高中物理 第十八章 第1節(jié) 電子的發(fā)現(xiàn)課件 新人教版選修35

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1、第第十十八八章章第第1節(jié)節(jié)新知預(yù)新知預(yù)習(xí)習(xí)巧設(shè)計(jì)巧設(shè)計(jì)名師課名師課堂堂一點(diǎn)通一點(diǎn)通創(chuàng)新演創(chuàng)新演練練大沖關(guān)大沖關(guān) 隨堂檢測(cè)隨堂檢測(cè)歸納小結(jié)歸納小結(jié) 課下作業(yè)課下作業(yè)綜合提升綜合提升 要點(diǎn)一要點(diǎn)一要點(diǎn)二要點(diǎn)二 要點(diǎn)三要點(diǎn)三1知道陰極射線(xiàn)是由電子組成的，電知道陰極射線(xiàn)是由電子組成的，電 子是原子的組成部分。子是原子的組成部分。2知道湯姆孫研究陰極射線(xiàn)發(fā)現(xiàn)電子知道湯姆孫研究陰極射線(xiàn)發(fā)現(xiàn)電子 的實(shí)驗(yàn)及理論推導(dǎo)的過(guò)程與方法。的實(shí)驗(yàn)及理論推導(dǎo)的過(guò)程與方法。3了解電子的發(fā)現(xiàn)對(duì)揭示原子結(jié)構(gòu)的了解電子的發(fā)現(xiàn)對(duì)揭示原子結(jié)構(gòu)的 重大意義。重大意義。 1陰極射線(xiàn)陰極射線(xiàn) (1)實(shí)驗(yàn)研究：實(shí)驗(yàn)研究： 如圖如圖1811所示

2、，真空玻璃管中所示，真空玻璃管中K是金屬板制成的是金屬板制成的 ，接感應(yīng)線(xiàn)圈的負(fù)極，接感應(yīng)線(xiàn)圈的負(fù)極，A是金屬環(huán)制成的是金屬環(huán)制成的 ，接感，接感應(yīng)線(xiàn)圈的正極，接電源后，線(xiàn)圈會(huì)產(chǎn)生近萬(wàn)伏的高電壓加在應(yīng)線(xiàn)圈的正極，接電源后，線(xiàn)圈會(huì)產(chǎn)生近萬(wàn)伏的高電壓加在兩極間?？捎^察到玻璃壁上兩極間?？捎^察到玻璃壁上 及管中物體在玻璃壁及管中物體在玻璃壁上的上的 。陰極陰極陽(yáng)極陽(yáng)極淡淡的熒光淡淡的熒光影子影子圖圖1811 (2)陰極射線(xiàn)：陰極射線(xiàn)： 熒光的實(shí)質(zhì)是由于玻璃受到熒光的實(shí)質(zhì)是由于玻璃受到 發(fā)出的某種射線(xiàn)的撞擊而發(fā)出的某種射線(xiàn)的撞擊而引起的，這種射線(xiàn)被命名為引起的，這種射線(xiàn)被命名為 。 (3)陰極射線(xiàn)的特

3、點(diǎn)：在真空中沿陰極射線(xiàn)的特點(diǎn)：在真空中沿 傳播；碰到物體傳播；碰到物體可使物體發(fā)出可使物體發(fā)出 。 (4)對(duì)陰極射線(xiàn)認(rèn)識(shí)的兩種觀點(diǎn)：電磁輻射；對(duì)陰極射線(xiàn)認(rèn)識(shí)的兩種觀點(diǎn)：電磁輻射； 。陰極陰極陰極射線(xiàn)陰極射線(xiàn)直線(xiàn)直線(xiàn)熒光熒光帶電微粒帶電微粒 2電子的發(fā)現(xiàn)電子的發(fā)現(xiàn) (1)湯姆孫的探究方法：湯姆孫的探究方法： 讓陰極射線(xiàn)分別通過(guò)電場(chǎng)或磁場(chǎng)，根據(jù)讓陰極射線(xiàn)分別通過(guò)電場(chǎng)或磁場(chǎng)，根據(jù) 現(xiàn)象，現(xiàn)象，證明它是證明它是 的粒子流并求出了其比荷。的粒子流并求出了其比荷。 換用不同的陰極做實(shí)驗(yàn)，所得換用不同的陰極做實(shí)驗(yàn)，所得 的數(shù)值都相同，的數(shù)值都相同，是氫離子比荷的近是氫離子比荷的近 倍。倍。 湯姆孫研究的新現(xiàn)

