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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。
人教版高中物理选修《带电粒子在匀强磁场中的运动》word教案一、教材分析本节课的内容是高考的热点之一，不仅要求学生有专门强的分析力和运动关系的能力，还要求学生有一定的平面几何的知识，在教学中要多给学生摸索的时刻二、教学目标（一）知识与技能1、明白得洛伦兹力对粒子不做功。
2、明白得带电粒子的初速度方向与磁感应强度的方向垂直时，粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动。
3、会推导带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径、周期公式，明白它们与哪些因素有关。
4、了解回旋加速器的工作原理。
（二）过程与方法通过带电粒子在匀强磁场中的受力分析，灵活解决有关磁场的问题。
（三）情感、态度与价值观通过本节知识的学习，充分了解科技的庞大威力，体会科技的创新与应用历程。
三、教学重点难点教学重点带电粒子在匀强磁场中的受力分析及运动径迹教学难点带电粒子在匀强磁场中的受力分析及运动径迹四、学情分析本节教材的内容属于洛仑兹力知识的应用，采纳先实验探究，再理论分析与推导的方法。
先实验观看再理论论证比较符合一样学生的认知过程，也可降低学习的难度。
五、教学方法实验观看法、讲述法、分析推理法六、课前预备1、学生的预备：认真预习课本及学案内容2、教师的预备：洛伦兹力演示仪、电源、多媒体课件制作，课前预习学案，课内探究学案，课后延伸拓展学案七、课时安排：1课时八、教学过程（一）预习检查、总结疑问（二）情形引入、展现目标提问：（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？（3）带电粒子垂直磁场方向进入匀强磁场时会做什么运动呢？（三）合作探究、精讲点播1、带电粒子在匀强磁场中的运动介绍洛伦兹力演示仪。
如图所示。
引导学生推测电子束的运动情形。
（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；（3）保持出射电子的速度不变，增大或减小磁感应强度，电子束的径迹；（4）保持磁感应强度不变，增大或减小出射电子的速度，电子束的径迹。
质谱仪与回旋加速器【教学目标】1．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。
2．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。
【教学过程】一、复习导入1．实例：如图所示为一具有圆形边界、半径为r 的匀强磁场，磁感应强度大小为B ，一个初速度大小为v 0的带电粒子（质量为m ，电荷量为q ）沿该磁场的直径方向从P 点射入，在洛伦兹力的作用下从Q 点离开磁场。
（1）可以证明，该粒子离开磁场时速度方向的反向延长线必过圆心。
（2）设粒子离开磁场时的速度方向与进入磁场时相比偏转了θ角，则由图中几何关系可以看出tan θ2＝r/R ＝qBrmv 0 可见，对于一定的带电粒子（m ，q 一定），可以通过调节B 和v 0的大小来控制粒子的偏转角度θ。
2．特点：利用磁场控制带电粒子的运动，只能改变粒子的运动方向而不能改变粒子的速度大小。
二、新课教学（一）质谱仪1．质谱仪的结构原理质谱仪主要用于分析同位素、测定其质量、荷质比和含量比，如图所示为一种常用的质谱仪。
（1）离子发生器：发射出电量q、质量m的粒子，粒子从A中小孔S飘出时速度大小不计；（2）静电加速器C：静电加速器两极板M和N的中心分别开有小孔S1、S2，粒子从S1进入后，经电压为U的电场加速后，从S2孔以速度v飞出；（3）速度选择器D：由正交的匀强电场E0和匀强磁场B0构成，调整E0和B0的大小可以选择度为v0＝E0/B0的粒子通过速度选择器，从S3孔射出；（4）偏转磁场B：粒子从速度选择器小孔S3射出后，从偏转磁场边界挡板上的小孔S4进入，做半径为r的匀速圆周运动；（5）感光片F：粒子在偏转磁场中做半圆运动后，打在感光胶片的P点被记录，可以测得PS4间的距离L。
2019-2020年人教版高中物理选修3《回旋加速器》表格式教学设计一、教材分析“回旋加速器”是《磁场》一章中“带电粒子在电磁场中运动规律”的典型应用，这部分知识也是高考中的重点和难点。
而且，回旋加速器作为一种高科技的实验设备，学生往往对其怀有浓厚的学习兴趣，有意识的让学生到当今科学的前沿“圣地”去涉足一番，也将有助于他们开阔视野，培养志趣。
二、教学目标知识与技能：了解回旋加速器的基本结构，理解它的工作原理，并能解决粒子在电磁场中运动的相关问题。
过程与方法：学生通过体验自主设计回旋加速器的过程，提高学生应用物理知识分析、解决实际问题的能力。
情感态度与价值观：在学生自主设计回旋加速器的过程中，体验成功的乐趣，激发学生的思维状态，培养学生的创新意识；并通过介绍我国在高能粒子研究领域的成就，增强学生的民族自豪感、培养学生的爱国热情。
三、教学重难点1、重点：了解回旋加速器的基本结构，理解它的工作原理。
2、难点：利用物理知识逐步探究设计回旋加速器的过程。
四、教学方法新课程标准把探究式学习提到了学习方式的核心地位高度，但如何在教学中实现这种转变是能否落实这一课程理念的重要问题。
本节课教材的编写是平铺直叙的介绍回旋加速器的原理和结构，回旋加速器虽然是一种高科技的实验设备，但其原理和结构并不复杂，学生完全有能力在老师的引导下，自主探究设计出回旋加速器模型。
因此本节课采用问题探究式教学法。
