三中第一节-电子的发现ppt课件.ppt

《三中第一节-电子的发现ppt课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《三中第一节-电子的发现ppt课件.ppt（29页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、第十八章第十八章 原子结构原子结构第一节第一节 电子的发现电子的发现回顾顾： 公元前5世纪纪，希腊哲学学家德谟谟克利特等人认为认为 ：万物是由大量的不可分割的微粒构构成的，即原子。 19 19世纪初，英国科学家道尔顿提出近代原世纪初，英国科学家道尔顿提出近代原子学说，他认为原子是微小的不可分割的实心球体子学说，他认为原子是微小的不可分割的实心球体, ,物物质由原子组成质由原子组成, ,原子不能被创造原子不能被创造, ,也不能被毁灭也不能被毁灭, ,在化学在化学变化中变化中原子不可分割原子不可分割, ,他们的性质在化学反应中保持不他们的性质在化学反应中保持不变。变。8仪器介绍仪器介绍阴极射线阴极

2、射线1 1、玻璃管，内装极其稀薄的气体。、玻璃管，内装极其稀薄的气体。2 2、电极，接上高压电源的负极的、电极，接上高压电源的负极的一端称一端称“阴极阴极”，另一端则称为，另一端则称为“阳极或对阴极阳极或对阴极”3 3、: : 接通高压电源后，从阴接通高压电源后，从阴极会射出一种射线，撞在荧光板上极会射出一种射线，撞在荧光板上发光，出现一条光带发光，出现一条光带这种射线最早是这种射线最早是18581858年由年由德国德国物理学家物理学家普吕克尔普吕克尔 J. J. Plucker Plucker 发现的，发现的，18761876年年另一位物理学家另一位物理学家戈德斯坦戈德斯坦E.Goldste

3、in E.Goldstein 命名其为命名其为 “阴极射线阴极射线”阴极射线阴极射线 Cathode rayCathode rayJ.J J.J 汤姆孙汤姆孙J.J ThomsoJ.J Thomson n1857 1857 19194040英国英国赫兹赫兹 H.Rudolf HerH.Rudolf Hertz tz 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：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

4、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阴极射线的本质阴极射线的本质一种认为阴极射线像一种认为阴极射线像X射线一样是电磁辐射射线一样是电磁辐射一种认为阴极射线一种认为阴极射线是带电微粒是带电微粒思考思考1：电磁辐射和带电微粒最大的区别是什么？：电磁辐射和带电微粒最大的区别是什么？思考思考2：根据带电粒子在电磁场中的运动规律，你根据带电粒子在电磁场中的运动规律，你知道哪些方法可以判断运动的带电粒子所带电荷知道哪些方法可以判断运动的带电粒子所带电荷的正负号？的正负号？二、电子的发现二、电子的发现1.1.认识实验装置的作用，

5、分析阴极射线的运动情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况。及其课本上的思考与讨论实验装置实验装置自学指导：自学指导：阅读教材阅读教材47页最后一段到页最后一段到48页最页最后一段：思考问题后一段：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 BD D2 2P P2 2p p1 1p p3 3 D D1 1+_+_气体放电管示意图气体放电管示意图汤姆孙的气体放电管的示意图汤姆孙的气体放电管的示意图 带电粒子的电荷量与其质量之比带电粒子的电荷量与其质量之比比荷比荷q/m，是一个重要的物理量。根据带电粒子在电场和磁场中是一个重要的物理量。根据带电

6、粒子在电场和磁场中受力的情况，可以得出组成阴极射线的微粒的比荷。受力的情况，可以得出组成阴极射线的微粒的比荷。下面我们自己算一算。下面我们自己算一算。 1. 当金属板当金属板D1、D2之间未加电场时，射线不偏转，射之间未加电场时，射线不偏转，射在屏上在屏上P1点。施加电场点。施加电场E之后，射线发生偏转并射到之后，射线发生偏转并射到屏上屏上P2处。由此可以推断阴极射线带有什么性质的电处。由此可以推断阴极射线带有什么性质的电荷？荷？汤姆孙的气体放电管的示意图汤姆孙的气体放电管的示意图2. 如果要抵消阴极射线的偏转，使它从如果要抵消阴极射线的偏转，使它从P2点回到点回到 P1，需要在两块金属板之间

