遼寧省大連市高中物理 第十八章 原子結構 18.1 電子的發(fā)現課件 新人教版選修3-5.ppt

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1、科學靠兩條腿走路，一條是理論，一條是實驗。有時一條腿走在前面，有是另一條腿走在前面。但是只有使用兩條腿才能前進。 ——密立根,很早以來，人們一直認為構成物質的最小粒子是原子，原子是一種不可再分割的粒子。這種認識一直統(tǒng)治了人類思想近兩千年。直到19世紀末，科學家對實驗中的陰極射線深入研究時，發(fā)現了電子，使人類對微觀世界有了新的認識。電子的發(fā)現是19世紀末、20世紀初物理學三大發(fā)現之一。,第一節(jié)電子的發(fā)現,第十八章原子結構,了解陰極射線及電子發(fā)現的過程 知道湯姆孫研究陰極射線發(fā)現電子的實驗及理論推導,1、知識與技能,2、過程與方法觀,培養(yǎng)學生對問題的分析和解決能力，

2、初步了解原子不是最小不可分割的粒子。,3、情感態(tài)度與價值觀,理解人類對原子的認識和研究經歷了一個十分漫長的過程，這一過程也是辯證發(fā)展的過程．根據事實建立學說，發(fā)展學說，或是決定學說的取舍，發(fā)現新的事實，再建立新的學說．人類就是這樣通過光的行為，經過分析和研究，逐漸認識原子的。,重點 陰極射線的研究 難點 湯姆孫發(fā)現電子的理論推導,一、陰極射線,二、電子的發(fā)現,一、陰極射線,氣體分子在高壓電場下可以發(fā)生電離，使本來不帶電的空氣分子變成具有等量正、負電荷的帶電粒子，使不導電的空氣變成導體。是什么原因讓空氣分子變成帶電粒子的？帶電粒子從何而來的？,1、陰極射線實驗： 在真空玻璃管中金屬板制成的陰極

3、，金屬環(huán)制成的陽極；把他們分別連接在感應圈的負極和正極上，管中十字狀物體是一個金屬片。接通電源后，感應圈產生的近萬狀的高電壓加在兩個電極之間，觀察兩端玻璃壁上亮度的變化。,陰極射線管,1858年德國物理學家普呂克爾較早發(fā)現了氣體導電時的輝光放電現象。德國物理學家戈德斯坦研究輝光放電現象時認為這是從陰極發(fā)出的某種射線引起的。所以他把這種未知射線稱之為陰極射線。,對于陰極射線的本質，有大量的科學家作出大量的科學研究，主要形成了兩種觀點。 （1）電磁波說：代表人物，赫茲。認為這種射線的本質是一種電磁波的傳播過程。 （2）粒子說：代表人物，湯姆孫。認為這種射線的本質是一種高速粒子流。,根據帶電粒子電、

4、磁場中的運動規(guī)律，那些方法可以判斷運動的帶電粒子所帶電荷的正負號？,二、電子的發(fā)現,湯姆生發(fā)現電子之前人們認為原子是組成物體的最小微粒,是不可再分的。湯姆生對陰極射線等現象的研究中發(fā)現了電子,從而敲開了原子的大門。,湯姆遜在實驗室,1、探索陰極射線 1858年德國的科學家普里克（J.Plucker，1801——1868）發(fā)現了陰極射線。 陰極射線究竟是什么？湯姆生如何測定陰極射線的電荷？,使用氣體放電管做的實驗：由陰極c發(fā)出的帶點粒子通過小孔A、B形成一束細細的射線。它穿過兩邊平行的金屬板之間的空間達到右邊帶有標尺的熒光屏上通過射線產生的熒光屏的位置，可以研究射線的徑跡。,（1）當在平行極

5、板上加一電場，發(fā)現陰極射線打在熒光屏上的位置向下偏，則可判定，陰極射線帶有負電荷。 （2）為使陰極射線不發(fā)生偏轉，則請思考可在平行極板區(qū)域采取什么措施。 在平行極板區(qū)域加一磁場，且磁場方向必須垂直紙面向外。當滿足條件：,,（3）根據帶電的陰極射線在電場中的運動情況可知，其速度偏轉角為：,,,,實驗示意圖,2、湯姆生如何測定出粒子的荷質比？ 讓帶電粒子垂直射入勻強磁場，如果僅受磁場力作用，將做勻速圓周運動，洛侖茲力提供向心力：,3、湯姆生如何測定出粒子速度v和半徑r？ （1）讓粒子垂直射入正交的電磁場做勻速直線運動：,（2）讓粒子垂直射入勻強電場僅受電場力作用達到最大偏轉,計算出的荷質比大約比

