《2018-2019高中物理 第18章 原子結(jié)構(gòu) 18.1 電子的發(fā)現(xiàn)課件 新人教版選修3-5.ppt》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2018-2019高中物理 第18章 原子結(jié)構(gòu) 18.1 電子的發(fā)現(xiàn)課件 新人教版選修3-5.ppt（53頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、第十八章原子結(jié)構(gòu) 1電子的發(fā)現(xiàn),【自主預(yù)習(xí)】 1.陰極射線: (1)演示實(shí)驗(yàn):如圖所示,真空玻璃 管中K是金屬板制成的_____,接感 應(yīng)圈的負(fù)極,A是金屬環(huán)制成的 _____,接感應(yīng)圈的正極,管中十字狀物體是一個(gè)金屬片。,陰極,陽極,接電源后,感應(yīng)圈會(huì)產(chǎn)生_______的高電壓加在兩個(gè)電 極之間?？捎^察到玻璃壁上淡淡的熒光及管中物體在 玻璃壁上的___。,近萬伏,影,(2)陰極射線:熒光的實(shí)質(zhì)是由于玻璃受到_____發(fā)出的 某種射線的撞擊而引起的,這種射線被命名為_________。 (3)19世紀(jì),對陰極射線的本質(zhì)的認(rèn)識(shí)有兩種觀點(diǎn)。一種 觀點(diǎn)認(rèn)為陰極射線是一種_________,另一種觀點(diǎn)

2、認(rèn)為陰 極射線是_________。,陰極,陰極射線,電磁輻射,帶電微粒,,2.電子的發(fā)現(xiàn): (1)陰極射線的實(shí)質(zhì):1897年,湯姆孫根據(jù)_________在 電場和磁場中的_____情況斷定,其本質(zhì)是帶_____的粒 子流,并求出了這種粒子的_____。 (2)電子的電量:電子電荷量的精確測定是_______利用 “油滴實(shí)驗(yàn)”做出的,電子電荷的現(xiàn)代值為___________, 與氫離子帶電量相同。,陰極射線,偏轉(zhuǎn),負(fù)電,比荷,密立根,1.610-19C,,(3)電荷量的量子化:電荷是量子化的,即任何帶電體的 電荷只能是e的_____倍。 (4)電子質(zhì)量:電子質(zhì)量的數(shù)量級為_____kg。 (

3、5)質(zhì)子質(zhì)量與電子質(zhì)量的比值: =______。 (6)電子的發(fā)現(xiàn)的意義:電子的發(fā)現(xiàn)使人們認(rèn)識(shí)到_____ 是可以分割的,電子是_____的組成部分,是比_____更基 本的物質(zhì)單元。,整數(shù),10-31,1 836,原子,原子,原子,,【預(yù)習(xí)小測】 1.關(guān)于陰極射線的實(shí)質(zhì),下列說法正確的是() A.陰極射線實(shí)質(zhì)是氫原子 B.陰極射線實(shí)質(zhì)是電磁波 C.陰極射線實(shí)質(zhì)是電子 D.陰極射線實(shí)質(zhì)是X射線,,【解析】選C。陰極射線是原子受激發(fā)射出的電子。關(guān)于陰極射線是電磁波、X射線都是在研究陰極射線過程中的一些假設(shè),是錯(cuò)誤的。,,2.(多選)關(guān)于電荷量,下列說法正確的是() A.物體所帶電荷量可以是任意值

4、 B.物體所帶電荷量只能是某些特定值 C.物體所帶電荷量的最小值為1.610-19C D.一個(gè)物體帶1.610-9C的正電荷,這是它失去了1.01010個(gè)電子的緣故,,【解析】選B、C、D。電荷量是量子化的,即物體的帶電量只能是某一最小電荷量的整數(shù)倍,這一電荷量是1.610-19C,A錯(cuò),B、C正確;物體帶正電,是由于它失去了帶負(fù)電的電子,D正確。,,3.(多選)1897年英國物理學(xué)家湯姆孫對陰極射線的探究,最終發(fā)現(xiàn)了電子,由此被稱為“電子之父”。下列關(guān)于電子的說法中正確的是() A.任何物質(zhì)中均有電子 B.不同物質(zhì)中具有不同的電子 C.電子質(zhì)量是質(zhì)子質(zhì)量的1 836倍 D.電子是一種粒子,是