7、的区域再施加一个大，需要在两块金属板之间的区域再施加一个大 小、方向合适的磁场。小、方向合适的磁场。 这个磁场的方向是？这个磁场的方向是？ 写出此时每个阴极射线微粒（质量为写出此时每个阴极射线微粒（质量为m，速度为，速度为 v） 受到的洛仑兹力和电场力。你能求出阴极射线受到的洛仑兹力和电场力。你能求出阴极射线 的速度的速度v的表达式吗？的表达式吗？汤姆孙的气体放电管的示意图汤姆孙的气体放电管的示意图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B B速度选择器速度选择器VqEqEqVBqVBE E 化化的的模模型型。请请大大家家注注意意

8、观观察察我我们们简简, , 场场中中偏偏转转的的半半径径r r办办法法得得到到带带电电粒粒子子在在磁磁了了，接接下下来来，我我们们要要想想这这样样，我我们们把把V V求求出出来来E E/ /B B= =q qE E，则则可可以以得得到到v v= =可可以以让让q qv vB B3 3、调调节节E E和和B B合合适适，（再再次次复复习习左左手手定定则则） ? ?的的洛洛伦伦兹兹力力向向哪哪个个方方向向的的磁磁场场，带带电电粒粒子子受受到到加加一一个个垂垂直直黑黑板板面面向向外外2 2、我我们们再再在在这这个个空空间间，动动画画）力力与与电电场场强强度度方方向向相相反反（向向下下，因因为为负负电

9、电荷荷受受 ？这这个个电电场场力力向向哪哪个个方方向向线线粒粒子子会会受受到到电电场场力力，这这时时，飞飞过过来来的的阴阴极极射射会会形形成成一一个个向向上上的的电电场场下下板板带带正正电电，那那么么，就就压压后后，使使上上板板带带负负电电，属属板板，假假如如我我们们加加上上电电路路上上，平平行行放放置置一一对对金金1 1、在在阴阴极极射射线线行行进进的的介介绍绍工工作作原原理理D DC CBdBdU UB BE Ev vd dqUqUqEqEqvBqvB工作原理：工作原理：B BE Ev vqEqE则qvB则qvB使得电子沿直线运动。使得电子沿直线运动。、B合适、B合适场E和磁场B，调节E场

10、E和磁场B，调节E在金属板CD加正交电在金属板CD加正交电入磁场的速度入磁场的速度利用速度选择器求解进利用速度选择器求解进汤姆逊管汤姆逊管 设粒子质量为设粒子质量为m，带电，带电荷为荷为e,受到磁场力和电场力受到磁场力和电场力的作用，如果不发生偏转，的作用，如果不发生偏转，则受力平衡则受力平衡:dVeeEF电电场力：电场力：evBF磁磁场力：磁场力：BEv FeEevBF电磁 3.由于金属板由于金属板D1、D2间的距离是已知的，两板间的电间的距离是已知的，两板间的电压是可测量的，所以两板间的电场强度压是可测量的，所以两板间的电场强度E也是已知量。也是已知量。磁感应强度磁感应强度B可以由电流的大

11、小算出，同样按已知量可以由电流的大小算出，同样按已知量处理。处理。汤姆孙的气体放电管的示意图汤姆孙的气体放电管的示意图4. 如果去掉如果去掉D1、D2间的电场间的电场E，只保留磁场，只保留磁场B，磁场方向与射线运动方向垂直。阴极射线在有磁场方向与射线运动方向垂直。阴极射线在有磁场的区域将会形成一个半径为磁场的区域将会形成一个半径为r的圆弧的圆弧(r可以可以通过通过P3的位置算出的位置算出) 。此时，组成阴极射线的粒。此时，组成阴极射线的粒子做圆周运动的向心力就是子做圆周运动的向心力就是_力。力。汤姆孙的气体放电管的示意图汤姆孙的气体放电管的示意图. . . . . . . . . . . .

12、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B带电粒子在磁场中偏转模带电粒子在磁场中偏转模型型VL LqVBO Or只存在磁场的情况下，偏转圆弧只存在磁场的情况下，偏转圆弧为圆周运动一部分，出磁场后成为圆周运动一部分，出磁场后成匀速直线运动匀速直线运动根据有关几何知识，我们一定是根据有关几何知识，我们一定是可以求出带电粒子圆周运动的半可以求出带电粒子圆周运动的半径径r r的。的。测得射出磁场时速度偏角为测得射出磁场时速度偏角为BrBrv vm mq qr rv vm mqvBqvB, ,sinsinL Lr r由几何知识得由几何知识得2 2实

