒子的运动规律，洛仑兹力与速度有什么关系呢？第一、洛仑兹力和速度都与磁场垂直，洛仑兹力和速度均在垂直于磁场的平面内，没有任何作用使粒子离开这个平面，因此，粒子只能在洛仑兹力与速度组成的平面内运动，即垂直于磁场的平面内运动．第二、洛仑兹力始终与速度垂直，不可能使粒子做直线运动，那做什么运动？——匀速圆周运动，因为洛仑兹力始终与速度方向垂直，对粒子不做功，根据动能定理可知，合外力不做功，动能不变，即粒子的速度大小不变，但速度方向改变；反过来，由于粒子速度大小不变，则洛仑兹力的大小也不变，但洛仑兹力的方向要随速度方向的改变而改变，因此，带电粒子做匀速圆周运动，所需要的向心力由洛仑兹力提供．分析推理得出的结果是否正确呢？最好的方法就是用实验来验证．教师介绍洛仑兹力演示仪的构造、原理，然后操作演示不加磁场和加磁场两种情况下，电子射线的径迹．从演示中，同学们观察到的现象是什么？——在不加磁场的情况下，电子射线的径迹是直线；在加垂直于速度的匀强磁场情况下，电子射线的径迹是圆．这就证明了上述的分析、推理是正确的，到此，我们就可下结论了：带电粒子垂直射入匀强磁场，在只受洛仑兹力作用的情况下，粒子在垂直于磁场的平面内做匀速圆周运动。
洛伦兹力的应用 学案参考资料
3.5 洛伦兹力的应用【学习目标】1．知道利用磁场控制带电粒子的偏转。
2．理解质谱仪的工作原理。
3．理解回旋加速器的工作原理。
【自主学习】1．带电粒子在匀强磁场中的运动(1)带电粒子的运动方向与磁场方向平行：做运动。
(2)带电粒子的运动方向与磁场方向垂直：粒子做运动且运动的轨迹平面与磁场方向。
轨道半径公式：周期公式：。
(3)带电粒子的运动方向与磁场方向成θ角：粒子在垂直于磁场方向做运动，在平行磁场方向做运动。
叠加后粒子作等距螺旋线运动。
2．质谱仪是一种十分精密的仪器，是测量带电粒子的和分析的重要工具。
3．回旋加速器：(1)使带电粒子加速的方法有：经过多次直线加速；利用电场和磁场的作用，回旋速。
(2) 回旋加速器是利用电场对电荷的加速作用和磁场对运动电荷的偏转作用，在的范围内来获得的装置。
(3)为了保证每次带电粒子经过狭缝时均被加速，使之能量不断提高，要在狭缝处加一个电压，产生交变电场的频率跟粒子运动的频率。
⑷带电粒子获得的最大能量与D形盒有关。
【合作探究】一：利用磁场控制带电粒子运动1、电视机的显像管中，电子束的偏转是用磁偏技术实现的。
电子束经过电压为U的加速电场后，进入一圆形匀强磁场区，如图甲所示。
磁场方向垂直于圆面。
磁场区的中心为O，半径为r。
当不加磁场时，电子束将通过O点而打到屏幕的中心M点。
为了让电子束射到屏幕边缘P，需要加磁场，已知磁场的磁感应强度为B，进入磁场的速度为v，做圆周运动的半径为R，求电子偏角度θ？在磁场中运动的时间是多少？解：可见，对于一定的带电粒子（m、q一定），可以通过调节B和v的大小来控制粒子的偏转角度θ.利用磁场控制粒子的运动方向的特点：.二：质谱仪1、质谱仪的作用及工作过程质谱仪是利用电场和磁场控制电荷运动的精密仪器，它是测量带电粒子的质量和分析同位素的重要工具。
其结构如甲图所示，容器A中含有电荷量相同而质量有微小差别的带电粒子。
经过S1和S2之间的电场加速，它们进入磁场将沿着不同的半径做圆周运动，打到照相底片的不同地方，在底片上形成若干谱线状的细条，叫做质谱线，每一条谱线对应于一定的质量。
高二物理选修3-1《回旋加速器》教学设计
高二物理选修3-1《回旋加速器》教学设计教学目标一、知识目标：1．知道回旋加速器的基本构造和加速原理。
2．知道加速器的基本用途。
二、能力目标：通过学生对回旋加速器设计思想的讨论和原理图的构想的讨论，开发学生的思维能力和创新能力。
三、德育目标：通过对回旋加速器又一个科研成果在技术中应用的典型事例的学习，使学生更进一步认识到科学研究在推动人类技术进步中的重要作用。
重难点分析1.简单介绍直线加速器的构造、原理和问题。
