高中物理 第三章第一節(jié)《敲開原子的大門》課件 粵教版選修3-5

1、物理：第三章第一節(jié)《敲開原子的大門》課件PPT（粵教版選修３－５）,,第一節(jié)敲開原子的大門,知識(shí)回顧,教學(xué)目標(biāo),1、明確電子是怎樣發(fā)現(xiàn)的？2、知道電子的發(fā)現(xiàn)對(duì)人類探索原子結(jié)構(gòu)的重大意義。3、了解湯姆生發(fā)現(xiàn)電子的研究方法,相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間,人們認(rèn)為原子不可分，英國(guó)科學(xué)家湯姆生對(duì)陰極射線中發(fā)現(xiàn)電子!敲開了原子的大門!,實(shí)驗(yàn)裝置:電源,感應(yīng)圈,陰極射線管,磁鐵產(chǎn)生：在研究氣體導(dǎo)電的玻璃管內(nèi)有陰、陽兩極。當(dāng)兩極間加一定電壓時(shí)，陰極便發(fā)出一種射

2、線，這種射線為陰極射線?，F(xiàn)象:1.陰極射線使熒光屏發(fā)光（特點(diǎn)） 2.當(dāng)加入磁場(chǎng)后射線偏轉(zhuǎn)發(fā)光原理:在強(qiáng)電場(chǎng)中,氣體被電離而導(dǎo)電,一、探索陰極射線,,,,,,,,,,,,,,,,電荷接收器,,A,當(dāng)陰極A產(chǎn)生的射線進(jìn)入大真空管D時(shí),可以看到管壁上有熒光出現(xiàn). 當(dāng)大真空管中加入磁場(chǎng)時(shí),射線就會(huì)偏轉(zhuǎn),被接收器接收到經(jīng)檢驗(yàn)為負(fù)電荷,,荷質(zhì)比的測(cè)定,1.荷質(zhì)比的概念：帶電粒子的電荷與質(zhì)量之比。它是帶電粒子的基本參量。,2.

3、測(cè)定荷質(zhì)比的裝置：,A：電離室:S1—S2：加速電場(chǎng) 　 S2—S3：速度選擇器,B：勻強(qiáng)磁場(chǎng),D：照相底片,3.電子就是通過測(cè)定荷質(zhì)比而被發(fā)現(xiàn)的。,4.測(cè)定荷質(zhì)比的裝置――質(zhì)譜儀（最初由湯姆生發(fā)現(xiàn)的）。,5.質(zhì)譜線：從離子源中射出的帶電粒子的電量相同，而質(zhì)量有微小差別，由公式q/m=2U/B2r2，它們進(jìn)入磁場(chǎng)后將沿不同的半徑做圓周運(yùn)動(dòng)，打在照相底片的不同位置，在底片上形成若干譜線條的細(xì)條，叫

4、質(zhì)譜線。得用質(zhì)譜線可以準(zhǔn)確地測(cè)出各種同位素的原子量。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,M,N,一個(gè)質(zhì)量為m,電量為e的帶電粒子,以速度v垂直進(jìn)入磁場(chǎng)B中,,在平行板MN間產(chǎn)生豎直向上的電場(chǎng)E,在垂直電場(chǎng)向外的方向上加一磁場(chǎng)B,適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)電場(chǎng)和磁場(chǎng)的強(qiáng)度,可以測(cè)出速度大小V=,E/B,設(shè)平行板MN之間的距離為h,板的水平長(zhǎng)度為d,首先使陰極僅受電場(chǎng)作用并達(dá)到最大偏轉(zhuǎn),測(cè)得此時(shí)的場(chǎng)強(qiáng)E,隨后保持E不變,外加磁場(chǎng)使射線恢復(fù)水平不再

5、偏轉(zhuǎn),測(cè)得此時(shí)的磁場(chǎng)的強(qiáng)度B,證明:當(dāng)陰極射線只受電場(chǎng)力時(shí),做拋體運(yùn)動(dòng),d=vt 得:,得出,所以:,實(shí)驗(yàn)結(jié)果：荷質(zhì)比約為質(zhì)子的2000倍,1、關(guān)于陰極射線的本質(zhì)，說法對(duì)的是（ ）,A、陰極射線的本質(zhì)是氫原子B、陰極射線的本質(zhì)是電磁波C、陰極射線的本質(zhì)是電子D、陰極射線的本質(zhì)是X射線,C,課堂練習(xí),2、 如圖,為密立根測(cè)量電量實(shí)驗(yàn)的示意圖,油滴從噴霧器噴出后,落到兩平行板間,油滴由于摩擦而帶電,調(diào)節(jié)兩板間的電壓,可使油滴

6、懸浮.通過顯微鏡觀察到某個(gè)半徑r=1.6×10-4cm的油滴恰靜止在電場(chǎng)中, 此時(shí)兩金屬板間勻強(qiáng)電場(chǎng)E=1.9×105N/C. 已知油滴的密度為ρ=0.85×103kg/m3.求：該油滴所帶的電荷量是元電荷的多少倍？,二、電子的發(fā)現(xiàn),湯姆生發(fā)現(xiàn)，對(duì)于不同的放電氣體，或者用不同的金屬材料制作電極，都測(cè)得相同的荷質(zhì)比，隨后又發(fā)現(xiàn)在氣體電離和電光效應(yīng)等現(xiàn)象中，可從不同物體中擊出這種帶電粒子，這表明它是構(gòu)成各