让学生从所学的电磁场知识出发，以探究设计高能粒子加速器为目标，辅之以一系列环环相扣的问题，引导学生在不断的提出问题和解决问题的过程中“设计出”回旋加速器。
这样处理，可以使学生在学习过程中成为学习的主体，从而对回旋加速器的原理和结构的理解将更加深刻，而且理论分析能力和探究能力将同时得以训练和培养；在学生探究过程中，教师以适当的的问题进行点拨和引导，帮助学生突破思维障碍，从而突破教学难点。
本节课的教学过程设计如下：五、教学过程设计。
高中物理《3.15 带电粒子在匀强磁场中的运动》教案 新人教版选修3-1【基本内容】一、带电粒子在磁场中的运动规律（不计粒子重力，以V 0进入匀强磁场B ） 1．V 0∥B 时，做匀速直线运动。
2．V 0⊥B 时，做匀速圆周运动。
（1）基本公式：Rv m qvB 2=（2）轨道半径公式：Bqmv R =（3）周期公式：qBm T π2=（4）运动特征：运动周期仅与电荷(q 、m)和磁场(B)有关，与运动速度无关。
二、带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的研究 研究带电粒子在有界磁场中运动时，画轨迹是首要任务。
而圆心位置的确定是画图中的点睛之笔。
3．圆心的确定：因为洛仑兹力总与速度垂直，指向圆心，所以画出粒子运动轨迹上任意两点（一般是射入和射出磁场的两点）的速度矢量的垂线，两垂线的交点即为圆心。
4．半径的分析：一般是利用几何知识通过解三角形的方法求得。
5．运动时间的研究：利用几何关系（圆心角与弦切角）计算圆心角θ的大小，再由公式T t⋅=θ2（qBmT π2=为运动周期），求出时间。
垂直方向的速度。
四、带电粒子在复合场中的运动规律分析6．复合场：是指点重力场、电场和磁场。
可能是三场共存，也可能是其中的两个场共存。
7．三种场力特点：（1）重力：G=mg 。
方向竖直向下；做功与路径无关，其数值与质量和始末位置有关。
（2）电场力：F=qE 。
方向与场强及电荷的性质有关；电场力做功与路径无关，其数值与电荷时及始末位置的电势差有关。
（3）洛伦兹力：f=qvBsin θ（其中θ是运动的速度v 与磁感应强度B 的夹角）。
洛伦兹力不做功。
8．带电粒子在复合场中的运动规律分析（1）正确分析带电粒子在复合场中的受力及运动情况是解决问题的前提。
（2）灵活选用力学规律是解决问题的关键。
【典例分析】例1．如图所示，一个带电粒子，质量为m ，电量为q ，以某一速度垂直磁场及其边界射人磁感应强度为B ，宽度为L 的矩形匀强磁场区域，带电粒子穿过矩形磁场区域的偏角θ＝30°，试求带电粒子射入磁场时的速度及射出磁场的侧移和在磁场区域的时间． [解析]电子在磁场中运动，只受洛伦兹力作用，故其轨迹是圆周的一部分．因半径与速度方向垂直，故圆心在两速度垂线的交点上，如图所示的O 点，由几何知识，在Rt ΔOCB 中，OB 为半径，所以sin L R θ=，又由mv R qB =，所以有sin L mvqBθ=， 所以粒子进入磁场时的速度 2qBLv m=设侧移AC ＝y ，由几何关系 (1cos )0.27y R L θ=-≈ 又因AB 弧所对的圆心角为30°，所以穿出磁场的时间11212126m mt T qB qBππ==⨯=例2．如图1甲所示，在y ＞0的空间中存在匀强电场．场强沿y 轴负方向；在y ＜0的空间中，存在匀强磁场．磁场方向垂直xy 平面（纸面）向外．一电荷量为q 、质量为m 的带正电的运动粒子，经过y 轴上y ＝h 处的点P 1时速率为v 0．方向沿x 轴正方向；然后经过x 轴上x ＝2h 处的P 2点进入磁场，并经过y 轴上y ＝－2h 处的P 3点．不计重力．求 ⑴电场强度的大小．⑵粒子到达P 2时速度的大小和方向． ⑶磁感应强度的大小．图1甲[解析]⑴粒子轨迹如图1乙，从P 1到P 2作类平抛运动，因而有ma qE =、h t v 20=、h at =221由上三式有 qhmv E 220=⑵粒子到达点时速度分解，水平的v 0和竖直的v 1，速度方向与x 轴成θ角，则有ah v 221=、21202v v v +=、01tan v =θ，联立有02v v =，︒=45θ⑶设磁感应强度为B ，由牛顿定律有rv m qvB 2=，r 为圆轨道半径，由图可见，圆周与x 轴、y 轴的交点分别为P 2和P 3，OP 2＝OP 3＝2h ，︒=45θ，由几何关系知，P 2P 3连线为圆的直径，所以h r 2=，所以qhmv B 0=例3．如图甲所示，在x 轴上方有垂直于xy 平面向里的匀强磁场，磁感应强度为B ；在x 轴下方有沿y 轴负方向的匀强电场，场强为E ，一质量为m ，电量为－q 的粒子从坐标原点O 沿y 轴正方向射出。
新课标人教版31选修三《带电粒子在匀强磁场中的运动》WORD教案4学习目标1、明白得洛伦兹力对粒子不做功。
2、明白得带电粒子的初速度方向与磁感应强度的方向垂直时，粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动。
3、会推导带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径、周期公式，明白它们与哪些因素有关。
4、了解回旋加速器的工作原理。
学习重点带电粒子在匀强磁场中的受力分析及运动径迹学习难点带电粒子在匀强磁场中的受力分析及运动径迹自主学习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作运动，在平行磁场方向作运动。
叠加后粒子作等距螺旋线运动。
2．质谱仪是一种十分周密的仪器，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：通过多次直线加速；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，在的范畴内来获得的装置。
