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

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知道陰極射線是由電子組成的，電知道陰極射線是由電子組成的，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發(fā)現(xiàn)電子知道湯姆孫研究陰極射線發(fā)現(xiàn)電子 的實(shí)驗(yàn)及理論推導(dǎo)的過程與方法。的實(shí)驗(yàn)及理論推導(dǎo)的過程與方法。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陰極射線陰極射線 (1)實(shí)驗(yàn)研究：實(shí)驗(yàn)研究： 如圖如圖1811所示，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)線圈的負(fù)極，接感應(yīng)線圈的負(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)線圈的正極，接電源后，線圈會(huì)產(chǎn)生近萬伏的高電壓加在應(yīng)線圈的正極，接電源后，線圈會(huì)產(chǎn)生近萬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 。陰極陰極陽極陽極淡淡的熒光淡淡的熒光影子影子圖圖1811 (2)陰極射線：陰極射線： 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)出的某種射線的撞擊而發(fā)出的某種射線的撞擊而引起的，這種射線被命名為引起的，這種射線被命名為 。 (3)陰極射線的特點(diǎn)：在真空中沿陰極射線的特點(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)陰極射線認(rèn)識(shí)的兩種觀點(diǎn)：電磁輻射；對(duì)陰極射線認(rèn)識(shí)的兩種觀點(diǎn)：電磁輻射； 。陰極陰極陰極射線陰極射線直線直線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： 讓陰極射線分別通過電場(chǎng)或磁場(chǎng)，根據(jù)讓陰極射線分別通過電場(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)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)和射線等。發(fā)現(xiàn)不論陰極射線、射線等。發(fā)現(xiàn)不論陰極射線、射線、光電流還是熱射線、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，陰極射線除來對(duì)于真空度不高的放電管，陰極射線除來自于陰極的熱電子外，還有一部分來自于氣體電離后生成自于陰極的熱電子外，還有一部分來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)射陰極射線的陰極射線管中的高電壓的作用是發(fā)射陰極射線的陰極射線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)生陰極射線使管內(nèi)產(chǎn)生陰極射線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：在陰極射線管中，陰極射線是由陰極處于熾熱狀在陰極射線管中，陰極射線是由陰極處于熾熱狀態(tài)而發(fā)射的電子流，通過高電壓加速而獲得能量，與玻態(tài)而發(fā)射的電子流，通過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)于陰極射線的性質(zhì)，判斷正確的是關(guān)于陰極射線的性質(zhì)，判斷正確的是 ()A陰極射線帶負(fù)電陰極射線帶負(fù)電B陰極射線帶正電陰極射線帶正電C陰極射線的比荷比氫原子的比荷大陰極射線的比荷比氫原子的比荷大D陰極射線的比荷比氫原子的比荷小陰極射線的比荷比氫原子的比荷小解析：解析：通過讓陰極射線在電場(chǎng)、磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)的研究通過讓陰極射線在電場(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，電子射線管放在蹄形所示，電子射線管放在蹄形 磁鐵的磁鐵的N極與極與 S極之間，射線管的極之間，射線管的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：見解析見解析 1陰極射線的發(fā)現(xiàn)陰極射線的發(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)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)出的某種射線撞擊玻璃的結(jié)果，即陰極射線。因是陰極發(fā)出的某種射線撞擊玻璃的結(jié)果，即陰極射線。 (3)陰極射線的來源：陰極射線的來源： 在高真空的放電管中，陰極射線中的粒子主要來自陰極，在高真空的放電管中，陰極射線中的粒子主要來自陰極，對(duì)于真空度不高的放電管，粒子還可能來自管中的氣體。對(duì)于真空度不高的放電管，粒子還可能來自管中的氣體。 2陰極射線的產(chǎn)生機(jī)理陰極射線的產(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“拉開拉開”(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。撞擊陰極，于是陰極釋放更多電子形成了陰極射線。 3陰極射線帶電性質(zhì)的判斷陰極射線帶電性質(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)線方向偏轉(zhuǎn)，則粒力作用時(shí)，若沿電場(chǎng)線方向偏轉(zhuǎn)，則粒子帶正電；若逆著電場(chǎng)線方向偏轉(zhuǎn)，子帶正電；若逆著電場(chǎng)線方向偏轉(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陰極射線的應(yīng)用陰極射線的應(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，高速的陰極射線打在某些金屬靶上能產(chǎn)生線打在某些金屬靶上能產(chǎn)生X射線，還能用于研究物質(zhì)晶射線，還能用于研究物質(zhì)晶體結(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)陰極射線穿過電場(chǎng)或磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)，其當(dāng)陰極射線穿過電場(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所示是電子射線管示意圖，接通電所示是電子射線管示意圖，接通電源后，電子射線由陰極沿源后，電子射線由陰極沿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。要使熒光屏上的亮線向下看到一條亮線。要使熒光屏上的亮線向下(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1815 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，使電子射線向下偏轉(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年美國物理學(xué)家密立根通過著名的年美國物理學(xué)家密立根通過著名的“油滴實(shí)驗(yàn)油滴實(shí)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，從而使問題無從下手，像油滴、塵埃、小顆粒、的重力，從而使問題無從下手，像油滴、塵埃、小顆粒、小球等宏觀物體除特別說明外都要考慮重力。小球等宏觀物體除特別說明外都要考慮重力。 3如圖如圖18110所示為美國物理學(xué)所示為美國物理學(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)油滴通過上面金屬板的小孔作用下，少數(shù)油滴通過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。