5、構(gòu)成物質(zhì)的基本單元,,【解析】選A、D。湯姆孫用不同的材料作陰極,都能發(fā) 現(xiàn)陰極射線且陰極射線均為同一物質(zhì)電子,這說明 任何物質(zhì)中均含有電子,A對,B錯(cuò);根據(jù)對電子比荷的測 定可知,電子電量和氫原子核的電量相同,電子的質(zhì)量 遠(yuǎn)小于質(zhì)子質(zhì)量,是質(zhì)子質(zhì)量的 說明電子有質(zhì)量 和電量,是一種粒子,并且電子是比原子更基本的物質(zhì) 單元,C錯(cuò),D對。,主題一陰極射線 【互動(dòng)探究】 探究點(diǎn)1陰極射線管 (1)如圖是陰極射線管的構(gòu)造圖,陰極 射線管A、K兩個(gè)電極間的高電壓有什 么作用? 提示:高電壓用來給電子束加速。,,(2)什么現(xiàn)象表明陰極射線管內(nèi)射線的存在? 提示:玻璃管壁上發(fā)出的熒光表明射線的存在。,,

6、探究點(diǎn)2陰極射線 (1)通過對演示實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析,你認(rèn)為陰極射線的傳播有什么特點(diǎn)? 提示:陰極射線通過十字形金屬片后在玻璃管上留下了十字形陰影,說明這種陰極射線是沿直線傳播的。,,(2)若將實(shí)驗(yàn)中的十字形金屬片換成三角形金屬片,玻璃管上會(huì)出現(xiàn)什么情況? 提示:當(dāng)將實(shí)驗(yàn)中的十字形金屬片換成三角形金屬片,由直線傳播可知玻璃管上會(huì)出現(xiàn)三角形的陰影。,,(3)對陰極射線的本質(zhì)的認(rèn)識(shí)主要有哪兩種觀點(diǎn)? 提示:19世紀(jì)后期的兩種觀點(diǎn):陰極射線是電磁輻射,類似X射線。陰極射線是帶電粒子。,,【探究總結(jié)】 1.陰極K和陽極A的作用:產(chǎn)生電場力從陰極K中拉出電子并將其加速,從而產(chǎn)生陰極射線。 2.玻璃管壁的

7、熒光粉的作用:便于觀察陰極射線存在及其打在管壁的位置。知道陰極射線的運(yùn)動(dòng)情況。 3.陰極射線的本質(zhì)的認(rèn)識(shí)的兩種觀點(diǎn):電磁輻射和帶電粒子,后來證明陰極射線是電子束。,,【典例示范】 下面對陰極射線的認(rèn)識(shí)正確的是() A.陰極射線是由陰極發(fā)出的粒子撞擊玻璃管壁上的熒光而產(chǎn)生的 B.只要陰、陽兩極間加有電壓,就會(huì)有陰極射線產(chǎn)生 C.陰極射線可以穿透薄鋁板,這說明它是電磁波 D.陰、陽兩極間加有高壓時(shí),電場很強(qiáng),陰極中的電子受到很強(qiáng)的庫侖力作用而脫離陰極,,【解析】選D。陰極射線是由陰極直接發(fā)出的,故A錯(cuò)誤;只有當(dāng)兩極間加有高壓且陰極接電源負(fù)極時(shí),陰極中的電子才會(huì)受到足夠大的庫侖力作用而脫離陰極成為陰

8、極射線,故B錯(cuò)誤,D正確;陰極射線可以穿透薄鋁板,可能是電磁波,也可能是更小的粒子,故C錯(cuò)誤。,,【探究訓(xùn)練】 1.陰極射線管中加高電壓的作用是() A.使管內(nèi)的氣體電離 B.使陰極發(fā)出陰極射線 C.使管內(nèi)障礙物的電勢升高 D.使管內(nèi)產(chǎn)生強(qiáng)電場,電場力做功使電子加速,,【解析】選D。在陰極射線管中,陰極射線是由陰極處于熾熱狀態(tài)而發(fā)射出的電子流,B錯(cuò);發(fā)射出的電子流通過高電壓加速后,獲得較高的能量,與玻璃管壁發(fā)生撞擊而產(chǎn)生熒光,故A、C錯(cuò),D正確。,,2.(多選)一只陰極射線管,左側(cè)不斷有電子射出,若在管的正下方,放一通電直導(dǎo)線AB時(shí),發(fā)現(xiàn)射線徑跡向下偏,如圖所示。則(),,A.導(dǎo)線中的電流由A

9、流向B B.導(dǎo)線中的電流由B流向A C.若要使電子束的徑跡往上偏,可以通過改變AB中的電流方向來實(shí)現(xiàn) D.電子束的徑跡與AB中的電流方向無關(guān),,【解析】選B、C。在陰極射線管中射出的陰極射線是帶負(fù)電的電子流,在導(dǎo)線AB形成的磁場中向下偏轉(zhuǎn),由左手定則可知磁場是垂直紙面向里的,根據(jù)安培定則可知導(dǎo)線AB中的電流是水平方向由B流向A的,A錯(cuò),B對;通過改變AB中的電流方向可以改變磁場方向從而使陰極射線的受力方向向上,使電子束的徑跡向上偏,C對;由此可知電子束的徑跡與AB中的電流方向即AB形成的磁場方向有關(guān),D錯(cuò)。,,【補(bǔ)償訓(xùn)練】 如圖是電子射線管示意圖,接通電源后,電子射線由陰極沿x軸正方向射出,在