4、象：如光電效應(yīng)、熱離子發(fā)射效湯姆孫研究的新現(xiàn)象：如光電效應(yīng)、熱離子發(fā)射效應(yīng)和應(yīng)和射線(xiàn)等。發(fā)現(xiàn)不論陰極射線(xiàn)、射線(xiàn)等。發(fā)現(xiàn)不論陰極射線(xiàn)、射線(xiàn)、光電流還是熱射線(xiàn)、光電流還是熱離子流，它們都包含離子流，它們都包含 。偏轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)帶負(fù)電帶負(fù)電比荷比荷兩千兩千電子電子(2)結(jié)論：結(jié)論： 關(guān)鍵一點(diǎn)關(guān)鍵一點(diǎn)對(duì)于真空度不高的放電管，陰極射線(xiàn)除來(lái)對(duì)于真空度不高的放電管，陰極射線(xiàn)除來(lái)自于陰極的熱電子外，還有一部分來(lái)自于氣體電離后生成自于陰極的熱電子外，還有一部分來(lái)自于氣體電離后生成的正離子被電場(chǎng)加速后撞擊陰極的正離子被電場(chǎng)加速后撞擊陰極(正離子的轟擊正離子的轟擊)而產(chǎn)生的。而產(chǎn)生的。1發(fā)射陰極射線(xiàn)的陰極射線(xiàn)管中的高電壓

5、的作用是發(fā)射陰極射線(xiàn)的陰極射線(xiàn)管中的高電壓的作用是()A使管內(nèi)氣體電離使管內(nèi)氣體電離B使管內(nèi)產(chǎn)生陰極射線(xiàn)使管內(nèi)產(chǎn)生陰極射線(xiàn)C使管內(nèi)障礙物的電勢(shì)升高使管內(nèi)障礙物的電勢(shì)升高D使電子加速使電子加速解析：解析：在陰極射線(xiàn)管中，陰極射線(xiàn)是由陰極處于熾熱狀在陰極射線(xiàn)管中，陰極射線(xiàn)是由陰極處于熾熱狀態(tài)而發(fā)射的電子流，通過(guò)高電壓加速而獲得能量，與玻態(tài)而發(fā)射的電子流，通過(guò)高電壓加速而獲得能量，與玻璃碰撞而產(chǎn)生熒光，故選項(xiàng)璃碰撞而產(chǎn)生熒光，故選項(xiàng)D正確。正確。答案：答案：D2關(guān)于陰極射線(xiàn)的性質(zhì)，判斷正確的是關(guān)于陰極射線(xiàn)的性質(zhì)，判斷正確的是 ()A陰極射線(xiàn)帶負(fù)電陰極射線(xiàn)帶負(fù)電B陰極射線(xiàn)帶正電陰極射線(xiàn)帶正電C陰極射線(xiàn)

6、的比荷比氫原子的比荷大陰極射線(xiàn)的比荷比氫原子的比荷大D陰極射線(xiàn)的比荷比氫原子的比荷小陰極射線(xiàn)的比荷比氫原子的比荷小解析：解析：通過(guò)讓陰極射線(xiàn)在電場(chǎng)、磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)的研究通過(guò)讓陰極射線(xiàn)在電場(chǎng)、磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)的研究發(fā)現(xiàn)陰極射線(xiàn)帶負(fù)電，而且比荷比氫原子的比荷大得發(fā)現(xiàn)陰極射線(xiàn)帶負(fù)電，而且比荷比氫原子的比荷大得多，故僅多，故僅A、C正確。正確。答案：答案：AC答案：答案：AD4如圖如圖1812所示，電子射線(xiàn)管放在蹄形所示，電子射線(xiàn)管放在蹄形 磁鐵的磁鐵的N極與極與 S極之間，射線(xiàn)管的極之間，射線(xiàn)管的A和和B兩兩 極分別接在直流高壓電源的極分別接在直流高壓電源的_極和極和 _極。此時(shí)，熒光屏上的電子束運(yùn)極。此

