《電子的發(fā)現(xiàn)》PPT課件.ppt

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第十八章 原子結(jié)構(gòu),第一節(jié) 電子的發(fā)現(xiàn),回顧： 公元前5世紀(jì)，希臘哲學(xué)家德謨克利特等人認(rèn)為 ：萬物是由大量的不可分割的微粒構(gòu)成的，即原子。,19世紀(jì)初，英國科學(xué)家道爾頓提出近代原子學(xué)說，他認(rèn)為原子是微小的不可分割的實(shí)心球體,物質(zhì)由原子組成,原子不能被創(chuàng)造,也不能被毀滅,在化學(xué)變化中原子不可分割,他們的性質(zhì)在化學(xué)反應(yīng)中保持不變。,陰極射線,1、玻璃管，內(nèi)裝極其稀薄的氣體。 2、電極，接上高壓電源的負(fù)極的一端稱“陰極”，另一端則稱為“陽極或?qū)﹃帢O” 3、演示: 接通高壓電源后，從陰極會射出一種射線，撞在熒光板上發(fā)光，出現(xiàn)一條光帶,這種射線最早是1858年由德國物理學(xué)家普呂克爾 J. Plucker 發(fā)現(xiàn)的，1876年另一位物理學(xué)家戈德斯坦E.Goldstein 命名其為 “陰極射線”,,陰極射線 Cathode ray,,J.J 湯姆孫 J.J Thomson 1857 ～ 1940 英國,赫茲 H.Rudolf Hertz 1857 ～ 1894 德國,認(rèn)為陰極射線是一種“電磁波”,認(rèn)為陰極射線是一種“高速粒子流”,PK,我看到的是： 1、它在電場中不偏轉(zhuǎn)，因此不帶電 2、它能穿透薄鋁片 粒子是做不到的 但波可以!,讓我們一起來好好想想……,重走科學(xué)探索路……,陰極射線的本質(zhì),一種認(rèn)為陰極射線像X射線一樣是電磁輻射,一種認(rèn)為陰極射線是帶電微粒,思考1：電磁輻射和帶電微粒最大的區(qū)別是什么？,思考2：根據(jù)帶電粒子在電磁場中的運(yùn)動規(guī)律，你知道哪些方法可以判斷運(yùn)動的帶電粒子所帶電荷的正負(fù)號？,二、電子的發(fā)現(xiàn),1.認(rèn)識實(shí)驗(yàn)裝置的作用，分析陰極射線的運(yùn)動情況。及其課本上的思考與討論 實(shí)驗(yàn)裝置,自學(xué)指導(dǎo)：閱讀教材47頁最后一段到48頁最后一段：思考問題,2.電子的發(fā)現(xiàn)及其意義,氣體放電管示意圖,湯姆孫的氣體放電管的示意圖,帶電粒子的電荷量與其質(zhì)量之比——比荷q/m，是一個重要的物理量。根據(jù)帶電粒子在電場和磁場中受力的情況，可以得出組成陰極射線的微粒的比荷。下面我們自己算一算。,1. 當(dāng)金屬板D1、D2之間未加電場時，射線不偏轉(zhuǎn)，射在屏上P1點(diǎn)。施加電場E之后，射線發(fā)生偏轉(zhuǎn)并射到屏上P2處。由此可以推斷陰極射線帶有什么性質(zhì)的電荷？,湯姆孫的氣體放電管的示意圖,2. 如果要抵消陰極射線的偏轉(zhuǎn)，使它從P2點(diǎn)回到 P1，需要在兩塊金屬板之間的區(qū)域再施加一個大 小、方向合適的磁場。 這個磁場的方向是？ 寫出此時每個陰極射線微粒（質(zhì)量為m，速度為 v） 受到的洛侖茲力和電場力。你能求出陰極射線 的速度v的表達(dá)式嗎？,湯姆孫的氣體放電管的示意圖,速度選擇器,,＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋,－ － － － － － － －,,湯姆遜管,設(shè)粒子質(zhì)量為m，帶電荷為e,受到磁場力和電場力的作用，如果不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，則受力平衡:,電場力：,磁場力：,,3.由于金屬板D1、D2間的距離是已知的，兩板間的電壓是可測量的，所以兩板間的電場強(qiáng)度E也是已知量。磁感應(yīng)強(qiáng)度B可以由電流的大小算出，同樣按已知量處理。,湯姆孫的氣體放電管的示意圖,4. 如果去掉D1、D2間的電場E，只保留磁場B，磁場方向與射線運(yùn)動方向垂直。陰極射線在有磁場的區(qū)域?qū)纬梢粋€半徑為r的圓弧(r可以通過P3的位置算出) 。此時，組成陰極射線的粒子做圓周運(yùn)動的向心力就是______力。,湯姆孫的氣體放電管的示意圖,帶電粒子在磁場中偏轉(zhuǎn)模型,,O,r,磁偏轉(zhuǎn)模型的原理 只存在磁場的情況下，偏轉(zhuǎn)圓弧為圓周運(yùn)動一部分，出磁場后成勻速直線運(yùn)動 根據(jù)有關(guān)幾何知識，我們一定是可以求出帶電粒子圓周運(yùn)動的半徑r的。 