教材中图16－29是直线加速器的示意图，粒子在每一级“＋〞、“－〞间被加速，在各级之间有金属圆筒容纳粒子进行匀速运动。
由于粒子的速度越来越大，在相同的时间里所运动的路程越来越大，容纳粒子运动的金属圆筒也要越来越长。
假设干个圆筒排列下来，加速装置所需的长度很大，技术上不好解决。
2.保留多级加速的设想，把原来粒子在金属圆筒中的匀速直线运动改变为匀速圆周运动，是回旋加速器的基本思路。
由于运动电荷在磁场中做匀速圆周运动，可以在粒子运动的平面上加上垂直的匀强磁场，是粒子在这个平面上做匀速圆周运动。
由与半径与速度成正比，随着粒子运动速度的增加，粒子的运动半径也增加。
由于粒子做匀速圆周运动的周期与速度无关，保证了粒子在两级加速之间运动的时间相等。
(配用课件：回旋加速器原理)3.本节从知识上已经运用了带电粒子在电场中被加速，在磁场做匀速圆周运动。
首先可以把带电粒子在电场中和在磁场中的受力情况、运动情况进行对比。
并做一些相应的练习。
做抛物线运动电荷速度大小、方向都改变课题引入1.提出问题：在现代科学技术中，为了得到高能量的粒子，怎样使它们的速度增加上去？回答是利用电场加速，Uq＝△E k。
2.由于设备问题，很难得到很高的电压，因此必须象接力赛一样，一级一级的逐渐的加速，这就是直线加速器。
由于直线加速器占地很大，人们想到利用磁场的偏转作用，让粒子回旋，引出了回旋加速器。
教具：计算机多媒体课件学法引导1、教师通过复习提问法导入，创设物理情境启发学生思考讨论，总结规律．2、学生复习电场知识，积极思考想象，在教师指导下推导，总结回旋加速器的工作原理和规律．师生互动活动设计教师先复习提问电场知识导入，通过设问让学生思考想象出回旋加速器原理，在教师指导下，学生分析、讨论、总结规律，再通过例题讲解加深理解．课外组织学生讨论粒子运动半径不变的加速器原理．新课教学：●引入新课在现代物理学中，为了进一步研究物质的微观结构，需要能量很高的带电粒子去轰击原子核，为了使带电粒子获得如此高的能量，就必须设计一个能给带电粒子加速的装置——加速器．[板书]第六节回旋加速器●进行新课教师提出问题：问题：1．用什么方法可把带电粒子加速？学生回答：利用加速电场给带电粒子加速．[板书]由动能定理W=ΔE k采取什么方法？问题3．实际所加的电压，能不能使带电子达到所需要的能量？(不能)怎么办？[板书]多极加速投影qU=qU1＋qU2＋…＋qU n=q(U1＋U2＋U3＋…＋U n)分析：方法可行，但所占的空间X围大，能不能在较小的X围内实现多级加速呢？1932年美国物理学家劳伦斯发明了回旋加速器解决了这一问题．[板书]回旋加速器1．构造：利用电场对带电粒子的加速作用和磁场对运动电荷的偏转作用来获得高能粒子的．2．工作原理：(1)磁场的作用：带电粒子以某一速度垂直磁场方向进入匀强磁场时，只在洛仑兹力作用下做匀速圆周运动，其中周期和速率与半径无关．使带电粒子每次进入D形盒中都能运动相等时间(半个周期)后，平行于电场方向进入电场中加速．(2)电场的作用：回旋加速器的两个D形盒之间的窄缝区域存在周期性变化的并垂直于两D形盒直径的匀强电场，加速就是在这个区域完成的．(3)交变电压：为了保证每次带电粒子经过狭缝时均被加速，使之能提问：①在加速区有没有磁场？对带电粒子加速有没有影响？②粒子所能获得的最大速度与什么因素有关？可见：带电粒子获得的最大能量与D形盒半径有关．●巩固练习有一回旋加速器，它的交变电压的频率为1.2×106Hz，半圆形电极的半径为0.53m，加速氘核所需的磁场的磁感应强度要多大？氘核的最大动能是多大？(氘核的质量为3.3×10-27kg，电量为1.6×10-19C)●参考题1．质量为m，带电量为q的带电粒子在回旋加速器中间AO处由静止释放，经AO′AO处的电场加速后进入感应强度为B的匀强磁场中做匀速圆周运动，设电场的加速电压为U，那么粒子第一次做匀速圆周运动的轨道半径r0=________，周期T=________．