7、種物體的共同成分。隨后，湯姆生直接測(cè)量出粒子的電荷，發(fā)現(xiàn)該粒子的電荷與氫離子的電荷大基本上相同，說明它的質(zhì)量比任何一種分子和原子的質(zhì)量都小得多，至此，湯姆生完全確認(rèn)了電子的存在。,美國(guó)科學(xué)家密立根又精確地測(cè)定了電子的電量： e=1.6022×10－19 C 根據(jù)荷質(zhì)比，可以精確地計(jì)算出電子的質(zhì)量為： m=9.1094×10－31 kg 由于發(fā)現(xiàn)電子的杰出貢獻(xiàn)，湯姆生在1906

8、年獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。電子的發(fā)現(xiàn)打破了傳統(tǒng)的“原子不可分”的觀念，使人類對(duì)自然世界的認(rèn)識(shí)又向前邁進(jìn)了一步。,1897年,湯姆生在研究陰極射線:1.測(cè)出了陰極射線的電性2.測(cè)出了它的速度和偏轉(zhuǎn)情況3.測(cè)出了它的荷質(zhì)比4.發(fā)現(xiàn)用不同的金屬做電極所有的射線一樣的性質(zhì).,課堂小結(jié),習(xí)題1：如圖，在兩平行板間有平行的均勻電場(chǎng)E，勻強(qiáng)磁場(chǎng)B。MN是熒光屏，中心為O，OO’=L，在熒光屏上建立一個(gè)坐標(biāo)系，原點(diǎn)是O，y軸向上，x軸垂直紙面向外，

9、一束速度、荷質(zhì)比相同的粒子沿OO’方向從O’射入，打在屏上P（- ）點(diǎn)，求：（1）粒子帶何種電荷？（2）B的方向？（3）粒子的荷質(zhì)比？,,,,,,,O’,O,,MN,,思考與研討,習(xí)題2：示波管中電子槍的原理圖如圖。管內(nèi)為空，A為發(fā)射熱電子的陰極，K為接在高電勢(shì)點(diǎn)的加速陽極，A、K間電壓為U。電子離開陰極時(shí)速度可以忽略，電子經(jīng)加速后從K的小孔中射出時(shí)的速度大小為v，下面說法正確的是：( )

10、 A、如果A、K間距離減半，電壓U、不變，則離開時(shí)速率變?yōu)?v B、如果A、K間距離減半，電壓U、不變，則離開時(shí)速率變?yōu)関/2

11、 C、如果A、K間距離不變，電壓U減半，則離開時(shí)速率變?yōu)?v D、如果A、K間距離不變，電壓U減半，則離開時(shí)速率變?yōu)?.707v,,,,,,A,K,,U,物理學(xué)家對(duì)陰極射線的研究，引發(fā)了19世紀(jì)末的三大發(fā)現(xiàn)：1895年倫琴發(fā)現(xiàn)了X射線。1896年貝克勒爾發(fā)現(xiàn)

12、了天然放射現(xiàn)象。1897年湯姆生發(fā)現(xiàn)了電子。,,,湯姆生　　 約瑟夫·約翰·湯姆生(Joseph　John　Thomson)1856年12月18日生于英國(guó)曼徹斯特郊區(qū)，父親是蘇格蘭人，以賣書為業(yè)。湯姆生14歲進(jìn)曼徹斯特歐文學(xué)院學(xué)習(xí)工程。1876年入劍橋大學(xué)三一學(xué)院，畢業(yè)后，進(jìn)入卡文迪許實(shí)驗(yàn)室，在瑞利指導(dǎo)下進(jìn)行電磁場(chǎng)理論的實(shí)驗(yàn)研究工作。1884年，年僅28歲便當(dāng)選為皇家學(xué)會(huì)會(huì)員。同年末，又繼瑞利之后擔(dān)任卡文迪許

13、實(shí)驗(yàn)室教授?！?當(dāng)時(shí)，關(guān)于陰極射線的研究，有兩派學(xué)說，一派是克魯克斯、佩蘭等人的微粒說，認(rèn)為陰極射線是帶負(fù)電的“分子流”；另一派是哥德斯坦、赫茲等人的波動(dòng)說，認(rèn)為陰極射線是一種電磁波。湯姆生用旋轉(zhuǎn)鏡法測(cè)量了陰極射線的速度，否定了陰極射線是電磁波。,他又通過陰極射線在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)，得出了陰極射線是帶負(fù)電的粒子流的結(jié)論。他進(jìn)一步測(cè)定了這種粒子的比荷，與當(dāng)時(shí)已知的電解中生成的氫離子的荷質(zhì)比相比較，他假定陰極射線的電荷與氫離子的電

14、荷相等而符號(hào)相反，從而得出陰極射線粒子的質(zhì)量約為氫原子的千分之一。他還給放電管中充入各種氣體進(jìn)行試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)其荷質(zhì)比跟管中氣體的種類無關(guān)。他又用鉛和鐵分別作電極，其結(jié)果也不改變。由此他得出結(jié)論，這種粒子必定是所有物質(zhì)的共同組成成分。湯姆生把這種粒子叫做“電子”。1897年湯姆生的發(fā)現(xiàn)，使人類認(rèn)識(shí)了第一個(gè)基本粒子，這在物理學(xué)史上是有劃時(shí)代意義的?！　?906年，湯姆生由于在氣體導(dǎo)電方面的理論和實(shí)驗(yàn)研究而榮獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)?！　?1