(3)为了保证每次带电粒子通过狭缝时均被加速，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。
同步导学例题1 三种粒子H 11、H 21、He 42，它们以下列情形垂直进入同一匀强磁场，求它们的轨道半径之比。
①具有相同速度；②具有相同动量；③具有相同动能。
解答 依据qvB ＝m v 2r ，得r ＝mv qB ①v 、B 相同，因此r ∝m q，因此r 1∶r 2∶r 3＝1∶2∶2 ②因为mv 、B 相同，因此r ∝1q，r 1∶r 2∶r 3＝2∶2∶1 ③12mv 2相同，v ∝1m ，B 相同，因此r ∝m q ，因此r 1∶r 2∶r 3＝1∶2∶1。
例2 如图所示，一质量为m ，电荷量为q 的粒子镇定器A 下方小孔S 1飘入电势差为U 的加速电场。
带电粒子在匀强磁场中的运动：确定带电粒子在磁场中运动轨迹的方法1、物理方法：作出带电粒子在磁场中两个位置所受洛仑兹力，沿其方向延长线的交点确定圆心，从而确定其运动轨迹。
2、物理和几何方法：作出带电粒子在磁场中某个位置所受洛仑兹力，沿其方向的延长线与圆周上两点连线的中垂线的交点确定圆心，从而确定其运动轨迹。
3、几何方法：①圆周上任意两点连线的中垂线过圆心②圆周上两条切线夹角的平分线过圆心③过切点作切线的垂线过圆心一：无界磁场中的运动如图所示，一个带负电的粒子以速度v由坐标原点射入磁感应强度为B的匀强磁场中，速度方向与x轴、y轴均成45°。
已知该粒子电量为-q，质量为m，则该粒子通过x轴和y轴的坐标分别是多少？mv/qB －mv/qB二：有界磁场中的运动：（一）双界磁场中的运动6、如图所示，比荷为e/m的电子从左侧垂直于界面、垂直于磁场射入宽度为d、磁感受应强度为B的匀强磁场区域，要从右侧面穿出这个磁场区域，电子的速度至少应为（）A、2Bed/mB、Bed/mC、Bed/(2m)D、2Bed/m【例3】电子自静止开始经M、N板间（两板间的电压为u）的电场加速后从A点垂直于磁场边界射入宽度为d的匀强磁场中，电子离开磁场时的位置P偏离入射方向的距离为L，如图所示。
求匀强磁场的磁感应强度。
（已知电子的质量为m ，电量为e ）解析：电子在M 、N 间加速后获得的速度为v ，由动能定理得：21mv 2-0=eu 电子进入磁场后做匀速圆周运动，设其半径为r ，则：evB =m rv 2电子在磁场中的轨迹如图，由几何得：222d L L+=rd L 22+ 由以上三式得：B =emu d L L2222+（二） 单界磁场中的运动：粒子从同一直线边界射入， 再从这一边界射出时，速度与边界的夹角相等【例1】一个负离子，质量为m ，电量大小为q ，以速率v 垂直于屏S 经过小孔O 射入存在着匀强磁场的真空室中，如图所示。
带电粒子在匀强磁场中的运动【学习目标】一、知识与技能1．理解洛伦兹力对粒子不做功。
2．理解带电粒子的初速度方向与磁感应强度的方向垂直时，粒子在匀磁场中做匀速圆周运动。
3．会推导带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径、周期公式，并会用它们解答有关问题。
4．知道质谱仪的工作原理5．知道回旋加速器的基本构造及工作原理二、过程与方法1．通过带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的讨论过程，培养学生的分析综合能力2．通过半径公式和周期公式的推导过程，培养学生的理解能力和推理能力3．通过回旋加速器的教学过程，培养学生运用物理知识分析和解决实际问题的能力三、情感、态度与价值观1．通过讲述带电粒子在科技、生产与生活中的典型应用，培养学生热爱科学、致力于科学研究的价值观。
2．回旋加速器是一种高科技的实验设备，通过该问题的学习，培养学生的学习兴趣，开阔学生的视野。
【学习重难点】带电粒子在匀强磁场中的受力分析及运动径迹【学习过程】1．磁场的产生磁体、电流、变化的电场周围有磁场。
安培提出分子电流假说（又叫磁性起源假说），认为磁极的磁场和电流的磁场都是由电荷的运动产生的。
（但这并不等于说所有磁场都是由运动电荷产生的，因为麦克斯韦发现变化的电场也能产生磁场。
）2．磁场的基本性质：磁场对放入其中的磁极和电流有磁场力的作用（对磁极一定有力的作用；对电流只是可能有力的作用，当电流和磁感线平行时不受磁场力作用）。
这一点应地球磁场 通电直导线周围磁场 通电环行导线周围磁场 该跟电场的基本性质相比较。
3．磁场方向：五种表述是等效的①磁场的方向②小磁针静止时N 极指向③N 极的受力方向④磁感线某点的切线方向⑤磁感应强度的方向4．磁感线（1）用来形象地描述磁场中各点的磁场 强弱 和 方向 的曲线。
磁感线上每一点的切线方向就是该点的磁场方向，也就是在该点小磁针静止时N 极的指向。
磁感线的 疏密 表示磁场的强弱。
（2）磁感线是 封闭 曲线（和静电场的电场线不同）。
《回旋加速器》教学设计【设计思想】本节课“回旋加速器”是带电粒子在电场和磁场中运动的一个具体的综合实例。
本节课的主要任务在于提高学生应用所学知识分析解决问题的能力，并在应用过程中加深对电场和洛仑兹力的理解，同时体会科学研究的方法和思想。
因此，本节课采用问题引导的方式，充分调动学生进行分析讨论，让学生如同身临其境地“参与”加速器的“设计”和“改进”，这样能更好地让学生体验并深入理解回旋加速器的设计原理和结构、用途。