2．在回旋加速器中，如果两个D形盒不是分别接在高频交流电源的两极上，而是接在直流的两极上，那么带电粒子能否被加速？请说明理由，并在图中感性画出粒子的运动轨迹(至少画两个周期)．●说明回旋加速器是现代高能物理所需的重要的仪器，为进一步研究物质微观结构做出了贡献．但它也有不利的一面，因为在粒子能量很高的情况下，它运动的速度接近光速，按照爱因斯坦的狭义相对论，这时粒子的质量也将发生变化，从而影响粒子在磁场中回旋一周的时间发生变化，又使电场的频率不再跟粒子运动的频率一致，这也就破坏了加速器的工作条件，因此要进一步提高粒子的能量就必须采取其它的加速方法，希望学生掌握好现在的基础知识，将来能研究出更切合实际的加速器．●例题分析回旋加速器的磁场为1.5T，加速器的最大回旋半径为0.50m。
回旋加速器教学设计
3.6教学设计——回旋加速器人教版选修3-1 第三章第6节一、教材分析本节教材是从学生已经学过的知识入手，先简单介绍直线加速器的设想,提出不足，进而引出回旋加速器，分析其工作原理，并简单介绍回旋加速器的结构。
通过对比多级直线加速器和回旋加速器的优缺点,显示科学发展的规律和发展的方向，引导学生思维，开阔学生思路，强化学生探索意识,激发学生学习兴趣.二、学情分析学生对电场和磁场的相关知识有了一定的了解，能够通过自己的分析探索带电粒子的加速原理，进而得到回旋加速器的基本构造。
根据本节课内容特点和学生现状,采取探究学习的方法，锻炼学生的探索创新能力、分析解决问题能力，升华情感态度和价值观。
具体教学策略是首先提出实际问题，激发学生的学习兴趣，引导学生分析问题,激发学生的思维,结合所学知识提出解决问题的方案，最后达到解决问题的目的,让学生体验成功的喜悦，树立科学探索精神。
三、教学目标1.知识与技能a。
知道回旋加速器的基本构造和加速原理.b.知道加速器的基本用途；c。
通过情景设置, 培养学分析实际问题、解决实际问题的能力；d。
通过师生、生生思维碰撞，开阔学生, 思维锻炼学生的创新意识。
2.过程与方法通过问题提出，结合所学知识，引导学生探究，最后达到知道加速器的基本结构和加速原理的教学目的，让学生体会研究、设计新仪器的思路。
3.情感态度和价值观a.介绍我国高能粒子加速器—-北京正负电子对撞机, 培养民族自豪感, 激发学生的学习兴趣；b。
体验探究乐趣，激发创新意识。
四、教学重难点教学重点: 回旋加速器的构造和加速原理；教学难点: 交变电压的周期和粒子的运动周期相同。
五、教学方法预习检测、教师引导、课堂交流讨论六、教学过程预习任务回顾:1。
阅读课本101页至102页回旋加速器相关内容；2.完成《新新学案》大册子87页预习内容填空。
一、预习情况交流：1.为什么要对带电微粒进行加速？答:认识原子核内部结构的需要，加速粒子充当“炮弹”;追问：原子核由带正电的质子和不带电的中子组成，为什么质子和质子之间没有因为斥力而解散呢？目的:引导学生回答出强相互作用，并复习四种基本相互作用。
《第3节 洛伦兹力的应用》教学设计(福建省省级优课)
《带电粒子在复合场中的运动》教学设计一、概述本专题是教材选修3－1中的《洛伦兹力的应用》，带电粒子在组合场、叠加场和交变场中的运动涉及力和运动、功和能及动量等知识，其综合性强，能力要求高，也是高考的热点之一。
二、学情分析本课时是高考的第一轮总复习，学生已经具备了重力场、电场和磁场等知识，能应用力和运动、功和能等物理方法处理电和磁问题。
三、教学目标分析（一）知识与技能考纲解读：1.会分析质谱仪、回旋加速器、磁流体发电机等磁场的实际应用问题。
2.会分析带电粒子在组合场和叠加场中的运动问题。
（二）过程与方法1. 以回旋加速器和速度选择器为实例模型，分析带电粒子在组合场和叠加场中运动，总结出解题的基本思维方法，提高学生的物理综合分析能力；2. 通过展示培养学生的规范书写习惯。
（三）情感态度与价值观培养学生的物理探究能力和协同合作精神。
