高中物理 第2章 第1節(jié) 電子的發(fā)現(xiàn)與湯姆孫模型精品課件 魯科版選修3-5

1、第1節(jié)　電子的發(fā)現(xiàn)與湯姆孫模型,,,,,,,,,,,,核心要點(diǎn)突破,課堂互動(dòng)講練,知能優(yōu)化訓(xùn)練,第1節(jié)　電子的發(fā)現(xiàn)與湯姆孫模型,,課前自主學(xué)案,,,課標(biāo)定位,學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.知道陰極射線的產(chǎn)生及其本質(zhì)．2．了解湯姆孫發(fā)現(xiàn)電子的研究方法及電子發(fā)現(xiàn)的意義．重點(diǎn)難點(diǎn)：電子的發(fā)現(xiàn)和湯姆孫模型．,課前自主學(xué)案,一、物質(zhì)結(jié)構(gòu)的早期探究1．1661年，__________以化學(xué)實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)建立了科學(xué)的元素論．2．19世紀(jì)初，________

2、__提出了原子論，認(rèn)為原子是元素的最小單元．3．1811年，意大利化學(xué)家_____________提出了分子假說(shuō)，指出分子可以由多個(gè)相同的原子組成．,玻意耳,道爾頓,阿伏伽德羅,二、電子的發(fā)現(xiàn)1．陰極射線研究____________放電時(shí)，在氣體壓強(qiáng)很低時(shí)，陰極會(huì)發(fā)出一種射線，這種射線能使玻璃管壁發(fā)出熒光，這種射線稱為陰極射線．,稀薄氣體,2．湯姆孫對(duì)陰極射線本質(zhì)的探究(1)通過(guò)實(shí)驗(yàn)：巧妙利用電場(chǎng)力與洛倫茲力平衡，確定了陰極射線

3、的速度，并測(cè)量出了粒子的_________(2)換用不同材料的陰極和不同的氣體，所得粒子的_______相同．這說(shuō)明不同物質(zhì)都能發(fā)射這種粒子，該粒子是各種物質(zhì)中共有的，是物質(zhì)的組成部分．,比荷．,比荷,3．結(jié)論不同物質(zhì)都能發(fā)射這種帶電粒子，它是各種物質(zhì)中共有的成分，比最輕的氫原子的質(zhì)量還要小的多，湯姆孫將這種帶電粒子稱為 ________，電子是物質(zhì)的組成部分．4．電子發(fā)現(xiàn)的意義電子的發(fā)現(xiàn)說(shuō)明________具有一定的結(jié)構(gòu)，也就

4、是說(shuō)_________是由電子和其他物質(zhì)組成的．,電子,原子,原子,5．微觀世界的三大發(fā)現(xiàn)19世紀(jì)末微觀世界的三大發(fā)現(xiàn)為：(1)1895年_________發(fā)現(xiàn)了X射線．(2)1896年法國(guó)科學(xué)家__________發(fā)現(xiàn)了放射性．(3)1897年英國(guó)物理學(xué)家_________發(fā)現(xiàn)了電子．,倫琴,貝可勒爾,湯姆孫,思考感悟,為什么說(shuō)電子的發(fā)現(xiàn)打破了“原子不可分割”這一觀點(diǎn)？提示：1897年，湯姆孫用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了存在比原子更小的微粒

5、——電子，從此改變了這一觀點(diǎn)．,三、湯姆孫原子模型　原子帶正電荷的部分充斥整個(gè)原子，很小很輕的________鑲嵌在球體的某些固定位置，正像葡萄干嵌在面包中那樣，這就是原子的葡萄干面包模型．,電子,核心要點(diǎn)突破,一、陰極射線與電子的發(fā)現(xiàn)1．陰極射線(1)氣體的電離和導(dǎo)電：通常情況下，氣體是不導(dǎo)電的；但在強(qiáng)電場(chǎng)中，氣體能夠被電離而導(dǎo)電．在研究氣體放電時(shí)一般都用玻璃管中的稀薄氣體．稀薄氣體導(dǎo)電時(shí)可以看到輝光放電現(xiàn)象．(2)陰極射線：

6、在真空放電管中，由于玻璃受到陰極發(fā)出的某種射線的撞擊而引發(fā)熒光，這種射線叫做陰極射線．,2．比荷的測(cè)定——發(fā)現(xiàn)電子(1)首先確定陰極射線粒子帶電性質(zhì)：方法：①粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，如圖2－1－1所示．帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，受電場(chǎng)力作用運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變(粒子重力忽略不計(jì))．帶電粒子在不受其他力，沿電場(chǎng)線方向偏轉(zhuǎn)時(shí)，粒子帶正電，逆電場(chǎng)線方向偏轉(zhuǎn)時(shí)，粒子帶負(fù)電．,圖2－1－1,②粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，如圖2－1－2所示．粒子將受到洛倫茲力作用F

7、＝qvB，而我們?cè)鴮W(xué)習(xí)過(guò)，速度方向v始終與洛倫茲力方向垂直，利用左手定則，即可判斷粒子的電性．,圖2－1－2,如果粒子按圖示方向進(jìn)入磁場(chǎng)，且做順時(shí)針的圓周運(yùn)動(dòng)，則粒子帶正電；若做逆時(shí)針的圓周運(yùn)動(dòng)，則粒子帶負(fù)電．通過(guò)上述方法可判定陰極射線是帶有負(fù)電性質(zhì)的電荷．,即時(shí)應(yīng)用(即時(shí)突破，小試牛刀),陰極射線從陰極射線管中的陰極發(fā)出，在其間的高電壓下加速飛向陽(yáng)極，如圖2－1－3所示，若要使射線向上偏轉(zhuǎn)，所加磁場(chǎng)的方向應(yīng)為(　　),圖2－1－3,

