教材地位和作用
帶電粒子在磁場中的運(yùn)動是人教版高中物理選修3-1第三章磁場三章最第六節(jié)的內(nèi)容，本節(jié)課是磁場章的重中之重，在高考題中常以綜合計(jì)算題形式出現(xiàn)，本節(jié)教材既聯(lián)系了高一的勻速圓周運(yùn)動內(nèi)容，又承接前面帶電粒子在磁場中所受洛倫茲力的內(nèi)容，既是力學(xué)部分和電磁學(xué)部分舊知識的回憶復(fù)習(xí)，又是將這兩部分有機(jī)整合進(jìn)行全新理論的構(gòu)建過程。學(xué)好本節(jié)內(nèi)容將增強(qiáng)學(xué)生科學(xué)素質(zhì)，能為今后進(jìn)一步更好地掌握學(xué)習(xí)方法打下基礎(chǔ)。
重點(diǎn)和難點(diǎn)
重點(diǎn)：
1.運(yùn)動電荷半徑及周期的計(jì)算公式推導(dǎo)以及應(yīng)用
2.回旋加速器原理分析
難點(diǎn)：
確定垂直射入勻強(qiáng)磁場中的帶電粒子運(yùn)動是勻速圓周運(yùn)動．回旋加速器原理的理解，回旋加速器最終速度的決定因素。受已有經(jīng)驗(yàn)影響回旋加速器最終速度的決定因素學(xué)生容易誤認(rèn)為是加速電壓大小。
學(xué)情分析
學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了勻速圓周運(yùn)動內(nèi)容，能夠計(jì)算關(guān)于圓周運(yùn)動向心力、半徑、周期等問題，在本章前面部分，業(yè)已學(xué)習(xí)過運(yùn)動電荷在磁場中受到的洛倫茲力的大小計(jì)算、方向判定。但學(xué)生分析問題解決問題的能力還不是很全面，本節(jié)中分析問題的思路對于學(xué)生來說是需要重點(diǎn)加強(qiáng)掌握的。
教學(xué)目標(biāo)
知識與技能
（1）理解運(yùn)動電荷垂直磁感線飛入磁場中的軌跡是圓周，運(yùn)動狀態(tài)是勻速圓周運(yùn)動
（2）會分析運(yùn)動電荷在磁場中的受力情況，并掌握其運(yùn)動半徑和周期的公式推導(dǎo)及應(yīng)用
（3）知道質(zhì)譜儀的工作原理
（4）了解加速器的基本用途，知道回旋加速器的基本構(gòu)造和加速原理。
過程與方法
能從洛倫茲力提供向心力開始推導(dǎo)出帶電粒子做圓周運(yùn)動的半徑及周期
通過推理、判斷帶電粒子在磁場中的運(yùn)動性質(zhì)的過程，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)密的邏輯推理能力．
情感態(tài)度與價(jià)值觀
（1）理解物理的基本原理，其應(yīng)用的最終目的是科學(xué)與生活實(shí)踐
（2）通過學(xué)習(xí)回旋加速器的工作原理，讓學(xué)生認(rèn)識先進(jìn)科技的發(fā)展，有助于培養(yǎng)學(xué)生對物理的學(xué)習(xí)興趣．