四、教学重点和难点（一）教学重点1.能分析带电粒子在复合场中的运动情况;2.能用力和运动的观点解决复合场的实际运动问题。
（二）教学难点带电粒子在复合场中运动的处理和解决方法。
五、教学方法（一）基本方法：先学后教，引导探究，归纳提高。
（二）基本过程：课前自主复习—课首复习检测及反馈—小组讨论探究—课堂精讲归纳—课堂当堂检测—课后复习巩固。
六、教学资源与工具设计（一）复习参考资料：《3年高考2年模拟》复习用书，简称“32”；（二）教学设备：智慧教室一体化。
七、教学过程设计课前复习检测1.劳伦斯和利文斯设计出回旋加速器，工作原理示意图如图所示．置于高真空中的D形金属盒半径为R，两盒间的狭缝很小，带电粒子穿过的时间可忽略．磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直，高频交流电频率为f，加速电压为U.若A处粒子源产生的质子质量为m、电荷量为＋q，在加速器中被加速，且加速过程中不考虑相对论效应和重力的影响．则下列说法正确的是( )A.只要加速电压足够大，质子获得的动能也可以足够大B.高频交流电只能是矩形交流电，不能是正弦交流电C.质子第2次和第1次经过两D形盒间狭缝后轨道半径之比为2∶1D．不改变交流电频率f,但让磁感应强度B为原来2倍，该回旋加速器也能用于α粒子加速2.由中国提供永磁体的阿尔法磁谱仪原理图如图所示，它曾由航天飞机携带升空，将来安装在阿尔法国际航空站中，主要使命之一是探索宇宙中的反物质。
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提出适度开放问题，启发利用已有知识设计方案来解决区分电性问题，充分唤醒学生已有知识，在原有基础上不断生长，诱导了学生无穷的创造力。
换个角度学习知识，以前都是采用宣讲的方法，告诉学生利用偏转磁场、偏转电场可测带电粒子电性，让学生通过带电粒子的运动轨迹判断电性。
2：带电粒子的速度方向垂直于磁场方向将做什么运动?
3：推导出在B⊥v情况下的两个重要公式
4：除磁场外，什么“场”对电荷也有力的作用，列举这种“场”对电荷作用的典型情况
关于教学策略选择的阐述
本节课采用学生课前预习、课堂中组成学习小组、板卡互动（EEPO模式）、探究式教学等方法相结合。
课堂教学过程设计思路
1、
理解
理解运动电荷垂直进入匀强磁场时，电荷在洛仑兹力的作用下做匀速圆周运动。
2、
理解
了解带电粒子在磁场中偏转规律在现代科学技术中的应用，了解高能物理领域中的科技发展状况。
3、
应用
能应用所学知识解决电场、磁场的简单的综合问题
项目
内容
解决措施
教学重点
掌握运动电荷在磁场中圆周运动的半径和周期的计算公式以及运用公式分析各种实际问题。
本次教学换个角度处理这个问题，让学生自己设计方案区分电性，开阔了学生的思路，提高了学生学习兴趣
教师选择小组发言、点评，
该组代表到本组大卡前阐述本小组设计方案，其他同学倾听
学生交流的过程也是相互学习的过程，既给学生提供充分展示自己的机会，又使聆听的学生从别人的设计中得到有益的启发，使学生充分认识到合作与交流的重要性。
与本节
(课)相关
的学生特
征的分析
从学生角度看，学生已基本掌握洛伦兹力的相关知识，本节的探究活动采用的是提出适度开放问题，启发利用公式、设计仪器方案来解决带电粒子在电场、磁场中运动问题，充分唤醒学生已有知识，在原有基础上不断生长，诱导了学生无穷的创造力。
知识点学习目标描述
知识点
编号
学习目
标层次
具体描述语句
教师引导一：先展示图片（偏转磁场、偏转电场、加速电场）引导：人类设计不会凭空设计，都要根据已有知识设计，现在元部件就这么多，怎么设计？
教师引导二：设计方案不唯一
教师加入学生的小组讨论之中，倾听学生的思路，适时点拨。
在学生的交流过程中，教师适时提出学生设计或交流时忽略的问题，如：正负电荷在你设计的场中怎么走？你们怎样从而区分出正负点，或者不带电？
