高中物理 第二章 原子结构 2.1 电子的发现素材 鲁科选修35.ppt

这些璀璨的灯光是如何产生的呢？这些璀璨的灯光是如何产生的呢？我们从了解原子结构开始吧！我们从了解原子结构开始吧！2021/8/11 星期三12.1 电子的发现电子的发现2021/8/11 星期三219世纪是电磁学大发展的时期世纪是电磁学大发展的时期,电气照明也吸电气照明也吸引了许多科学家的注意。人们竞相研究与低压引了许多科学家的注意。人们竞相研究与低压气体放电现象有关的问题。在低压气体放电过气体放电现象有关的问题。在低压气体放电过程中出现的一种奇特现象程中出现的一种奇特现象-阴极射线，这又引阴极射线，这又引起了人们对阴极射线本性的研究。起了人们对阴极射线本性的研究。2021/8/11 星期三3 阴极射线是低压气体放电过程中出现的一种奇阴极射线是低压气体放电过程中出现的一种奇特现象，德国物理学家特现象，德国物理学家J.普吕克尔在普吕克尔在1858年利用低压气体年利用低压气体放电管研究气体放电时发现的放电管研究气体放电时发现的 .从低压气体放电管阴极从低压气体放电管阴极发出一种射线。发出一种射线。阴极射线阴极射线 对其本对其本性的研究形成性的研究形成了英国学派的了英国学派的微粒说和德国微粒说和德国学派的波动说。学派的波动说。1876年，戈德斯坦的研究。年，戈德斯坦的研究。2021/8/11 星期三4阴极射线阴极射线 对其本性的研究导致了英国学派的微粒说对其本性的研究导致了英国学派的微粒说和德国学派的波动说。和德国学派的波动说。粒子和电磁波有什么区别？粒子和电磁波有什么区别？实验实验 实验该怎么做？实验该怎么做？2021/8/11 星期三5 J.J.汤姆孙对阴极射线进行了一系列的实验研究。他确认汤姆孙对阴极射线进行了一系列的实验研究。他确认阴极射线是带电的粒子。自阴极射线是带电的粒子。自1890年起开始研究。年起开始研究。2021/8/11 星期三6一、探索阴极射线一、探索阴极射线 1、什么是阴极射线？、什么是阴极射线？2、对阴极射线本质的认识有哪两种不同的观、对阴极射线本质的认识有哪两种不同的观点？点？3、思考与讨论：、思考与讨论：自学指导：阅读教材自学指导：阅读教材47页思考一下问页思考一下问题题2021/8/11 星期三7阴极射线阴极射线 Cathode rayCathode rayJ.J J.J 汤姆孙汤姆孙J.J ThomsonJ.J Thomson1857 1857 19401940英国英国赫兹赫兹 H.Rudolf Hertz H.Rudolf Hertz 1857 1857 18941894德国德国 认为阴极射线是一种认为阴极射线是一种“电磁波电磁波”认为阴极射线是一种认为阴极射线是一种“高速粒子流高速粒子流”PK我看到的是：我看到的是：1、它在电场中不偏转，因此不带电、它在电场中不偏转，因此不带电2、它能穿透薄铝片、它能穿透薄铝片 粒子是做不到的粒子是做不到的 但波可以但波可以!让我们一起来好好想想让我们一起来好好想想重走科学探索路重走科学探索路2021/8/11 星期三8 J.J.汤姆孙对阴极射线进行了一系列的实验研究。汤姆孙对阴极射线进行了一系列的实验研究。他确认阴极射线是带电的粒子。自他确认阴极射线是带电的粒子。自1890年起开始研究。年起开始研究。2021/8/11 星期三9二、电子的发现二、电子的发现1.1.认识实验装置的作用，分析阴极射线的运动认识实验装置的作用，分析阴极射线的运动情况。及其课本上的思考与讨论情况。及其课本上的思考与讨论实验装置实验装置自学指导：阅读教材自学指导：阅读教材47页最后一段页最后一段到到48页最后一段：思考问题页最后一段：思考问题2.2.电子的发现及其意义电子的发现及其意义k kA AB BD2D2P2P2p1p1p3p3D D1 1+_+_气体放电管示意图气体放电管示意图2021/8/11 星期三10D1D2-+进一步做实验：确定荷质比进一步做实验：确定荷质比经检验阴极射线为负电荷经检验阴极射线为负电荷 汤姆孙是如何通过实验知道射线是带电汤姆孙是如何通过实验知道射线是带电的粒子流？