10、熒光屏上會(huì)看到一條亮線。要使熒光屏上的亮線向下(z軸負(fù)方向)偏轉(zhuǎn),在下列措施中可采用的是(),,A.加一磁場,磁場方向沿z軸負(fù)方向 B.加一磁場,磁場方向沿y軸正方向 C.加一電場,電場方向沿z軸負(fù)方向 D.加一電場,電場方向沿y軸正方向,,【解析】選B。由于電子沿x軸正方向運(yùn)動(dòng),若所受洛倫茲力向下,使電子射線向下偏轉(zhuǎn),由左手定則可知磁場方向應(yīng)沿y軸正方向;若加電場使電子射線向下偏轉(zhuǎn),所受電場力方向向下,則所加電場方向應(yīng)沿z軸正方向,由此可知B正確。,,【通法悟道】陰極射線的產(chǎn)生機(jī)理 (1)產(chǎn)生過程:陰極射線的產(chǎn)生就是讓電子從金屬中逃逸出來,也就是想辦法讓電子動(dòng)能變大,原子核束縛不住電子,這樣

11、電子就飛出去了。,,(2)產(chǎn)生方法:產(chǎn)生陰極射線的方法有加熱、光子照射陰極表面(光電效應(yīng))、用別的陰極產(chǎn)生的電子轟擊陰極等。本節(jié)中的陰極射線管是利用外加電場把電子“拉”出來,稱為場發(fā)射陰極。這幾種作用不是截然分開的,比如熱發(fā)射和場發(fā)射,就可以在同一陰極中存在,只是側(cè)重不同。,,主題二電子的發(fā)現(xiàn) 【互動(dòng)探究】 1.如何判斷陰極射線的帶電性質(zhì)?有幾種可用的辦法? 提示:方法一:在陰極射線所經(jīng)區(qū)域加上電場,通過打在熒光屏上的亮點(diǎn)的位置變化和電場的情況確定帶電的性質(zhì)。 方法二:在陰極射線所經(jīng)區(qū)域加一磁場,根據(jù)熒光屏上亮點(diǎn)位置的變化和左手定則確定帶電的性質(zhì)。,,2.如何測定射線粒子的比荷?請?zhí)岢鲆环N可行

12、的方案。 提示:(1)讓粒子通過正交的電磁場(如圖), 讓其做直線運(yùn)動(dòng),根據(jù)二力平衡,即Bqv=qE得到粒子的 運(yùn)動(dòng)速度v= 。,(2)在其他條件不變的情況下,撤去電場(如圖), 保留磁場,讓粒子在磁場中運(yùn)動(dòng),由洛倫茲力提供向心 力,即qvB= 根據(jù)磁場情況和軌跡偏轉(zhuǎn)情況,由幾何 知識(shí)求出其半徑r。 (3)由以上兩式確定粒子的比荷表達(dá)式: 。,,3.湯姆孫是通過怎樣的實(shí)驗(yàn)和推理過程發(fā)現(xiàn)電子的? 提示:湯姆孫通過測定陰極射線的電性實(shí)驗(yàn),測得陰極射線中含有帶負(fù)電的粒子,然后通過帶電粒子在磁場或電場中的運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)測得陰極射線中帶負(fù)電粒子的比荷的大小,從而推理得到陰極射線中的粒子是電子。,,4.電子

13、電荷的精確測定是密立根通過“油滴實(shí)驗(yàn)”測定的,密立根實(shí)驗(yàn)的重要意義是什么? 提示:發(fā)現(xiàn)電荷量是量子化的,即任何電荷只能是e的整數(shù)倍。,,【探究總結(jié)】 1.證明陰極射線是電子的思路: (1)通過陰極射線在電場中的偏轉(zhuǎn)證明它是帶電的粒子流。 (2)通過陰極射線在電場和磁場中受力平衡求出它的速度。,,(3)通過它在磁場中的偏轉(zhuǎn)進(jìn)一步求出陰極射線粒子的比荷。 (4)根據(jù)陰極射線粒子的比荷與氫離子比荷的關(guān)系求出它的質(zhì)量。 (5)證明陰極射線是質(zhì)量遠(yuǎn)小于氫離子的粒子電子。,,2.電子發(fā)現(xiàn)的意義: (1)電子發(fā)現(xiàn)以前人們認(rèn)為物質(zhì)由分子組成,分子由原子組成,原子是不可再分的最小微粒。 (2)現(xiàn)在人們發(fā)現(xiàn)了各種