【教学目标】1．了解回旋加速器的基本结构，理解回旋加速器的设计原理2．理解回旋加速器加速带电粒子的特点3．通过回旋加速器的设计过程，加深对磁场和电场特点的认识4．经历回旋加速器的设计过程，体会科学研究的方法和思想【教学重点】回旋加速器对带电粒子的加速原理及特点【教学难点】1．加速电场与带电粒子运动周期的同步关系2．带电粒子最大动能和最大速度的影响因素【教学过程】一、引入1．类比情景导入出示一个核桃，如果需要知道它内部是怎样的，需要怎么做？（打开看个究竟，用锤砸开）2．课题引入科学研究也是如此，对于原子核，要深入研究或者让原子核发生反应，也必须用“炮弹”把它轰开。
这样的“炮弹”需要用高能粒子来充当，通常为质子、电子、中子、氦核等。
首先需要解决的问题是，如何获得高能粒子。
二、加速器的实现和改进1．加速原理如何获得高能粒子呢？对于带电粒子来说很容易想到办法，让带电粒子加速。
（带电粒子在电场中加速）带电粒子经过电场加速后，能够获得多大的能量？怎样使这个能量高一些？（ΔE K=qU，提高能量，可以提高加速电压）当初科学家也是这么想的，进行了许多尝试去获得高电压，采用多级变压器，静电发生器等。
但产生高压要受到许多限制，那个年代大概只能到几十万伏，不足以得到所需的高能粒子。
必须考虑其它的办法。
2．加速器的改进科学家们希望能够利用较低的电压，把粒子加速到高能量。
（多级加速）多级加速思想如何实现？画出示意图，解释原理。
高二物理人教版选修31回旋加速器教案重/难点重点：盘旋减速器的结构和减速原理。
难点：交变电压的周期和粒子的运动周期相反。
重/难点剖析重点剖析：盘旋减速器是减速带电粒子的装置，离子由减速器的中心左近进入减速器，经过盘旋减速后从减速器的边缘射出减速器，离子经过电场减速从电场中取得能量。
难点剖析：盘旋减速器粒子运动周期与狭缝上所加交变电压的周期相等。
盘旋减速器狭缝所加交变电压的周期等于粒子做匀速圆周运动的周期，粒子盘旋一周减速两次。
由2v qvB m R = 可知粒子减速后的最大动能2222km q B R E m=，与减速电压有关。
打破战略盘旋减速器是高考考察的的重点内容之一，但很多同窗往往对这类效果似是而非，看法不深，甚至一筹莫展、，因此在学习进程中，尤其是高三温习进程中应惹起注重。
〔1〕有关物理学史知识和盘旋减速器的基本结构和原理1932年美国物理学家运用了带电粒子在磁场中运动的特点发明了盘旋减速器，其原理如下图。
A 0处带正电的粒子源收回带正电的粒子以速度v 0垂直进入匀强磁场，在磁场中匀速转动半个周期，抵达A 1时，在A 1 A 1’处形成向上的电场，粒子被减速，速率由v 0添加到v 1，然后粒子以v 1在磁场中匀速转动半个周期，抵达A 2’时，在A 2'A 2处形成向下的电场，粒子又一次被减速，速率由v 1添加到v 2。
如此继续下去，每当粒子经过AA ’的接壤面时都是它被减速，从而速度不时地添加。
带电粒子在磁场中作匀速圆周运动的周期为2T qBπ=ｍ，为到达不时减速的目的，只需在AA ’上加上周期也为T 的交变电压就可以了。
即2m T T qB π==电 实践运用中，盘旋减速是用两个D 形金属盒做外壳，两个D 形金属盒区分充任交流电源的两极，同时金属盒对带电粒子可起到静电屏蔽作用，金属盒可以屏蔽外界电场，盒内电场很弱，这样才干保证粒子在盒内只受磁场力作用而做匀速圆周运动。
〔2〕带电粒子在D 形金属盒内运动的轨道半径是不等距散布的设粒子的质量为m ，电荷量为q ，两D 形金属盒间的减速电压为U ，匀强磁场的磁感应强度为B ，粒子第一次进入D 形金属盒Ⅱ，被电场减速1次，以后每次进入D 形金属盒Ⅱ都要被电场减速2次。
6 带电粒子在匀强磁场中的运动[学科素养与目标要求]物理观念：1.掌握带电粒子在匀强磁场中运动的规律.2.知道质谱仪、回旋加速器的构造和工作原理．科学思维：1.掌握带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的分析方法，会推导匀速圆周运动的半径公式和周期公式.2.会利用相关规律解决质谱仪、回旋加速器问题．一、洛伦兹力的特点由于洛伦兹力的方向总是与速度方向垂直，故洛伦兹力对粒子不做功． 二、带电粒子在匀强磁场中的运动1．若v ∥B ，洛伦兹力F ＝0，带电粒子以速度v 做匀速直线运动．2．若v ⊥B ，带电粒子在垂直于磁感线的平面内以入射速度v 做匀速圆周运动．(1)向心力由洛伦兹力提供，即qBv ＝m v 2r.(2)轨道半径：r ＝mvqB.(3)周期：T ＝2πmqB，T 与速度v 无关．三、质谱仪1．用途：测量带电粒子的质量和分析同位素的重要工具． 2．运动过程：(1)带电粒子经过电压为U 的加速电场加速，qU ＝12mv 2①.(2)垂直进入磁感应强度为B 的匀强磁场中，做匀速圆周运动，r ＝mv qB②，由①②得r ＝1B2mUq.3．分析：如图1所示，根据带电粒子在磁场中做圆周运动的半径大小，就可以判断带电粒子比荷的大小，如果测出半径且已知电荷量，就可求出带电粒子的质量．图1四、回旋加速器 1．构造图(如图2所示)图22．工作原理(1)电场的特点及作用特点：两个D 形盒之间的窄缝区域存在周期性变化的电场． 作用：带电粒子经过该区域时被加速． (2)磁场的特点及作用特点：D 形盒处于与盒面垂直的匀强磁场中．作用：带电粒子在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，从而改变运动方向，半个周期后再次进入电场．1．判断下列说法的正误．(1)带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，轨道半径跟粒子的速率成正比．(√) (2)带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期与轨道半径成正比．(×) (3)运动电荷在匀强磁场中做圆周运动的周期随速度增大而减小．(×) (4)因不同原子的质量不同，所以同位素在质谱仪中的轨道半径不同．(√)(5)利用回旋加速器加速带电粒子，要提高加速粒子的最终能量，应尽可能增大磁感应强度B 和D 形盒的半径R .