6、當時知道的質量最小的氫離子的荷質比達2000倍。這有兩種可能：或者這種帶電粒子的電荷量很大；或者它的質量很小。,湯姆孫發(fā)現，用不同材料的陰極和不同的方法做實驗，所得比荷的數值是相等的。這說明，這種粒子是構成各種物質的共有成分。并由實驗測得的陰極射線粒子的比荷是氫離子比荷的近兩千倍。若這種粒子的電荷量與氫離子的電荷量機同，則其質量約為氫離子質量的近兩千分之一。湯姆孫后續(xù)的實驗粗略測出了這種粒子的電荷量確實與氫離子的電荷量差別不大，證明了湯姆孫的猜測是正確的。湯姆生把新發(fā)現的這種粒子稱之為電子。,密立根油滴實驗,密立根油滴實驗的原理圖,德國物理學家戈德斯坦研究輝光放電現象時認為這是從陰極發(fā)出的某種

7、射線引起的。所以他把這種未知射線稱之為陰極射線。當在平行極板上加一電場，發(fā)現陰極射線打在熒光屏上的位置向下偏，則可判定，陰極射線帶有負電荷。,1、（1994上海一1）提出原子核式結構模型的科學家是 （ ） A.湯姆生 B.玻爾 C.盧瑟福 D.查德威克,A,2、（2001上海2）盧瑟福原子核式結構理論的主要內容有 （ ） A.原子的中心有一個核，叫做原子核 B.原子的正電荷均勻分布在整個原子中 C.原子的全部正電荷和幾乎全部質量都集中在原子核里 D.帶負電的電子在核外繞著核旋轉,A D,3、（2001全國春季2）下列現象中，與原子核內部變化有關的是 （ ） A.α粒子散

8、射 B.光電效應 C.天然放射現象 D.原子發(fā)光現象,A,1、 在盧瑟福的a粒子散射實驗中，有極少數a粒子發(fā)生大角度偏轉，其原因是（ ） A.原子的正電荷和絕大部分質量集中在一個很小的核上 B.正電荷在原子中是均勻分布的 C.原子中存在著帶負電的電子 D.原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中,A,2、把一個具有球面的平凸透鏡平放在平行透明玻璃板上?，F用單色光垂直于平面照射,在裝置的上方向下觀察,可以看到干涉條紋,那么關于兩束干涉光及干涉條紋的說法正確的是： （ ） A．兩束干涉光是a,b面反射形成的； B．干涉條紋是中央疏邊緣密的同心圓； C．兩束干涉光是b,c面反射形

9、成的； D．干涉條紋中是中央密邊緣疏的同心圓。,BC,3．在一次觀察光的衍射實驗中，觀察到如圖所示的清晰的亮暗相間的圖樣，那么障礙物是下列給出的（ ） A．很小的不透明圓板 B．很大的中間有大圓孔的不透明擋板 C．很大的不透明圓板 D．很大的中間有小圓孔的不透明擋板,D,4、甲、乙兩種單色光從同一介質射入空氣。發(fā)生全反射時甲光束的臨界角較小，則：以下說法中正確的是（ ） A．甲光的光子能量比乙光的光子能量大； B．甲光的光子能量比乙光的光子能量??； C．若甲光照射某金屬能產生光電效應，則改用乙光照射時也一定能產生光電效應； D．若乙光照射某金屬能產生光電效應，則改用甲光照

10、射時也一定能產生光電效應；,AD,1、答：湯姆遜根據陰極射線在電場和磁場中的偏轉現象，確定了其本質是帶負電的粒子流并求出了這種粒子的比荷；進一步的實驗發(fā)現，不同物質做成的陰極發(fā)出的射線的粒子都有相同的比荷，說明這種帶電粒子是構成物質的共同成分；用這種粒子的比荷與氫離子比荷比較，并用實驗測出了這種粒子的電荷量與氫離子電荷量相同，質量又比氫原子的質量小得多。根據這些，湯姆遜發(fā)現了電子。,2、解：由Qu=1/2mv2可得v=3.75107m/s 3、解：油滴的質量m=4/3R3πρ油滴受到的重力G=4/3πR3ρg庫倫力F=Eq，由平衡條件，可知4/3R3πρg=Eq電子個數與電量的關系為q=Ne因此，電子的個數為N=4πR3ρg/3Ee=5,