带何种性质的电荷？的粒子流？带何种性质的电荷？汤姆生如何测定出粒子的荷质比汤姆生如何测定出粒子的荷质比？2021/8/11 星期三11.B速度选择器速度选择器VqEqVBE2021/8/11 星期三12.B带电粒子带电粒子在磁场中偏转模型在磁场中偏转模型VLdqVBOr2021/8/11 星期三13带电粒子在电场中的偏转模型带电粒子在电场中的偏转模型VqEyYDLEdO2021/8/11 星期三14 1 1、若平行板间电场强度为、若平行板间电场强度为E,E,在垂直电场方向上加一怎在垂直电场方向上加一怎样的磁场样的磁场,可以让粒子在可以让粒子在D1D2D1D2间做匀速直线运动？间做匀速直线运动？2 2、撤去电场、撤去电场,以速度以速度v v垂直进入磁场垂直进入磁场B B中的粒子中的粒子,做做匀速圆周运动匀速圆周运动18971897年得到实验结果：年得到实验结果：荷质比约为质子的荷质比约为质子的20002000倍倍可以测出速度大小可以测出速度大小v v+-eE=evB联立联立解得解得2021/8/11 星期三15 汤姆孙还发现用不同材料的阴极做汤姆孙还发现用不同材料的阴极做实验荷质比数值都相同。这说明什么？实验荷质比数值都相同。这说明什么？进一步做实验：确定电荷量和质量进一步做实验：确定电荷量和质量汤姆孙进一步的实验得到了什么实验结果汤姆孙进一步的实验得到了什么实验结果？这种带电粒子是构成各种物质的共有成分。这种带电粒子是构成各种物质的共有成分。粒子的电荷量粒子的电荷量与氢离子的大与氢离子的大致相同。致相同。这种组成阴极射线的带电粒子被称为电子。这种组成阴极射线的带电粒子被称为电子。意意义义在在1919世纪末年，物理学的三项重大的实验发现：世纪末年，物理学的三项重大的实验发现：X X射线、放射性和电子。电子的发现使人们认识到自射线、放射性和电子。电子的发现使人们认识到自然界还有比原子更小的实物。电子的发现打开了通然界还有比原子更小的实物。电子的发现打开了通向原子物理学的大门向原子物理学的大门 ,人们开始研究原子的结构。人们开始研究原子的结构。荷质比大有两种可能：或者这种带电粒子的电荷荷质比大有两种可能：或者这种带电粒子的电荷量很大；或者它的质量很小。量很大；或者它的质量很小。自学指导：阅读教材自学指导：阅读教材49页：思考页：思考问题问题2021/8/11 星期三16有关阴极射线有关阴极射线实验总结实验总结带负电，且电荷量与氢离子相同带负电，且电荷量与氢离子相同1 1质量是最轻的原子近质量是最轻的原子近 1/2000 1/2000 2 2阴极射线是由比最小的原子还小的多的带负电荷的微粒构成的电子电子electron2021/8/11 星期三17正离子的轰击正离子的轰击紫外线照射紫外线照射放射性物质放射性物质阴极射线阴极射线光电流光电流射线射线电子电子金属受热金属受热热离子流热离子流2021/8/11 星期三18阴极射线阴极射线 Cathode rayCathode rayJ.J J.J 汤姆孙汤姆孙J.J ThomsonJ.J Thomson1857 1857 19401940英国英国赫兹赫兹 H.Rudolf Hertz H.Rudolf Hertz 1857 1857 18941894德国德国 认为阴极射线是一种认为阴极射线是一种“电磁波电磁波”认为阴极射线是一种认为阴极射线是一种“高速粒子流高速粒子流”我看到的是：我看到的是：我看到的是：我看到的是：它在电场中不偏转，因此不带电它在电场中不偏转，因此不带电它在电场中不偏转，因此不带电它在电场中不偏转，因此不带电它能穿透薄铝片它能穿透薄铝片它能穿透薄铝片它能穿透薄铝片 粒子是做不到的粒子是做不到的粒子是做不到的粒子是做不到的 但波可以但波可以但波可以但波可以!