物理：第3章第一节《敲开原子的大门》课件（粤教版选修3-5）

欢迎进入物理课堂 第一节敲开原子的大门 课前自主学案 核心要点突破 课标定位 课堂互动讲练 第一节 知能优化训练 课标定位 学习目标 1 明确电子是怎样发现的 2 知道电子的发现对人类探索原子结构的重大意义 3 了解汤姆生发现电子的研究方法 重点难点 1 阴极射线的探索 2 电子的发现 课前自主学案 一 探索阴极射线1 1858年 德国科学家普吕克尔在一个被抽成真空的玻璃管两端加上 阴极会发出一种射线 使正对阴极的玻璃管壁上出现 这种射线被称为 2 汤姆生设计了 来测定阴极射线的电荷 阴极射线在磁场或电场中的偏转实验 表明阴极射线是由带 电的微粒组成的粒子流 汤姆生计算出的荷质比大约比当时已知的质量最小的氢离子的荷质比大2000倍 高电压 绿色荧光 阴极射线 阴极射线管 负 二 电子的发现1 汤姆生发现对于不同的放电气体 或者用不同的金属作电极 测得的 相同 随后又发现在 和 等现象中 可从不同物体中逸出这种带电粒子 这表明它是构成各种物体的共同成分 随后 汤姆生直接测量出粒子的电荷 该粒子的电荷与氢离子的 大小基本相同 质量比任何一种分子和原子的质量都小的多 至此 汤姆生完全确认了电子的存在 荷质比 气体电离 光电效应 电荷 2 美国科学家 精确地测定了电子的电量 e 根据荷质比 可以精确地计算出电子的质量为 m 3 电子发现的意义 电子的发现打破了传统的 的观念 使人类对自然界的认识又向前迈进了一步 密立根 1 6022 10 19C 9 1094 10 31kg 原子不可分 思考感悟为什么说电子的发现打破了 原子不可分割 这一观点 提示 英国科学家道尔顿建立了科学的原子理论 此后 原子是不可分割的实物粒子 这一观点牢牢占据统治地位 1897年 汤姆生用实验证实了存在比原子更小的微粒 电子 从此改变了这一观点 核心要点突破 一 阴极射线1858年德国人普吕克尔在研究气体放电时 注意到放电管正对阳极的管壁上发出了荧光 证明是因为有一种射线从阴极发出打在管壁上所致 因此就把这一射线叫阴极射线 在汤姆生的后续研究中 证实这种射线是由原子受激发出的 从而证明电子是原子的组成部分 是比原子更基本的物质单元 电子的发现对人类认识原子结构具有重大的意义 进一步推动了人类对微观领域的研究 即时应用 即时突破 小试牛刀 1 单选 下面对阴极射线的认识正确的是 A 阴极射线是由阴极发出的粒子撞击玻璃管壁上的荧光而产生的B 只要阴阳两极间加有电压 就会有阴极射线产生C 阴极射线可以穿透薄铝片 这说明它是电磁波D 阴阳两极间加有高压时 电场很强 阴极中的电子受到很强的库仑力作用而脱离阴极 解析 选D 阴极射线是由阴极直接发出的 A错误 只有当两极间加有高压且阴极接电源负极时 阴极中的电子才会受到足够大的库仑力作用而脱离阴极成为阴极射线 B错误 D正确 阴极射线可以穿透薄铝片 可能是电磁波 也可能是更小的粒子 C错误 即时应用 即时突破 小试牛刀 2 阴极射线是从阴极射线管的阴极发出的高速运动的粒子流 这些微观粒子是 若在如图3 1 1所示的阴极射线管中部加上垂直于纸面向里的磁场 阴极射线将 填 向上 向下 向里 或 向外 偏转 图3 1 1 解析 由电子的发现过程可知 阴极射线本质是高速运动的电子流 当电子在磁场中偏转时 由左手定则可知电子会受到向下的磁场力 故向下偏转 答案 电子向下 课堂互动讲练 一种测定电子比荷的实验装置如图3 1 2所示 真空玻璃管内 阴极K发出的电子经阳极A与阴极K之间的高电压加速后 形成细细的一束电子流 以平行于平板电容器极板的方向进入两极板C D间的区域 图3 1 2 若两极板C D间无电压 电子将打在荧光屏上的O点 若在两极板间施加电压U 则离开极板区域的电子将打在荧光屏上的P点 若再在极板间施加一个方向垂直于纸面向外 磁感应强度为B的匀强磁场 则电子在屏光屏上产生的光点又回到O 已知极板的长度l 5 00cm C D间的距离d 1 50cm 极板区的中点M到荧光屏中点O的距离为L 12 50cm U 200V B 6 3 10 4T P点到O点的距离y 3 0cm 试求电子的比荷 思路点拨 1 粒子在正交的电磁场中做匀速直线运动时 洛伦兹力与电场力平衡 2 粒子在电场中偏转时 在平行极板方向做匀速直线运动 垂直极板方向做初速度为零的匀加速直线运动 3 粒子射出电场时 其速度方向的反向延长线与粒子初速度方向交于电场的中点 答案 1 6125 1011C kg 变式训练1897年 物理学家汤姆生正式测定了电子的比荷 打破了原子是不可再分的最小单位的观点 因此 汤姆生的实验是物理学发展史上最著名的经典实验之一 在实验中 汤姆生采用了如图3 1 3所示的阴极射线管 从电子枪C发出的电子经过A B间的电场加速后 水平射入长度为L的D E平行板间 接着在荧光屏F中心出现荧光斑 若在D E间加上方向向下 场强为E的匀强电场 电子将向上偏转 如果再利用通电线圈在D E电场区加上一垂直纸面的磁感应强度为B的匀强磁场 图中未画出 荧光斑恰好回到荧光屏中心 接着再去掉电场 电子向下偏转 偏转角为 试解决下列问题 图3 1 3 1 在图中画出磁场B的方向 2 根据L E B和 求出电子的比荷 美国科学家密立根通过油滴实验首次测得电子的电量 油滴实验的原理如图3 1 4所示 两块水平放置的平行金属板与电源相连 上 下板分别带正 负电荷 油滴从喷雾器喷出后 由于摩擦而带电 经上板中央小孔落到两板间的匀强电场中 通过显微镜可以观察到油滴的运动情况 两金属板间的距离为d 忽略空气对油滴的浮力和阻力作用 图3 1 4 1 调节两金属板间的电势差U 当U U0时 使得某个质量为m1的油滴恰好做匀速直线运动 求该油滴所带的电荷量 2 若油滴进入电场时的初速度可以忽略 当两金属板间的电势差U U1时 观察到某个质量为m2的油滴进入电场后做匀加速直线运动 经过时间t运动到下极板 求此油滴所带的电荷量 方法总结 1 带电油滴在电场中做匀速直线运动时 处于平衡状态 受到的合力为零 可以列力的平衡方程 2 通过改变两金属板间的电压 可改变油滴所受库仑力 从而改变油滴的运动情况 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全