7、時(shí)，熒光屏上的電子束運(yùn) 動(dòng)徑跡將動(dòng)徑跡將_偏轉(zhuǎn)。偏轉(zhuǎn)。(填填“向上向上”“向下向下”或或“不不”)解析：解析：因?yàn)橐驗(yàn)锳極發(fā)射電子，所以極發(fā)射電子，所以A接負(fù)極，接負(fù)極，B接正極，再接正極，再由左手定則可知電子受洛倫茲力向下。電子束運(yùn)動(dòng)徑跡由左手定則可知電子受洛倫茲力向下。電子束運(yùn)動(dòng)徑跡向下偏轉(zhuǎn)。向下偏轉(zhuǎn)。答案：答案：負(fù)正向下負(fù)正向下圖圖1812答案：答案：見(jiàn)解析見(jiàn)解析 1陰極射線(xiàn)的發(fā)現(xiàn)陰極射線(xiàn)的發(fā)現(xiàn) (1)輝光放電現(xiàn)象：輝光放電現(xiàn)象： 放電管若有稀薄氣體，在放電管兩極加上高壓可放電管若有稀薄氣體，在放電管兩極加上高壓可看到輝光放電現(xiàn)象。但若管內(nèi)氣體非常稀薄即接近真空看到輝光放電現(xiàn)象。但若管內(nèi)

8、氣體非常稀薄即接近真空時(shí)，輝光現(xiàn)象消失。時(shí)，輝光現(xiàn)象消失。 輝光放電的應(yīng)用：利用其發(fā)光效應(yīng)輝光放電的應(yīng)用：利用其發(fā)光效應(yīng)(如霓虹燈、日如霓虹燈、日光燈光燈)以及正常輝光放電的穩(wěn)壓效應(yīng)以及正常輝光放電的穩(wěn)壓效應(yīng)(如氖穩(wěn)壓管如氖穩(wěn)壓管)。 (2)熒光的產(chǎn)生：熒光的產(chǎn)生： 玻璃管內(nèi)氣體接近真空，在陰極孔外玻管壁上觀察到熒光，玻璃管內(nèi)氣體接近真空，在陰極孔外玻管壁上觀察到熒光，并且能使不透明物體產(chǎn)生陰影，后來(lái)就認(rèn)定產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原并且能使不透明物體產(chǎn)生陰影，后來(lái)就認(rèn)定產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是陰極發(fā)出的某種射線(xiàn)撞擊玻璃的結(jié)果，即陰極射線(xiàn)。因是陰極發(fā)出的某種射線(xiàn)撞擊玻璃的結(jié)果，即陰極射線(xiàn)。 (3)陰極射線(xiàn)的來(lái)

9、源：陰極射線(xiàn)的來(lái)源： 在高真空的放電管中，陰極射線(xiàn)中的粒子主要來(lái)自陰極，在高真空的放電管中，陰極射線(xiàn)中的粒子主要來(lái)自陰極，對(duì)于真空度不高的放電管，粒子還可能來(lái)自管中的氣體。對(duì)于真空度不高的放電管，粒子還可能來(lái)自管中的氣體。 2陰極射線(xiàn)的產(chǎn)生機(jī)理陰極射線(xiàn)的產(chǎn)生機(jī)理 真空管中殘存氣體分子中的正負(fù)電荷在強(qiáng)電場(chǎng)的作用下被真空管中殘存氣體分子中的正負(fù)電荷在強(qiáng)電場(chǎng)的作用下被“拉開(kāi)拉開(kāi)”(即氣體分子被電離即氣體分子被電離)，正電子，正電子(即正離子即正離子)在電場(chǎng)加速下在電場(chǎng)加速下撞擊陰極，于是陰極釋放更多電子形成了陰極射線(xiàn)。撞擊陰極，于是陰極釋放更多電子形成了陰極射線(xiàn)。 3陰極射線(xiàn)帶電性質(zhì)的判斷陰極射線(xiàn)帶

10、電性質(zhì)的判斷 (1)利用電場(chǎng)：粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)如利用電場(chǎng)：粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)如圖圖1813所示。帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)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)方向發(fā)生改變動(dòng)，受電場(chǎng)力作用運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生改變(粒粒子質(zhì)量忽略不計(jì)子質(zhì)量忽略不計(jì))。帶電粒子在不受其他。帶電粒子在不受其他力作用時(shí)，若沿電場(chǎng)線(xiàn)方向偏轉(zhuǎn)，則粒力作用時(shí)，若沿電場(chǎng)線(xiàn)方向偏轉(zhuǎn)，則粒子帶正電；若逆著電場(chǎng)線(xiàn)方向偏轉(zhuǎn)，子帶正電；若逆著電場(chǎng)線(xiàn)方向偏轉(zhuǎn)，則粒子帶負(fù)電。則粒子帶負(fù)電。圖圖1813 (2)利用磁場(chǎng)：粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，利用磁場(chǎng)：粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，如圖如圖1814所示。粒子將受到洛倫茲所示。粒子將受到洛倫茲力作用力作用FqvB，速度方