14、物質(zhì)里都有電子,而且電子是原子的組成部分。 (3)電子帶負(fù)電,而原子是電中性的,說明原子是可再分的。,,【典例示范】 在湯姆孫測陰極射線 比荷的實(shí)驗(yàn)中,采用了 如圖所示的陰極射線 管,從C出來的陰極射 線經(jīng)過A、B間的電場加速后,水平射入長度為L的D、G 平行板間,接著在熒光屏F中心出現(xiàn)熒光斑。若在D、G,,間加上方向向下、場強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場,陰極射線將向上偏轉(zhuǎn);如果再利用通電線圈在D、G電場區(qū)加上一垂直紙面的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(圖中未畫),熒光斑恰好回到熒光屏中心,接著再去掉電場,陰極射線向下偏轉(zhuǎn),偏轉(zhuǎn)角為,試解決下列問題:,,(1)說明陰極射線的電性。 (2)說明圖中磁場的方向。 (

15、3)根據(jù)L、E、B和,求出陰極射線的比荷。,,【解題指南】解答本題時(shí)應(yīng)注意以下三點(diǎn): (1)由電場中的偏轉(zhuǎn)方向確定電性。 (2)由電場中的運(yùn)動(dòng)情況確定磁場方向。 (3)由磁場中的圓周運(yùn)動(dòng)知識(shí)確定比荷。,,【解析】(1)由于陰極射線向上偏轉(zhuǎn),因此受電場力方向向上,又由于勻強(qiáng)電場方向向下,則電場力的方向與電場方向相反,所以陰極射線帶負(fù)電。 (2)由于所加磁場使陰極射線受到向下的洛倫茲力,而與電場力平衡,由左手定則得磁場的方向垂直紙面向里。,,(3)設(shè)此射線帶電量為q,質(zhì)量為m,當(dāng)射線在D、G間做勻 速直線運(yùn)動(dòng)時(shí),有qE=Bqv。當(dāng)射線在D、G間的磁場中偏 轉(zhuǎn)時(shí),有Bqv= 同時(shí)又有L=rsin,

16、如圖所示。 解得 答案:見解析,,【探究訓(xùn)練】 1.(多選)關(guān)于電子的發(fā)現(xiàn),下列說法正確的是() A.電子的發(fā)現(xiàn),說明原子是由電子和原子核組成 B.電子的發(fā)現(xiàn),說明原子具有一定的結(jié)構(gòu) C.在電子被人類發(fā)現(xiàn)前,人們認(rèn)為原子是組成物質(zhì)的最小微粒 D.電子帶負(fù)電,使人們意識(shí)到原子內(nèi)應(yīng)該還有帶正電的部分,,【解析】選B、C、D。發(fā)現(xiàn)電子時(shí),人們對原子的結(jié)構(gòu)仍然不清楚,但它使人們意識(shí)到電子應(yīng)該是原子的組成部分,故A錯(cuò)誤,B正確;在電子被人類發(fā)現(xiàn)前,人們認(rèn)為原子是組成物質(zhì)的最小微粒,C正確;原子對外顯電中性,而電子帶負(fù)電,使人們意識(shí)到,原子中應(yīng)該還有其他帶正電的部分,D正確。,2. (2018九江高二檢

17、測)如圖所示,電子以初速度v0從O點(diǎn)進(jìn)入長為l、板間距離為d、電勢差為U的電場,出電場時(shí)打在屏上P點(diǎn),經(jīng)測量OP為X0,求電子的比荷。,,【解析】由于電子進(jìn)入電場中做類平拋運(yùn)動(dòng),沿電場 線方向做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)。滿足 則 答案:,,【補(bǔ)償訓(xùn)練】 19091913年間美國科學(xué)家密立根通過油滴實(shí)驗(yàn) () A.發(fā)現(xiàn)了中子B.測出了中子的質(zhì)量 C.發(fā)現(xiàn)了電子D.測出了電子的電荷量,,【解析】選D。中子是查德威克發(fā)現(xiàn)的,A、B錯(cuò)誤;電子是湯姆孫發(fā)現(xiàn)的,C錯(cuò)誤;電荷量是密立根通過著名的油滴實(shí)驗(yàn)測出的,D正確。,,【通法悟道】巧妙運(yùn)用電磁場測定電子比荷 (1)當(dāng)電子在復(fù)合場中做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí),qE=qvB,可以 測出電子速度大小。 (2)當(dāng)電子在磁場中偏轉(zhuǎn)時(shí),qvB= 測出圓周運(yùn)動(dòng) 半徑,即可確定比荷。 (3)當(dāng)電子在勻強(qiáng)電場中偏轉(zhuǎn)時(shí),y= 測出 電場中的偏轉(zhuǎn)量也可以確定比荷。,【課堂小結(jié)】,