(√)2. 质子和α粒子由静止出发经过同一加速电场加速后，沿垂直磁感线方向进入同一匀强磁场，则它们在磁场中的速度大小之比为________；轨道半径之比为________；周期之比为________． 答案 2∶1 1∶ 2 1∶2一、带电粒子在匀强磁场中运动的基本问题如图所示，可用洛伦兹力演示仪观察运动电子在匀强磁场中的偏转．(1)不加磁场时，电子束的运动轨迹如何？加上磁场时，电子束的运动轨迹如何？(2)如果保持出射电子的速度不变，增大磁感应强度，轨迹圆半径如何变化？如果保持磁感应强度不变，增大出射电子的速度，圆半径如何变化？ 答案 (1)一条直线 圆 (2)减小 增大1．分析带电粒子在磁场中的匀速圆周运动，要紧抓洛伦兹力提供向心力，即qvB ＝m v 2r .2．同一粒子在同一磁场中，由r ＝mv qB知，r 与v 成正比；但由T ＝2πmqB知，T 与速度无关，与半径大小无关．例1 在匀强磁场中，一个带电粒子做匀速圆周运动，如果又顺利垂直进入另一磁感应强度是原来磁感应强度一半的匀强磁场，则( ) A ．粒子的速率加倍，周期减半 B ．粒子的速率不变，轨道半径减半 C ．粒子的速率不变，周期变为原来的2倍 D ．粒子的速率减半，轨道半径变为原来的2倍 答案 C解析 因洛伦兹力对粒子不做功，故粒子的速率不变；当磁感应强度减半后，由R ＝mvBq可知，轨道半径变为原来的2倍；由T ＝2πmBq可知，粒子的周期变为原来的2倍，故C 正确，A 、B 、D 错误．针对训练 如图3所示，MN 为铝质薄平板，铝板上方和下方分别有垂直于纸面的匀强磁场(未画出)．一带电粒子从紧贴铝板上表面的P 点垂直于铝板向上射出，从Q 点穿越铝板后到达PQ 的中点O .已知粒子穿越铝板时，其动能损失一半，速度方向和电荷量不变．不计重力．铝板上方和下方的磁感应强度大小之比为( )图3A ．1∶2 B．2∶1 C.2∶2 D.2∶1 答案 C解析 设带电粒子在P 点时初速度为v 1，从Q 点穿过铝板后速度为v 2，则E k1＝12mv 1 2，E k2＝12mv 22；由题意可知E k1＝2E k2，即12mv 12＝mv 2 2，则v 1v 2＝21.由洛伦兹力提供向心力，即qvB ＝mv 2r，得B ＝mv qr ，由题意可知r 1r 2＝21，所以B 1B 2＝v 1r 2v 2r 1＝22.二、质谱仪如图所示为质谱仪原理示意图．设粒子质量为m 、电荷量为q ，加速电场电压为U ，偏转磁场的磁感应强度为B ，粒子从容器A 下方的小孔S 1飘入加速电场，其初速度几乎为0.则粒子进入磁场时的速度是多大？打在底片上的位置到S 3的距离多大？答案2qU m2B 2mUq解析 质谱仪工作原理：带电粒子经加速电场U 加速，然后经过S 3沿着与磁场垂直的方向进入匀强磁场B ，在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，最后打到照相底片D 上．由动能定理知qU ＝12mv 2，粒子进入磁场时的速度大小为v ＝2qUm，在磁场中运动的轨道半径为r ＝1B 2mUq，所以打在底片上的位置到S 3的距离为2B 2mUq.1．加速：带电粒子进入质谱仪的加速电场，由动能定理得qU ＝12mv 2①2.偏转：带电粒子进入质谱仪的偏转磁场做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力：qvB ＝m v 2r ②3．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 ＝1B2mUq可知电荷量相同时，半径将随质量的变化而变化．例2 (2018·全国卷Ⅲ)如图4，从离子源产生的甲、乙两种离子，由静止经加速电压U 加速后在纸面内水平向右运动，自M 点垂直于磁场边界射入匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里，磁场左边界竖直．已知甲种离子射入磁场的速度大小为v 1，并在磁场边界的N 点射出；乙种离子在MN 的中点射出；MN 长为l .不计重力影响和离子间的相互作用．求：图4(1)磁场的磁感应强度大小； (2)甲、乙两种离子的比荷之比． 答案 (1)4Ulv 1(2)1∶4解析 (1)设甲种离子所带电荷量为q 1、质量为m 1，在磁场中做匀速圆周运动的半径为R 1，磁场的磁感应强度大小为B ，由动能定理有q 1U ＝12m 1v 1 2①由洛伦兹力公式和牛顿第二定律有q 1v 1B ＝m 1v 12R 1②由几何关系知 2R 1＝l ③ 由①②③式得B ＝4U lv 1④ (2)设乙种离子所带电荷量为q 2、质量为m 2，射入磁场的速度为v 2，在磁场中做匀速圆周运动的半径为R 2.同理有q 2U ＝12m 2v 2 2⑤ q 2v 2B ＝m 2v 22R 2⑥由题给条件有 2R 2＝l2⑦由①②③⑤⑥⑦式得，甲、乙两种离子的比荷之比为q 1m 1∶q 2m 2＝1∶4 [学科素养] 例2这道高考题主要考查带电粒子在电场中的加速、在匀强磁场中的圆周运动及其相关的知识点，意在考查考生灵活运用相关知识解决实际问题的能力，体现了“科学思维”的学科素养． 三、回旋加速器回旋加速器中磁场和电场分别起什么作用？对交流电源的周期有什么要求？带电粒子获得的最大动能由哪些因素决定？答案 磁场的作用是使带电粒子回旋，电场的作用是使带电粒子加速．交流电源的周期应等于带电粒子在磁场中运动的周期．当带电粒子速度最大时，其运动半径也最大，即r m ＝mv mBq，可得：E km ＝q 2B 2r m22m，所以要提高带电粒子获得的最大动能，应尽可能增大磁感应强度B 和D 形盒的半径r m .