11、向始終與洛倫茲，速度方向始終與洛倫茲力方向垂直，利用左手定則即可判斷粒力方向垂直，利用左手定則即可判斷粒子的電性。不考慮其他力的作用，如果粒子按圖示方向進(jìn)子的電性。不考慮其他力的作用，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。時(shí)針的圓周運(yùn)動(dòng)，則粒子帶負(fù)電。圖圖1814 4陰極射線(xiàn)的應(yīng)用陰極射線(xiàn)的應(yīng)用 如示波管、電視顯像管、電子顯微鏡，高速的陰極射如示波管、電視顯像管、電子顯微鏡，高速的陰極射線(xiàn)打在某些金屬靶上能產(chǎn)生線(xiàn)打在某些金屬靶上能產(chǎn)生X射線(xiàn)，還能用于研究物質(zhì)晶射線(xiàn)，還能用于研究物質(zhì)晶

12、體結(jié)構(gòu)，直接用于切割、熔化、焊接等。體結(jié)構(gòu)，直接用于切割、熔化、焊接等。 名師點(diǎn)睛名師點(diǎn)睛當(dāng)陰極射線(xiàn)穿過(guò)電場(chǎng)或磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)，其當(dāng)陰極射線(xiàn)穿過(guò)電場(chǎng)或磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)，其重力遠(yuǎn)小于電場(chǎng)力或洛倫茲力，因此一般不考慮其重力。重力遠(yuǎn)小于電場(chǎng)力或洛倫茲力，因此一般不考慮其重力。 1如圖如圖1815所示是電子射線(xiàn)管示意圖，接通電所示是電子射線(xiàn)管示意圖，接通電源后，電子射線(xiàn)由陰極沿源后，電子射線(xiàn)由陰極沿x軸正方向射出，在熒光屏上會(huì)軸正方向射出，在熒光屏上會(huì)看到一條亮線(xiàn)。要使熒光屏上的亮線(xiàn)向下看到一條亮線(xiàn)。要使熒光屏上的亮線(xiàn)向下(z軸負(fù)方向軸負(fù)方向)偏偏轉(zhuǎn)，在下列措施中可采用的是轉(zhuǎn)，在下列措施中可采用的是 ()圖圖18

13、15 A加一磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向沿加一磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向沿z軸負(fù)方向軸負(fù)方向 B加一磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向沿加一磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向沿y軸正方向軸正方向 C加一電場(chǎng)，電場(chǎng)方向沿加一電場(chǎng)，電場(chǎng)方向沿z軸負(fù)方向軸負(fù)方向 D加一電場(chǎng)，電場(chǎng)方向沿加一電場(chǎng)，電場(chǎng)方向沿y軸正方向軸正方向 思路點(diǎn)撥思路點(diǎn)撥判斷帶負(fù)電的電子在磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)時(shí)，判斷帶負(fù)電的電子在磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)時(shí)，用左手定則進(jìn)行，四指應(yīng)指向運(yùn)動(dòng)方向的反向；電子在電用左手定則進(jìn)行，四指應(yīng)指向運(yùn)動(dòng)方向的反向；電子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，電場(chǎng)力與電場(chǎng)方向相反。場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，電場(chǎng)力與電場(chǎng)方向相反。 解析解析由于電子沿由于電子沿x軸正方向運(yùn)動(dòng)，若所受洛倫茲力軸正方向運(yùn)動(dòng)，若所受洛倫茲力向下，