測得射出磁場時速度偏角為θ,,θ,,,,,θ,實(shí)驗(yàn)結(jié)論,1897年，湯姆孫得出陰極射線的本質(zhì)是帶負(fù)電的粒子流并求出了這種粒子的比荷。,當(dāng)湯姆孫在測定比荷實(shí)驗(yàn)時發(fā)現(xiàn)，用不同材料的陰極做實(shí)驗(yàn)，所發(fā)出射線的粒子都有相同的比荷，這表明什么？,這說明不同物質(zhì)都能發(fā)射這種帶電粒子，它是構(gòu)成各種物質(zhì)的共有成分。,電子是原子的組成部分，是比原子更基本的物質(zhì)單元。,電子,美國科學(xué)家密立根又精確地測定了電子的電量： e=1.6022×10－19 C 根據(jù)荷質(zhì)比，可以精確地計(jì)算出電子的質(zhì)量為： m=9.1094×10－31 kg,質(zhì)子質(zhì)量與電子質(zhì)量的比值：,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核的比荷大 D．陰極射線的比荷比氫原子核的比荷小,AC,C,2、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,3.關(guān)于電子的發(fā)現(xiàn)者，下列說法正確的是 ( ) A．英國的湯姆孫 B．德國的普呂克爾 C．德國的戈德斯坦 D．美國的密立根,A,湯姆孫發(fā)現(xiàn)了電子，并且知道了電子是帶負(fù)電荷的，人們推斷出原子中還有帶正電的物質(zhì)。那么這兩種物質(zhì)是怎樣構(gòu)成原子的呢？,？,湯姆孫的原子模型,在湯姆孫的原子模型中，原子是一個球體，正電荷均勻分布在整個球內(nèi)，電子鑲嵌其中。,α粒子散射實(shí)驗(yàn),1909～1911年，英國物理學(xué)家盧瑟福和他的助手們進(jìn)行了 α 粒子散射實(shí)驗(yàn)。,絕大多數(shù) α 粒子穿過金箔后仍沿原來的方向前進(jìn)，但少數(shù) α 粒子發(fā)生了較大的偏轉(zhuǎn)，并且有極少數(shù) α 粒子的偏轉(zhuǎn)超過了90°，有的甚至幾乎達(dá)到180°。,α 粒子散射實(shí)驗(yàn)的結(jié)果,西瓜模型或棗糕模型能否解釋這種現(xiàn)象？,根據(jù)湯姆孫模型計(jì)算的結(jié)果：電子質(zhì)量很小，對 α 粒子的運(yùn)動方向不會發(fā)生明顯影響；由于正電荷均勻分布， α 粒子所受庫侖力也很小，故 α 粒子偏轉(zhuǎn)角度不會很大。,原子的核式結(jié)構(gòu)的提出,在原子的中心有一個很小的核，叫做原子核。原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核里，帶負(fù)電的電子在核外空間繞著核旋轉(zhuǎn)。,原子核的核式結(jié)構(gòu),,根據(jù)盧瑟福的原子結(jié)構(gòu)模型，原子內(nèi)部是十分“空曠”的，舉一個簡單的例子：,體育場,原子核的電荷和大小,根據(jù)盧瑟福的原子核式模型和 α 粒子散射的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以推算出各種元素原子核的電荷數(shù)，還可以估計(jì)出原子核的大小。 (1) 原子的半徑約為 10 ─ 10 m、原子核半徑約是 10 ─15 m，原子核的體積只占原子的體積的萬億分之一。 (2) 原子核所帶正電荷數(shù)與核外電子數(shù)以及該元素在周期表內(nèi)的原子序數(shù)相等。 (3) 電子繞核旋轉(zhuǎn)所需向心力就是核對它的庫侖力。,B,1. 在用 α 粒子轟擊金箔的實(shí)驗(yàn)中，盧瑟福觀察到的 α 粒子的運(yùn)動情況是 ( ) A. 全部 α 粒子穿過金屬箔后仍按原來的方向前進(jìn) B. 絕大多數(shù) α 粒子穿過金屬箔后仍按原來的方向前進(jìn)，少數(shù)發(fā)生較大偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)甚至被彈回 C. 少數(shù) α 粒子穿過金屬箔后仍按原來的方向前進(jìn)，絕大多數(shù)發(fā)生較大偏轉(zhuǎn)，甚至被彈回 D. 全部 α 粒子都發(fā)生很大偏轉(zhuǎn),C,2. 盧瑟福 α 粒子散射實(shí)驗(yàn)的結(jié)果 ( ) A. 證明了質(zhì)子的存在 B. 證明了原子核是由質(zhì)子和中子組成的 C. 說明原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在一個很小的核上 D. 說明原子的電子只能在某些不連續(xù)的軌道上運(yùn)動,