回旋加速器两D 形盒之间有窄缝，中心附近放置粒子源(如质子、氘核或α粒子源)，D 形盒间接上交流电源，在狭缝里形成一个交变电场．D 形盒上有垂直盒面的匀强磁场．(如图5所示)图5(1)电场的特点及作用：特点：周期性变化，其周期等于粒子在磁场中做圆周运动的周期． 作用：加速带电粒子． (2)磁场的作用：改变粒子的运动方向．粒子在一个D 形盒中运动半个周期，运动至狭缝进入电场被加速． (3)粒子获得的最大动能：若D 形盒的最大半径为R ，磁感应强度为B ，由R ＝mvqB 得粒子获得的最大速度v m ＝qBRm，最大动能E km ＝12mv m 2＝q 2B 2R22m.(4)两D 形盒窄缝所加的交流电源的周期与粒子做圆周运动的周期相同，粒子经过窄缝处均被加速，一个周期内加速两次．例3 回旋加速器是用来加速一群带电粒子使它们获得很大动能的仪器，其核心部分是两个D 形金属盒，两盒分别和一高频交流电源两极相接，以便在盒内的窄缝中形成匀强电场，使粒子每次穿过狭缝时都得到加速，两盒放在磁感应强度为B 的匀强磁场中，磁场方向垂直于盒底面，粒子源置于盒的圆心附近，若粒子源射出的粒子电荷量为q ，质量为m ，粒子最大回旋半径为R max .求：(1)粒子在盒内做何种运动； (2)所加交流电源频率及粒子角速度； (3)粒子离开加速器时的最大速度及最大动能． 答案 (1)匀速圆周运动 (2)qB 2πm qBm(3)qBR max m q 2B 2R max 22m解析 (1)带电粒子在盒内做匀速圆周运动，每次加速之后半径变大．(2)粒子在电场中运动时间极短，因此所加交流电源频率要符合粒子回旋频率，因为T ＝2πm qB，回旋频率f ＝1T ＝qB 2πm ，角速度ω＝2πf ＝qB m.(3)由牛顿第二定律知qBv max ＝mv max 2R max则v max ＝qBR maxm最大动能E kmax ＝12mv max 2＝q 2B 2R max 22m .1．(带电粒子的运动分析)如图6所示，水平导线中有电流I 通过，导线正下方的电子初速度的方向与电流I 的方向相同，则电子将( )图6A ．沿路径a 运动，轨迹是圆B ．沿路径a 运动，轨迹半径越来越大C ．沿路径a 运动，轨迹半径越来越小D ．沿路径b 运动，轨迹半径越来越小 答案 B解析 水平导线在导线下方产生的磁场方向垂直纸面向外，由左手定则可判断电子运动轨迹向下弯曲，又由r ＝mv qB知，B 减小，r 越来越大，故电子的径迹是a .故选B.2.(带电粒子在磁场中的圆周运动)一束带电粒子以同一速度，并以同一位置进入匀强磁场，在磁场中它们的轨迹如图7所示．粒子q 1的轨迹半径为r 1，粒子q 2的轨迹半径为r 2，且r 2＝2r 1，q 1、q 2分别是它们的带电荷量，则( )图7A ．q 1带负电、q 2带正电，比荷之比为q 1m 1∶q 2m 2＝2∶1B ．q 1带负电、q 2带正电，比荷之比为q 1m 1∶q 2m 2＝1∶2C ．q 1带正电、q 2带负电，比荷之比为q 1m 1∶q 2m 2＝2∶1D ．q 1带正电、q 2带负电，比荷之比为q 1m 1∶q 2m 2＝1∶1 答案 C解析 q 1向左偏，q 2向右偏，根据左手定则知，q 1带正电，q 2带负电．根据半径公式r ＝mv qB，知比荷q m ＝v Br ，v 与B 不变，所以比荷之比等于半径的反比，所以q 1m 1∶q 2m 2＝2∶1，故C 正确． 3.(回旋加速器)(多选)(2018·“商丘九校”上学期期中)回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心部分是分别与高频交变电流两极相连接的两个D 形金属盒，在两盒间的狭缝中形成的周期性变化的匀强电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两D 形金属盒处于垂直于盒底面的匀强磁场中，如图8所示，设匀强磁场的磁感应强度为B ，D 形金属盒的半径为R ，狭缝间的距离为d ，匀强电场间的加速电压为U ，要增大带电粒子(电荷量为q 、质量为m ，不计重力)射出时的动能，则下列方法中可行的是( )图8A ．增大匀强电场间的加速电压B ．减小狭缝间的距离C ．增大磁场的磁感应强度D ．增大D 形金属盒的半径 答案 CD解析 由qvB ＝m v 2R ，解得v ＝qBR m .则粒子射出时的动能E k ＝12mv 2＝q 2B 2R22m，知动能与加速电压无关，与狭缝间的距离无关，与磁感应强度大小和D 形盒的半径有关，增大磁感应强度和D 形盒的半径，可以增加粒子的最大动能，故C 、D 正确，A 、B 错误．4．(质谱仪)如图9所示为一种质谱仪的示意图，由加速电场、静电分析器和磁分析器组成．若静电分析器通道中心线的半径为R ，通道内均匀辐射电场在中心线处的电场强度大小为E ，磁分析器有范围足够大的有界匀强磁场，磁感应强度大小为B 、方向垂直于纸面向外．一质量为m 、电荷量为＋q 的粒子从静止开始经加速电场加速后沿中心线通过静电分析器，由P 点垂直边界进入磁分析器，最终打到胶片上的Q 点．不计粒子重力．求：图9(1)加速电场的电压； (2)P 、Q 两点间的距离s .答案 (1)ER 2 (2)2B mERq解析 (1)由题意知粒子在辐射电场中做圆周运动，由电场力提供向心力，则：qE ＝m v 2R在加速电场有：qU ＝12mv 2解得：U ＝ER2.(2)在磁分析器中，粒子所受洛伦兹力提供向心力，则由qvB ＝mv 2r ，得r ＝mvqB代入解得：r ＝1BmER qP 、Q 两点间的距离s ＝2r ＝2BmER q选择题考点一 带电粒子在磁场中的圆周运动1.质量和电荷量都相等的带电粒子M 和N ，以不同的速率经小孔S 垂直进入匀强磁场，运行的半圆轨迹如图1中虚线所示，不计重力，下列表述正确的是( )图1A ．