我用实验证明了我用实验证明了我用实验证明了我用实验证明了:带负电，且电荷量与质子相同带负电，且电荷量与质子相同带负电，且电荷量与质子相同带负电，且电荷量与质子相同速度远小于电磁波传播速度速度远小于电磁波传播速度速度远小于电磁波传播速度速度远小于电磁波传播速度质量是最轻的原子质量是最轻的原子质量是最轻的原子质量是最轻的原子 1/2000 1/2000 左右左右左右左右WIN2021/8/11 星期三19J.J J.J 汤姆孙汤姆孙(英国英国)1857 1857 19401940 18891889年年4 4月月3030日，日，J.J.J.J.汤姆孙正式宣汤姆孙正式宣布发现电子布发现电子;电子的发现，结束了关于阴极射线电子的发现，结束了关于阴极射线本质的争论本质的争论;从此，人类意识到，原子并不是组从此，人类意识到，原子并不是组成物质的最小单位，探索原子结构的成物质的最小单位，探索原子结构的序幕由此拉开序幕由此拉开 由于由于J.J.J.J.汤姆生的杰出贡献，汤姆生的杰出贡献，19061906年他获得诺贝尔物理学奖。年他获得诺贝尔物理学奖。2021/8/11 星期三20J.J.汤姆孙的儿子汤姆孙的儿子G.P.汤姆孙（汤姆孙（1937年诺贝尔物理学奖）年诺贝尔物理学奖）创造力和热情创造力和热情2021/8/11 星期三21密立根油滴实验密立根油滴实验 密立根密立根(美国美国)Robert A.Millikan1868年年1953年年2021/8/11 星期三22密立根油滴实验2021/8/11 星期三23密立根油滴实验的原理图2021/8/11 星期三24【课堂例题课堂例题】一只阴极射线管，左侧不断有电子射出，若在一只阴极射线管，左侧不断有电子射出，若在管的正下方，放一通电直导线管的正下方，放一通电直导线AB时，发现射线径迹向下偏，时，发现射线径迹向下偏，则：（则：（）A导线中的电流由导线中的电流由A流向流向BB导线中的电流由导线中的电流由B流向流向AC若要使电子束的径迹往上偏，可以通过改变若要使电子束的径迹往上偏，可以通过改变AB中的电流中的电流 方向来实现方向来实现D电子束的径迹与电子束的径迹与AB中的电流方向无关中的电流方向无关AB2021/8/11 星期三25密立根测量出电子的电量密立根测量出电子的电量根据荷质比，可以精确地计算出根据荷质比，可以精确地计算出电子的质量电子的质量2021/8/11 星期三26小结：小结：1.1.阴极射线是由电子组成的。阴极射线是由电子组成的。2.2.电子是原子的组成部分。电子是原子的组成部分。3.3.2.2.知道电荷是量子化的。知道电荷是量子化的。4.4.3.3.电子发现的重大意义。电子发现的重大意义。电子的发现打开了通向原子物理学的大电子的发现打开了通向原子物理学的大门门 ,人们开始研究原子的结构。人们开始研究原子的结构。2021/8/11 星期三272.关于阴极射线的性质，判断正确的是关于阴极射线的性质，判断正确的是()A阴极射线带负电阴极射线带负电B阴极射线带正电阴极射线带正电C阴极射线的比荷比氢原子核的比荷大阴极射线的比荷比氢原子核的比荷大D阴极射线的比荷比氢原子核的比荷小阴极射线的比荷比氢原子核的比荷小AC2021/8/11 星期三29C3 3、关于阴极射线的实质，下列说法正确的是、关于阴极射线的实质，下列说法正确的是()A A阴极射线实质是氢原子阴极射线实质是氢原子B B阴极射线实质是电磁波阴极射线实质是电磁波C C阴极射线实质是电子阴极射线实质是电子D D阴极射线实质是阴极射线实质是X X射线射线2021/8/11 星期三304.4.关于电子的发现者，下列说法正确的是关于电子的发现者，下列说法正确的是 ()A A英国的汤姆孙英国的汤姆孙 B B德国的普吕克尔德国的普吕克尔 C C德国的戈德斯坦德国的戈德斯坦 D D美国的密立根美国的密立根A A2021/8/11 星期三312021/8/11 星期三32