高中物理 第三章 原子結(jié)構(gòu)之謎 3.1 敲開原子的大門教案 粵教版選修35

3.1 敲開原子的大門課堂互動(dòng)三點(diǎn)剖析一、陰極射線的研究1.1858年德國(guó)人普呂克爾在研究氣體放電時(shí)，注意到放電管正對(duì)陽(yáng)極的管壁上發(fā)出了熒光，證明是因?yàn)橛幸环N射線從陰極發(fā)出打在管壁上所致，因此就把這一射線叫陰極射線.2.E戈德斯認(rèn)為陰極射線是一種電磁輻射，但英國(guó)物理學(xué)家克魯克斯和其他的人卻說(shuō)不是；他們認(rèn)為陰極射線是某種粒子束.1897年，物理學(xué)家J湯姆生證實(shí)了陰極射線也會(huì)被電荷影響而偏轉(zhuǎn)，無(wú)疑解決了這一問(wèn)題.然而這些陰極“粒子”是什么呢？那時(shí)候唯一知道的帶負(fù)電的粒子是原子的負(fù)離子.實(shí)驗(yàn)證明，陰極射線粒子不可能是這種離子，因?yàn)樗鼈兪茈姶艌?chǎng)的偏轉(zhuǎn)如此強(qiáng)，所以它們必然具有難以想象的高電荷，要不就是非常輕的粒子，質(zhì)量不到氫原子的1/1 000，最后確定它為電子.二、研究“陰極射線”性質(zhì)所需的電磁場(chǎng)知識(shí)1.陰極射線的本質(zhì)是電子，在不大的電磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，所受電場(chǎng)力或洛倫茲力遠(yuǎn)大于所受重力，故研究電磁力對(duì)電子運(yùn)動(dòng)影響時(shí)，一般不考慮重力影響.2.當(dāng)電子流垂直磁場(chǎng)進(jìn)入磁場(chǎng)，電子將做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，所受洛倫茲力提供其做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，即evB=得R=,然后根據(jù)所給幾何關(guān)系，不難求出電子射到熒光屏上的偏轉(zhuǎn)量.3.質(zhì)量為me,電荷量為e的電子，假設(shè)以速度v垂直射入電場(chǎng)強(qiáng)度為E的電場(chǎng)，如圖3-1-3所示：射出電場(chǎng)時(shí)其偏移量y=;圖3-1-3各個(gè)擊破【例1】 關(guān)于陰極射線的本質(zhì)，下列說(shuō)法正確的是（ ）A.陰極射線本質(zhì)是氫原子 B.陰極射線本質(zhì)是電磁波C.陰極射線本質(zhì)是電子 D.陰極射線本質(zhì)是X射線解析：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(guò)程中的一些假設(shè)，是錯(cuò)誤的.答案：C類題演練1關(guān)于陰極射線的性質(zhì)，判斷正確的是（ ）A.陰極射線帶負(fù)電 B.陰極射線帶正電C.陰極射線的比荷比氫原子比荷大 D.陰極射線的比荷比氫原子比荷小解析：通過(guò)讓陰極射線在電場(chǎng)、磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)的研究發(fā)現(xiàn)陰極射線帶負(fù)電，而且比荷比氫原子的比荷大得多，故僅A、C兩項(xiàng)正確.答案：AC類題演練2湯姆生是怎樣發(fā)現(xiàn)電子的？解析：湯姆生通過(guò)測(cè)定陰極射線的電性實(shí)驗(yàn)，測(cè)得陰極射線中含有帶負(fù)電的粒子，然后通過(guò)測(cè)定陰極射線中負(fù)粒子的比荷的大小（通過(guò)帶電粒子在電磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)）從而推理得到陰極射線中的粒子是電子.答案：見(jiàn)解析【例2】 一束電子流在經(jīng)U=5 000 V的加速電壓加速后，在距兩極板等距處垂直進(jìn)入平行板間的勻強(qiáng)電場(chǎng)，如圖3-1-2所示，若兩板間距d=1.0 cm,板長(zhǎng)l=5.0 cm,那么，要使電子能從平行板間飛出，兩個(gè)極板上最多能加多大電壓？圖3-1-2解析：在加速電壓一定時(shí)，偏轉(zhuǎn)電壓U越大，電子在極板間的偏距就越大.當(dāng)偏轉(zhuǎn)電壓大到使電子剛好擦著極板的邊緣飛出，此時(shí)的偏轉(zhuǎn)電壓，即為題目要求的最大電壓.加速過(guò)程，由動(dòng)能定理得eU= 進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，電子在平行于板面的方向上做勻速運(yùn)動(dòng)l=v0t 在垂直于板面的方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度a= 偏距y= 能飛出的條件為y 解式得U=4.0102 V.答案：U4.0102 V6EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F375