课堂小练(5) 质谱仪与回旋加速器（教学设计）轻松课堂2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第二册人教版（2019）.docx

课堂小练(5)质谱仪与回旋加速器（教学设计）轻松课堂2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第二册人教版（2019）

课题：

科目：

班级：

课时：计划1课时

教师：

单位：

一、课程基本信息

1.课程名称：质谱仪与回旋加速器

2.教学年级和班级：高中二年级

3.授课时间：2023-2024学年第二学期

4.教学时数：1课时

本节课将围绕人教版高中物理选择性必修第二册（2019）中的课堂小练(5)进行教学设计，旨在让学生深入了解质谱仪和回旋加速器的工作原理及其在科学研究中的应用。通过轻松课堂的教学方式，帮助学生掌握相关知识，提高物理学科素养。

二、核心素养目标

三、学习者分析

1.学生已经掌握了电荷、磁场、电磁场等基础知识，对洛伦兹力有了初步理解，能够描述带电粒子在电磁场中的运动规律。

2.学生对物理实验和科技应用具有浓厚的兴趣，具备一定的分析问题和解决问题的能力，喜欢通过实验和观察来学习物理。学习风格上，学生更倾向于通过直观演示和实际操作来加深对物理概念的理解。

3.学生在理解质谱仪和回旋加速器的工作原理时，可能会遇到以下困难和挑战：难以将抽象的物理模型与实际设备联系起来；对质谱仪中质荷比的计算和应用不够熟悉；对回旋加速器中粒子加速和磁场分布的理解不够深入。此外，学生可能对高能物理实验的背景知识了解不足，需要引导他们结合实际应用来加深理解。

四、教学方法与手段

1.教学方法：

-讲授法：讲解质谱仪和回旋加速器的基本原理，结合实际应用案例。

-讨论法：引导学生就质谱仪和回旋加速器的关键概念进行小组讨论，促进学生深度学习。

-实验法：通过模拟实验，让学生直观感受带电粒子在电磁场中的运动，增强理解力。

2.教学手段：

-多媒体设备：使用PPT展示质谱仪和回旋加速器的结构和工作原理。

-教学软件：利用物理模拟软件，让学生模拟质谱仪和回旋加速器的工作过程。

-网络资源：提供相关在线资料和视频，帮助学生扩展知识面，加深对质谱仪和回旋加速器的认识。

五、教学过程

1.导入新课

-（老师）同学们，我们之前学习了很多关于电磁学的基础知识，今天我们将这些知识应用于两个非常有趣的物理设备——质谱仪和回旋加速器。请大家回忆一下，我们在电磁学中学到了哪些重要的概念和原理？

2.探究质谱仪的工作原理

-（老师）首先，我们来看质谱仪。质谱仪是一种能够分析物质组成和结构的仪器。请大家打开课本第XX页，我们一起来阅读质谱仪的工作原理部分。边读边思考，质谱仪是如何利用电磁场来分离不同质荷比的带电粒子的？

-（学生）阅读并思考。

-（老师）好，现在请一位同学来分享一下你的理解。

-（学生）分享理解。

-（老师）非常棒！接下来，我们通过一个简单的实验来模拟质谱仪的工作过程。请同学们分成小组，使用我们准备好的实验器材，按照步骤进行操作。注意观察实验现象，并记录下来。

-（学生）进行实验，观察并记录。

3.分析质谱仪的应用

-（老师）实验结束后，请大家回到座位上。现在我们来讨论一下质谱仪在实际中的应用。请大家举例说明质谱仪在科学研究、医学、食品安全等领域的应用。

-（学生）讨论并举例。

-（老师）很好，质谱仪的应用非常广泛，它帮助我们解决了许多实际问题。

4.学习回旋加速器的工作原理

-（老师）接下来，我们来看回旋加速器。请大家翻到课本第XX页，我们一起学习回旋加速器的工作原理。请大家注意，回旋加速器是如何利用磁场和电场来加速带电粒子的？

-（学生）阅读并思考。

-（老师）好，现在我们来做一个互动。请大家想象一下，如果你是带电粒子，在回旋加速器中你会经历怎样的加速过程？请用你的语言描述一下。

-（学生）描述加速过程。

-（老师）很好，你们的描述很形象。现在，我们通过一个动画视频来直观地了解回旋加速器的工作原理。

-（学生）观看动画。

5.探究回旋加速器的应用

-（老师）看过动画之后，我们来探讨一下回旋加速器在实际中的应用。请大家思考，回旋加速器在哪些领域有着重要的作用？

-（学生）讨论并回答。

-（老师）很好，回旋加速器在高能物理实验、医疗设备（如质子治疗）等领域有着重要的应用。

6.综合讨论与总结

-（老师）现在，我们已经了解了质谱仪和回旋加速器的基本原理和应用。请大家思考一下，这两种设备在设计和使用过程中有哪些相似之处和不同之处？

-（学生）讨论并总结。

-（老师）非常好，你们的总结很到位。质谱仪和回旋加速器都是利用电磁场来控制和加速带电粒子的设备，但它们的设计和应用目的不同。最后，我们来做一个总结性的练习。请大家完成课本第XX页的练习题。

-（学生）完成练习题。

7.课堂小结

-（老师）通过今天的学习，我们不仅掌握了质谱仪和回旋加速器的工作