观看课件几张图片关于“19世纪末科学家发现大量微观带电粒子”
观看
在自然导入洛伦兹力的在科技反面应用的同时，渗透物理学史，有助于激发学生学习物理的兴趣
提出问题：我们要研究微观带电粒子，就是要研究它们的电性、速度、荷质比等，现在我们先从最简单的入手，怎么研究电性？
思考
引入洛伦兹力的第一个应用
牛刀小试---设计方案：设计能测定运动电荷电性的方案
本节(课)
教学内容
的分析
教材是在学生学习了洛伦兹力的基础上，通过对物理科学研究中常用仪器的原理分析，进一步学习洛伦兹力的应用。本课时教学内容主要是对磁场控制带电粒子的偏转，电场控制带电粒子的加速这个概念的建立，应把各种仪器中电场力、磁场力的作用分析为本节教学的重点。由于涉及的物理仪器较大型抽象，无配套实验仪器，并且概念内涵较深、外延较广，涉及边界条件、临界关系等，学生往往难以理解，所以应采用多种教学方法结合，想方设法激发学生学习的兴趣。
本节(课)
教学目标
（1）、知识与技能目标
①知道利用磁场控制带电粒子的偏转
②理解回旋加速器的工作原理
（2）、 过程与方法目标
①通过分组合作学习重点内容
②经历设计实验原理的过程，从已有知识积累尝试初步设计
（3）、 情感态度和价值观目标
①激发学生创造性学习的热情
②培养学生良好的合作能力和创新能力
③激发学生对物理发展新动态的兴趣和对技术设计的热爱
教学
环节
教师的活动
学生的活动
设计意图、理论依据
导入
新课
复习提问:1、什么是洛伦兹力？
2、带电粒子在磁场中是否一定受洛伦兹力？
下面我们通过完成标准型平台回顾关于带电粒子在匀强磁场中的运动
回答：1、磁场对运动电荷的作用力
2、不一定
通过简单的快问快答，让学生尽快进入状态，并且引出预习内容。
学习
新知
搭建标准型平台：
课堂教学设计表
课程名称：洛伦兹力的应用—回旋加速器
单位（学校）梧州市第八中学
章节名称
洛伦兹力的应用—回旋加速器
学时
1
依据准
课程标准：
本节介绍洛伦兹力在实际中的广泛应用，这些应用在物理科学研究中起着重要的作用。本节经历观察物理现象，根据要求初步设计实验原理的过程，并从自身的设计中发现问题,有初步提出问题的能力。要求学生通过自己的探究和分析获得知识。回旋加速器的原理是探究重点。
预习回答：关于带电粒子的相关问题？（不计重力）
向度1：电荷的速度方向平行于磁场方向将做什么运动?
向度2：电荷的速度方向垂直于磁场方向将做什么运动?
向度3：推导出在B⊥v情况下的两个重要公式
向度4：除磁场外，什么“场”对电荷也有力的作用，列举这种“场”对电荷作用的典型情况
以6人小组为单位，至少选三个向度，顺时针交互预习情况，再总结呈现在大卡上，悬挂到教室墙边的绳子上
以反映学科发展新动态的大型强子对撞视频引出，提出适度开放问题，启发利用公式
教学难点
理解粒子在匀强磁场中的圆周运动周期大小与速度大小无关。
解决回旋加速器中的交变电场频率问题，将强调这个难点
学生课前
需要做的
准备工作
课前让学生预习完成“关于带电粒子的相关问题”
1：带电粒子的速度方向平行于磁场方向将做什么运动?
教师选择小组发言、点评
该组代表到本组大卡前阐述本小组答案，其他同学倾听
采用EEPO平台设计中的大卡张贴，让学生可以看到每组的答案，增加知识点的强化次数
介绍洛伦兹力演示仪
（1）不加磁场时，电子束的径迹；
（2）加垂直纸面向外的磁场时，电子束的径迹；
观看，得到验证
之前学生均从受力分析得到电荷运动情况
教师演示，学生观察实验现象，验证自己的预测是否正确。
搭建EEPO平台，设计多向度问题，让学生可以有选择权去完成自己认为可以完成的问题。
组成学习小组培养学生良好的合作能力，小组成员先交互再总结增加关键知识点的强化次数。
上节课已经学习洛伦兹力的知识，因此前三个问题都可以从受力分析得到答案，同时强化对两个重点公式的记忆，第四个问题是让学生复习这节课将用到的电场的相关知识。