M 带负电，N 带正电B ．M 的速率小于N 的速率C ．洛伦兹力对M 、N 做正功D ．M 的运行时间大于N 的运行时间 答案 A解析 根据左手定则可知N 带正电，M 带负电，A 正确；因为r ＝mv Bq，而M 的轨迹半径大于N 的轨迹半径，所以M 的速率大于N 的速率，B 错误；洛伦兹力不做功，C 错误；M 和N 的运行时间都为t ＝πmBq，D 错误．2.薄铝板将同一匀强磁场分成Ⅰ、Ⅱ两个区域，高速带电粒子可穿过铝板一次，在两个区域内运动的轨迹如图2所示，半径R 1＞R 2.假定穿过铝板前后粒子电荷量保持不变，不计重力，则该粒子( )图2A ．带正电B ．在Ⅰ、Ⅱ区域的运动速度大小相等C ．在Ⅰ、Ⅱ区域的运动时间相同D ．从Ⅱ区域穿过铝板运动到Ⅰ区域 答案 C解析 粒子穿过铝板受到铝板的阻力，速度将减小．由r ＝mvBq可得粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨道半径将减小，故可得粒子是由Ⅰ区域运动到Ⅱ区域，结合左手定则可知粒子带负电，A 、B 、D 选项错误；由T ＝2πmBq可知粒子运动的周期不变，粒子在Ⅰ区域和Ⅱ区域中运动的时间均为t ＝12T ＝πmBq ，C 选项正确．考点二 质谱仪3.质谱仪是测带电粒子质量和分析同位素的一种仪器，它的工作原理是带电粒子(不计重力)经同一电场加速后垂直进入同一匀强磁场做圆周运动，然后利用相关规律计算出带电粒子的质量．其工作原理如图3所示，虚线为某粒子的运动轨迹，由图可知( )图3A ．此粒子带负电B ．下极板S 2比上极板S 1电势高C ．若只增大加速电压U ，则半径r 变大D ．若只增大入射粒子的质量，则半径r 变小 答案 C解析 由题图结合左手定则可知，该粒子带正电，故A 错误；粒子经过电场要加速，因粒子带正电，所以下极板S 2比上极板S 1电势低，故B 错误；根据动能定理得qU ＝12mv 2，由qvB ＝m v 2r得，r ＝2mUqB 2，若只增大加速电压U ，由上式可知，则半径r 变大，故C 正确；若只增大入射粒子的质量，由上式可知，则半径也变大，故D 错误．4.(2018·临沂市高二上期末)质谱仪是一种测定带电粒子质量或分析同位素的重要设备，它的构造原理图如图4所示．离子源S 产生的各种不同正离子束(速度可视为零)，经MN 间的加速电压U 加速后从小孔S 1垂直于磁感线进入匀强磁场，运转半周后到达照相底片上的P 点．设P 到S 1的距离为x ，则( )图4A ．若离子束是同位素，则x 越大对应的离子质量越小B ．若离子束是同位素，则x 越大对应的离子质量越大C ．只要x 相同，对应的离子质量一定相同D ．只要x 相同，对应的离子的电荷量一定相等 答案 B解析 粒子在加速电场中做加速运动，由动能定理得：qU ＝12mv 2，解得：v ＝2qUm.粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得：qvB ＝mv 2r ，解得：r ＝mv qB ＝1B2Umq，所以：x ＝2r ＝2B 2Umq；若离子束是同位素，则q 相同而m 不同，x 越大对应的离子质量越大，故A 错误，B 正确．由x ＝2B2Umq可知，只要x 相同，对应的离子的比荷一定相等，离子质量和电荷量不一定相等，故C 、D 错误．5.质谱仪是测量带电粒子的质量和分析同位素的重要工具．如图5所示为质谱仪的原理示意图，现利用质谱仪对氢元素进行测量．让氢元素三种同位素的离子流从容器A 下方的小孔S 无初速度飘入电势差为U 的加速电场．加速后垂直进入磁感应强度为B 的匀强磁场中．氢的三种同位素最后打在照相底片D 上，形成a 、b 、c 三条“质谱线”．则下列判断正确的是( )图5A ．进入磁场时速度从大到小排列的顺序是氕、氘、氚B ．进入磁场时动能从大到小排列的顺序是氕、氘、氚C ．在磁场中运动时间由大到小排列的顺序是氕、氘、氚D ．a 、b 、c 三条“质谱线”依次排列的顺序是氕、氘、氚答案 A解析 氢元素的三种同位素离子均带正电，电荷量大小均为e ，经过加速电场，由动能定理有：eU ＝E k ＝12mv 2，故进入磁场中的动能相同，B 项错误；且质量越大的离子速度越小，故A 项正确；三种离子进入磁场后，洛伦兹力充当向心力，evB ＝m v 2R ，解得：R ＝mv eB ＝2meU eB，可见，质量越大的离子做圆周运动的半径越大，D 项错误；在磁场中运动时间均为半个周期，t ＝12T ＝πm eB，可见离子质量越大运动时间越长，C 项错误． 考点三 回旋加速器6.(多选)一个用于加速质子的回旋加速器，其核心部分如图6所示，D 形盒半径为R ，垂直D 形盒底面的匀强磁场的磁感应强度为B ，两盒分别与交流电源相连．设质子的质量为m 、电荷量为q ，则下列说法正确的是( )图6A ．D 形盒之间交变电场的周期为2πm qBB ．质子被加速后的最大速度随B 、R 的增大而增大C ．质子被加速后的最大速度随加速电压的增大而增大D ．质子离开加速器时的最大动能与R 成正比答案 AB解析 D 形盒之间交变电场的周期等于质子在磁场中运动的周期，A 对；由r ＝mv qB 得：当r ＝R 时，质子有最大速度v m ＝qBR m，即B 、R 越大，v m 越大，v m 与加速电压无关，B 对，C 错；质子离开加速器时的最大动能E km ＝12mv m 2＝q 2B 2R 22m，故D 错． 7．两个相同的回旋加速器，分别接在加速电压U 1和U 2的高频电源上，且U 1>U 2，两个相同的带电粒子分别从这两个加速器的中心由静止开始运动，设两个粒子在加速器中运动的时间分别为t 1和t 2，获得的最大动能分别为E k1和E k2，则( )A ．t 1<t 2，E k1>E k2B ．t 1＝t 2，E k1<E k2C ．