教法：
根據(jù)本節(jié)課的教學(xué)重難點(diǎn)以及學(xué)生的現(xiàn)有水平，本節(jié)課我所采用的教法是從研究帶電粒子在電場中運(yùn)動情況與磁場中運(yùn)動情況對比入手，采用情景教學(xué)與發(fā)現(xiàn)法相結(jié)合，引導(dǎo)學(xué)生自己一步步得出帶電粒子在磁場中的運(yùn)動軌跡情況，并輔以直觀演示法推理歸納等綜合教學(xué)方法，使學(xué)生建立猜想--觀察--分析--推理--歸納--應(yīng)用這一學(xué)習(xí)過程。
學(xué)法:
通過學(xué)生觀察演示實(shí)驗(yàn)，并對實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生疑問，引導(dǎo)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)結(jié)論進(jìn)行探究從而得出帶電粒子在磁場中的運(yùn)動規(guī)律。對于帶電粒子做勻速圓周運(yùn)動的半徑公式、周期公式，結(jié)合以前所學(xué)的知識，以合作探究的方式進(jìn)行學(xué)習(xí)，這樣可以使學(xué)生主動積極地參與到學(xué)習(xí)中來，充分體現(xiàn)出學(xué)生的主體地位，讓學(xué)生在探究的過程中體驗(yàn)和發(fā)現(xiàn)成功的喜悅。
過程分析
(一)新課引入：
多媒體展示：分別打出帶電粒子垂直進(jìn)入勻強(qiáng)電場和垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場兩種情景，并使學(xué)生比較兩者的運(yùn)動情況。大多數(shù)學(xué)生能很快中得出粒子在電場做類似于平拋運(yùn)動，而對于在勻強(qiáng)磁場中，學(xué)生可能不能確定。留下疑問，第二種粒子究竟應(yīng)該如何運(yùn)動? 而學(xué)生對此表現(xiàn)出濃厚的興趣，安排一個(gè)演示實(shí)驗(yàn)。
（二）新課教學(xué)：
1.帶電粒子在磁場中的運(yùn)動
通過洛侖茲力演示儀觀察帶電粒子的運(yùn)動軌跡。首先觀察沒有磁場作用時(shí)，電子的運(yùn)動軌跡:，接下來加上垂直于電子速度方向的勻強(qiáng)磁場，發(fā)現(xiàn)電子軌跡為圓形，并對實(shí)驗(yàn)結(jié)論進(jìn)行總結(jié)。此演示實(shí)驗(yàn)解答了學(xué)生剛才在情形②中所留軌跡問題。會給學(xué)生留下兩個(gè)新的疑問:一是例子的運(yùn)動軌跡為什么為圓形，二是粒子的運(yùn)動軌道半徑為什么隨著磁感應(yīng)強(qiáng)度的增加而減小，隨著電子出射速度的增加而增加。接下來的任務(wù)便是對學(xué)生的兩個(gè)疑問分別進(jìn)行解決。
首先是粒子的軌跡為什么為圓形。
讓學(xué)生分析帶電粒子在磁場中運(yùn)動時(shí)，所受洛倫茲力方向，在這樣的力作用下，推導(dǎo)出電荷會做勻速圓周運(yùn)動，向心力由洛倫茲力提供
影響粒子做勻速圓周運(yùn)動半徑大小的因素，即本節(jié)課的另一重點(diǎn)，我準(zhǔn)備這樣來進(jìn)行教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生利用勻速圓周運(yùn)動的牛頓第二定律關(guān)系式推導(dǎo)
設(shè)問：帶電粒子做勻速圓周運(yùn)動時(shí)什么力作為向心力
學(xué)生答：F向=F洛=qvB
學(xué)生答：F向=mv2/r
繼續(xù)推導(dǎo)得出：qvB= mv2/r → r= mv/ qB，即半徑公式，
引導(dǎo)學(xué)生試著推導(dǎo)周期公式，結(jié)合前面已得的半徑公式，學(xué)生不難得出T=2πm/qB，即周期公式。
半徑公式與周期公式的實(shí)際問題應(yīng)用可設(shè)計(jì)下列幾點(diǎn)討論（學(xué)生分組討論）
（1）質(zhì)量不同電量相同的帶電粒子，若以大小相等的動量垂直進(jìn)入同一勻強(qiáng)磁場，它們的軌道半徑關(guān)系如何？
（2）質(zhì)量不同電量相同的帶電粒子，若以大小相等的能量垂直進(jìn)入同一勻強(qiáng)磁場，它們的軌道半徑關(guān)系如何？
（3）在同一磁場中做半徑相等的圓周運(yùn)動的氫、氦原子核，哪個(gè)運(yùn)動速度大？
（4）同一帶電粒子，在磁場中做圓周運(yùn)動，當(dāng)它的速率增大時(shí)，其周期怎樣改變？通過上述討論可在加速學(xué)生對于兩個(gè)公式應(yīng)用的熟練掌握同時(shí)解決能量和動量在其中的應(yīng)用關(guān)系。
此幾步討論目的是總結(jié)出在此種條件下半徑和周期的決定因素（此為本節(jié)課的一大難點(diǎn)，也為質(zhì)譜儀原理和回旋加速器原理的理解做好鋪墊）。
為了進(jìn)一步掌握帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動規(guī)律，引導(dǎo)學(xué)生練習(xí)例題一，并借此介紹質(zhì)譜儀的作用原理。
2回旋加速器
通過以下步驟引出回旋加速器：
（1）怎樣獲得高速高能量帶電粒子？靜電力做功 Ek=qu
（2）但技術(shù)上很難做到過高的電壓怎么辦？多級電壓加速
（3）多級加速器加速設(shè)備太長怎么辦？將這種設(shè)備像卷尺一樣卷起來就好了
（4）怎樣才能讓帶電粒子卷起來呢？用勻強(qiáng)磁場使帶電粒子旋轉(zhuǎn)
通過以上幾步問題引導(dǎo)，然后結(jié)合回旋加速器圖片和作用原理圖介紹回旋加速器的作用原理，此時(shí)要讓學(xué)生有幾分鐘的理解時(shí)間。
思考與討論
被加速粒子的最大速度決定于什么？（此為一大難點(diǎn)）
學(xué)生可能有兩種觀點(diǎn)：
觀點(diǎn)1：認(rèn)為電場是用來加速的，磁場是用來回旋的，最終的能量應(yīng)與磁場無關(guān)。應(yīng)與電場有關(guān)，加速電壓越高，粒子最終能量越高。
觀點(diǎn)2：因?yàn)檫\(yùn)動半徑最大Rm=mVm/qB,得 Vm=qBRm/m
所以半徑最大時(shí)，速度也應(yīng)最大。
所以帶電粒子的運(yùn)動最大半徑等于D形盒的半徑時(shí)，粒子的速度達(dá)到最大。
對于兩種觀點(diǎn)要讓學(xué)生充分交流討論，教師再進(jìn)行釋疑。最后總結(jié)出結(jié)論。
由于本節(jié)內(nèi)容較多，且有較多疑點(diǎn)，為了使學(xué)生對本節(jié)課有一個(gè)整體的認(rèn)識，接下來我會安排一個(gè)課堂小結(jié)，讓學(xué)生總結(jié)本堂課內(nèi)容，教師最后補(bǔ)充并再次突出本節(jié)課的重點(diǎn)。
效果分析
本節(jié)內(nèi)容有較多和學(xué)生日常經(jīng)驗(yàn)相沖突的地方，對于此類問題，我會先提出問題，交由學(xué)生分組進(jìn)行充分交流討論，盡量能從學(xué)生口中找到正確答案，然后再進(jìn)行引導(dǎo)釋疑，這樣避免了學(xué)生在疑點(diǎn)難點(diǎn)上出現(xiàn)集體“迷糊”的狀況。
板書設(shè)計(jì)

（3）半徑和周期的決定因素
2.回旋極速器
（1）作用原理：交變電場加速，勻速磁場偏轉(zhuǎn)
（2）最大速度的決定因素:D形盒半徑

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