8、A．平行于紙面向左B．平行于紙面向上C．垂直于紙面向外D．垂直于紙面向里解析：選C.陰極射線是高速電子流，由左手定則可判斷磁場(chǎng)方向垂直紙面向外．,二、湯姆孫原子結(jié)構(gòu)模型20世紀(jì)初科學(xué)家們提出了很多種原子模型，其中最有影響力的是湯姆孫模型——原子的葡萄干面包模型：原子帶正電的部分充斥整個(gè)原子，很小很輕的電子鑲嵌在球體的某些固定位置，正像葡萄干嵌在面包中那樣．,特別提醒：湯姆孫的原子結(jié)構(gòu)模型雖然能解釋一些實(shí)驗(yàn)事實(shí)，但這一模型很快就

9、被新的實(shí)驗(yàn)事實(shí)所否定，不過(guò)它的意義卻極其深遠(yuǎn)．電子的發(fā)現(xiàn)使我們認(rèn)識(shí)到原子是有結(jié)構(gòu)的，并用湯姆孫的原子模型可以粗略解釋原子發(fā)光問(wèn)題，為我們揭開了原子結(jié)構(gòu)研究的帷幕．,課堂互動(dòng)講練,1897年，物理學(xué)家湯姆孫正式測(cè)定了電子的比荷，打破了原子是不可再分的最小單位的觀點(diǎn)．因此，湯姆孫的實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)發(fā)展史上最著名的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)之一．,在湯姆孫測(cè)電子比荷的實(shí)驗(yàn)中，采用了如圖2－1－4所示的陰極射線管，從電子槍C出來(lái)的電子經(jīng)過(guò)A、B間的電場(chǎng)加速后，水平射

10、入長(zhǎng)度為L(zhǎng)的D、G平行板間，接著在熒光屏中心F出現(xiàn)熒光斑．若在D、G間加上方向向下，場(chǎng)強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)，電子將向上偏轉(zhuǎn)；如果再利用通電線圈在D、G電場(chǎng)區(qū)加上一垂直紙面的、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)(圖中未畫)，熒光斑恰好回到熒光屏中心，接著再去掉電場(chǎng)，電子向下偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)角為θ，試解決下列問(wèn)題：,圖2－1－4,(1)說(shuō)明圖中磁場(chǎng)沿什么方向；(2)根據(jù)L、E、B和θ，求出電子的比荷．【思路點(diǎn)撥】　兩板間只加電場(chǎng)時(shí)電子在電場(chǎng)力作用下做類平拋

11、運(yùn)動(dòng)，同時(shí)加上電場(chǎng)和磁場(chǎng)后電場(chǎng)力和洛倫茲力相等，做勻速直線運(yùn)動(dòng)，只加磁場(chǎng)時(shí)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)．,圖2－1－5,變式訓(xùn)練　質(zhì)譜儀是一種測(cè)定帶電粒子的比荷和分析同位素的重要工具，它的構(gòu)造原理如圖2－1－6所示．讓中性氣體進(jìn)入電離室A，在那里被電離成離子．這些離子從電離室的小孔飄出，從縫S1進(jìn)入加速電場(chǎng)被加速．然后讓離子從縫S2垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，最后打在底片上的P點(diǎn)．已知加速電壓為U，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，縫S2與P之間的距離為a，離子從縫S1進(jìn)

12、入電場(chǎng)時(shí)的速度不計(jì)．,圖2－1－6,電子所帶電荷量的精確數(shù)值最早是由美國(guó)物理學(xué)家密立根通過(guò)油滴實(shí)驗(yàn)測(cè)得的．他測(cè)定了數(shù)千個(gè)帶電油滴的電荷量，發(fā)現(xiàn)這些電荷量都等于某個(gè)最小電荷量的整數(shù)倍．這個(gè)最小電荷量就是電子所帶的電荷量．密立根實(shí)驗(yàn)的原理如圖2－1－7所示，A、B是兩塊平行放置的水平金屬板，A板帶正電，B板帶負(fù)電．,從噴霧器嘴噴出的油滴，落到A、B兩板間的電場(chǎng)中．小油滴由于摩擦而帶負(fù)電，調(diào)節(jié)A、B兩板間的電壓，可使小油滴受到的電場(chǎng)力和重力平

13、衡．已知小油滴靜止處的電場(chǎng)強(qiáng)度是1.92×105 N/m，油滴半徑是1.64×10－4 cm，油的密度是0.851 g/cm3，求油滴所帶的電荷量．這個(gè)電荷量是電子電荷量的多少倍？,圖2－1－7,【答案】　8.0×10－19C　5【方法總結(jié)】　使帶電油滴在勻強(qiáng)電場(chǎng)中處于靜止或勻速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)(向下或向上)，然后根據(jù)共點(diǎn)力的平衡條件列方程，求出油滴所帶電荷量，發(fā)現(xiàn)這些電荷量等于某個(gè)最小電荷量的整數(shù)倍，即可求出電