14、使電子射線(xiàn)向下偏轉(zhuǎn)，由左手定則可知磁場(chǎng)方向應(yīng)沿向下，使電子射線(xiàn)向下偏轉(zhuǎn)，由左手定則可知磁場(chǎng)方向應(yīng)沿y軸正方向；若加電場(chǎng)使電子射線(xiàn)向下偏轉(zhuǎn)，所受電場(chǎng)力方軸正方向；若加電場(chǎng)使電子射線(xiàn)向下偏轉(zhuǎn)，所受電場(chǎng)力方向向下，則所加電場(chǎng)方向應(yīng)沿向向下，則所加電場(chǎng)方向應(yīng)沿z軸正方向，由此可知軸正方向，由此可知B正確。正確。 答案答案B 電場(chǎng)和磁場(chǎng)都能使帶電粒子發(fā)生偏轉(zhuǎn)，但兩種情況電場(chǎng)和磁場(chǎng)都能使帶電粒子發(fā)生偏轉(zhuǎn)，但兩種情況下發(fā)生偏轉(zhuǎn)的原因下發(fā)生偏轉(zhuǎn)的原因(受力實(shí)質(zhì)受力實(shí)質(zhì))不同。不同。圖圖1816圖圖1818 1油滴實(shí)驗(yàn)油滴實(shí)驗(yàn) 1910年美國(guó)物理學(xué)家密立根通過(guò)著名的年美國(guó)物理學(xué)家密立根通過(guò)著名的“油滴實(shí)驗(yàn)油滴實(shí)

15、驗(yàn)”簡(jiǎn)練精確地測(cè)定了電子的電量。電子電荷的現(xiàn)代值為簡(jiǎn)練精確地測(cè)定了電子的電量。電子電荷的現(xiàn)代值為e1.6021019C。圖圖1819 他測(cè)定了數(shù)千個(gè)帶電油滴的電量，發(fā)現(xiàn)這些電量都是他測(cè)定了數(shù)千個(gè)帶電油滴的電量，發(fā)現(xiàn)這些電量都是某個(gè)最小電量的整數(shù)倍，這個(gè)最小的電量就是電子的電量。某個(gè)最小電量的整數(shù)倍，這個(gè)最小的電量就是電子的電量。 (2)實(shí)驗(yàn)結(jié)論：帶電體所帶電荷量是量子化的，即任實(shí)驗(yàn)結(jié)論：帶電體所帶電荷量是量子化的，即任何帶電體所帶的電量只能是元電荷的整數(shù)倍，即何帶電體所帶的電量只能是元電荷的整數(shù)倍，即qne，并求得了元電荷即電子或質(zhì)子所帶的電荷量并求得了元電荷即電子或質(zhì)子所帶的電荷量e。 名師

16、點(diǎn)睛名師點(diǎn)睛密立根的密立根的“油滴實(shí)驗(yàn)油滴實(shí)驗(yàn)”中易忽視帶電油滴中易忽視帶電油滴的重力，從而使問(wèn)題無(wú)從下手，像油滴、塵埃、小顆粒、的重力，從而使問(wèn)題無(wú)從下手，像油滴、塵埃、小顆粒、小球等宏觀物體除特別說(shuō)明外都要考慮重力。小球等宏觀物體除特別說(shuō)明外都要考慮重力。 3如圖如圖18110所示為美國(guó)物理學(xué)所示為美國(guó)物理學(xué)家密立根測(cè)量油滴所帶電荷量裝置的截面家密立根測(cè)量油滴所帶電荷量裝置的截面圖，兩塊水平放置的金屬板間距為圖，兩塊水平放置的金屬板間距為d。油滴。油滴從噴霧器的噴嘴噴出時(shí)，由于與噴嘴摩擦從噴霧器的噴嘴噴出時(shí)，由于與噴嘴摩擦而帶負(fù)電。油滴散布在油滴室中，在重力而帶負(fù)電。油滴散布在油滴室中，在重力作用下，少數(shù)油滴通過(guò)上面金屬板的小孔作用下，少數(shù)油滴通過(guò)上面金屬板的小孔進(jìn)入平行金屬板間。當(dāng)平行金屬板間不加電壓時(shí)，由于受到進(jìn)入平行金屬板間。當(dāng)平行金屬板間不加電壓時(shí)，由于受到圖圖18110 帶負(fù)電的油滴在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)受重力、電場(chǎng)力和空帶負(fù)電的油滴在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)受重力、電場(chǎng)力和空氣阻力的作用，若油滴受力平衡，可用平衡條件求得其氣阻力的作用，若油滴受力平衡，可用平衡條件求得其電荷量；若油滴受力不平衡，油滴要做變速運(yùn)動(dòng)，可由電荷量；若油滴受力不平衡，油滴要做變速運(yùn)動(dòng)，可由牛頓第二定律及運(yùn)動(dòng)學(xué)公式進(jìn)行求解。牛頓第二定律及運(yùn)動(dòng)學(xué)公式進(jìn)行求解。