t 1<t 2，E k1＝E k2D ．t 1>t 2，E k1＝E k2答案 C解析 粒子在磁场中做匀速圆周运动，由R ＝mv qB ，E km ＝12mv 2可知，粒子获得的最大动能只与磁感应强度和D 形盒的半径有关，所以E k1＝E k2；设粒子在加速器中绕行的圈数为n ，则E k ＝nqU ，由以上关系可知n 与加速电压U 成反比，由于U 1>U 2，则n 1<n 2，而t ＝nT ，T 相同，所以t 1<t 2，故C 正确，A 、B 、D 错误．8．(多选)(2018·宜兴市高二期中)如图7所示，回旋加速器D 形盒的半径为R ，所加磁场的磁感应强度为B ，用来加速质量为m 、电荷量为q 的质子(11H)，质子从下盒的质子源由静止出发，回旋加速后，由A 孔射出，则下列说法正确的是( )图7A ．回旋加速器加速完质子在不改变所加交变电压和磁场的情况下，不可以直接对氦核(42He)进行加速B ．只增大交变电压U ，则质子在加速器中获得的最大动能将变大C ．回旋加速器所加交变电压的频率为Bq 2πmD ．加速器可以对质子进行无限加速答案 AC解析 在加速粒子的过程中，电场的变化周期与粒子在磁场中运动的周期相等．由T ＝2πm Bq知，氦核42He 在回旋加速器中运动的频率是质子的12，不改变B 和f ，该回旋加速器不能用于加速氦核粒子，A 正确；根据qvB ＝m v 2R 得，粒子的最大速度v ＝qBR m，即质子有最大速度，不能被无限加速，质子获得的最大动能E km ＝12mv 2＝q 2B 2R 22m，最大动能与加速电压的大小无关，B 、D 错误；粒子在回旋加速器磁场中运动的频率和高频交流电的频率相等，由T ＝2πm Bq 知f ＝1T ＝Bq 2πm，C 正确．。
带电粒子做匀速圆周运动的解题步骤与方法
解题思路：一找圆心，二定半径，三求时间。
一、找圆心
提供向心力，始终与垂直且沿半径指向圆心，只要能画出带电粒子轨迹上任意两点的的作用线，其延长线的交点即为圆心。
1．已知入射方向和出射方向 2．已知入射方向和出射点
二、半径的确定和计算
1. 公式法：,得到
2. 几何法：一般运用几何知识，
常用三角函数关系、三角形知识（如正弦定
理、余弦定理）等来求解。
三、时间的确定
1. 关键在于找出圆弧对应的圆心角，再利用时间公式求解。
粒子在匀强磁场中运行一周的时间
为，当粒子通过的圆弧所对应的圆心角
为时，其运动的时间（——角度制）或（——弧度制）。
2. 弄清楚圆心角、弦切角和偏向角之间的关系
（1）．粒子速度的偏向角等于回
旋角（圆心角），并等于弦与切线的夹角（弦切角）的2倍，即。
（2）．相对的弦切角相等，与
相邻的弦切角互补，即。
1。
带电粒子在匀强磁场中的运动之回旋加速器微课教学设计【设计思想】
“回旋加速器”是带电粒子在电场和磁场中运动的一个具体的综合实例。
本节微课的主要任务讲清楚回旋加速器的优势、工作原理。
本节课采用问题引导的方式，充分调动学生进行分析讨论。
【教学目标】
1．了解回旋加速器的基本结构和优势
2．理解回旋加速器的设计原理
3．提升分析问题的能力
【教学重点】
回旋加速器工作原理
【教学难点】
1．加速电场与带电粒子运动周期的同步关系
2．带电粒子最大动能和最大速度的影响因素
【教学过程】
一、引入
1．问题导向引入
如何获得一个高速带电粒子？
学生很容易想到带电粒子在加速电场中加速，回顾分析加速电场的原理，引导学生思考如何获得更高能量？部分学生会想到多级加速器。
这种直线多级加速器的弊端是什么？出示直线加速器图片（北京正负电子对撞机注入器），全长204米。
是否占据太大空间？
2．课题引入
如何解决直线加速器的的弊端，让粒子不断地进入加速电场，猜测加速器应该具有的结构，利用磁场来控制轨迹，使其多次进入同一个电场。
二、回旋加速器的原理
1．加速原理
利用动画展示回旋加速器的工作原理，让学生边看边思考D形盒狭缝加的电场能不能是匀强电场？为什么？有什么要求？学生可以通过播放器的暂停、重复多看几遍微课，真正搞清楚回旋加速器的工作原理，细心的学生会观察到狭缝中的电场方向有规律的变化，思考是什么规律，边看边思考粒子的在磁场中运动周期会随着速度变大而变化吗？复习带电粒子在磁场中做圆周运动的周期规律。
2.交变电场的规律
讨论加速电压的变化问题，明确加速电压应与粒子运动相配合。
讨论加速电压周期和粒子圆周运动周期的关系，并讨论粒子圆周运动周期的特点。
（通过讨论，最终得到加速电压周期与粒子圆周运动周期相同（同步条件），并且不随速度增大而改变。
）
3.展示实际中的回旋加速器
通过实物图片让学生真正看到物理规律的具体实践应用，增强学习物理的兴趣三、思考与讨论
问题1.粒子速度和运动半径越来越大，那么周期是否会变化？
引导学生通过前面的学习找到相应的理论依据来回答这个问题
问题2.如果D型盒半径为r，则该加速器能将质量为m，电荷量为q的粒子加速到多大的速度？这个最大速度跟什么因素有关？
引导学生学习用理论推导出正确的结论，从而提升解决问题的能力
四、思考与拓展
思考1。
若有人将加速器狭缝变短，期间加入匀强电场，能否实现加速？
这个问题既能考察学生对回旋加速器原理的理解情况，又能拓展学生思维，还有没有别的加速器？引导学生课后主动查找资料学习不同类型的加速器。
思考2.若能增加磁感应强度B，回旋加速器是否可以将粒子速度加到无穷大？作为课外知识补充一点相对论的初步知识，对渴望求知的孩子是一种动力，鼓励学生主动学习。
五、总结
1．本节课的主要内容是回旋加速器，经历了加速器的整个设计改进过程。
2．本节课的几个重点：回旋加速器的基本设计思想（电场加速、磁场控制轨道）；交变电压周期与粒子回旋周期相同；粒子加速后的最大能量与最大半径和磁场强弱有关，与加速电压无关。
3．加速器有很多种类型，了解他们的工作原理。