13、验结论实验结论 1897 1897年，汤姆孙得出阴极射线的本质是带负电的粒子年，汤姆孙得出阴极射线的本质是带负电的粒子流并求出了这种粒子的比荷。流并求出了这种粒子的比荷。rdBUrBEmq22 当汤姆孙在测定比荷实验时发现，用不同材料的阴极做当汤姆孙在测定比荷实验时发现，用不同材料的阴极做实验，所发出射线的粒子都有相同的比荷，这表明什么？实验，所发出射线的粒子都有相同的比荷，这表明什么？ 这说明不同物质都能发射这种带电粒子，它是构成各种物这说明不同物质都能发射这种带电粒子，它是构成各种物质的质的共有成分共有成分。 电子是原子的组成部分，是比原电子是原子的组成部分，是比原子更基本的物质单元。子更

14、基本的物质单元。电子电子 美国科学家美国科学家密立根密立根又精确地测定了电子的电量：又精确地测定了电子的电量： e=1.6022e=1.602210101919 C C 根据荷质比，可以精确地计算出电子的质量为：根据荷质比，可以精确地计算出电子的质量为： m=9.1094m=9.109410103131 kg kg1836pemm质子质量与电子质量的比值：质子质量与电子质量的比值：1.关关于阴极阴极射线线的性质质，判断断正确的是()A阴极阴极射线带负电线带负电B阴极阴极射线带线带正电电C阴极阴极射线线的比荷比氢氢原子核的比荷大D阴极阴极射线线的比荷比氢氢原子核的比荷小ACC C2 2、关关于阴

15、极阴极射线线的实质实质，下列说说法正确的是( () )A A阴极阴极射线实质线实质是氢氢原子B B阴极阴极射线实质线实质是电电磁波C C阴极阴极射线实质线实质是电电子D D阴极阴极射线实质线实质是X X射线线3.3.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 A 汤汤姆孙发现了电子，并且知道了电子是带负电姆孙发现了电子，并且知道了电子是带负电荷的，人们推断出原子中还有带正电的物质。那么荷的，人们推断出原子中还有带正电的

16、物质。那么这两种物质是怎样构成原子的呢？这两种物质是怎样构成原子的呢？英国物理学英国物理学家家汤姆孙汤姆孙汤姆孙原子模汤姆孙原子模型（枣糕模型）型（枣糕模型）汤姆孙的原子模型汤姆孙的原子模型 在汤姆孙的原子模型中，原子是一个球体，正电荷在汤姆孙的原子模型中，原子是一个球体，正电荷均匀分布在整个球内，电子镶嵌其中。均匀分布在整个球内，电子镶嵌其中。 19091911年，英国物理学家年，英国物理学家卢瑟福和他的助手们进行了卢瑟福和他的助手们进行了 粒子粒子散射实验。散射实验。 绝大多数绝大多数 粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，但少粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，但少数数 粒子发生了较大的偏转，

17、并且有极少数粒子发生了较大的偏转，并且有极少数 粒子的偏转超粒子的偏转超过了过了90，有的甚至几乎达到，有的甚至几乎达到180。西瓜模型或枣糕模型能否解释这种现象？西瓜模型或枣糕模型能否解释这种现象？根据汤姆孙模型计算的结果：电子质量很小，对根据汤姆孙模型计算的结果：电子质量很小，对 粒子粒子的运动方向不会发生明显影响；由于正电荷均匀分布，的运动方向不会发生明显影响；由于正电荷均匀分布， 粒粒子所受库仑力也很小，故子所受库仑力也很小，故 粒子偏转角度不会很大。粒子偏转角度不会很大。 在原子的中心有一个很小的核，叫做原子核。原子的在原子的中心有一个很小的核，叫做原子核。原子的全部正电荷和几乎全部

18、质量都集中在原子核里，带负电的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间绕着核旋转。电子在核外空间绕着核旋转。 根据卢瑟福的原子结构模型，原子内部是十分根据卢瑟福的原子结构模型，原子内部是十分“空空旷旷”的，举一个简单的例子：的，举一个简单的例子：体育场体育场原原 子子原子核原子核 根据卢瑟福的原子核式模型和根据卢瑟福的原子核式模型和 粒子散射的实验粒子散射的实验数据，可以推算出各种元素原子核的电荷数，还可以数据，可以推算出各种元素原子核的电荷数，还可以估计出原子核的大小。估计出原子核的大小。 (1) 原子的半径约为原子的半径约为 10 10 m、原子核半径约是、原子核半

19、径约是 10 15 m，原子核的体积只占原子的体积的万亿分之，原子核的体积只占原子的体积的万亿分之一。一。 (2) 原子核所带正电荷数与核外电子数以及该元原子核所带正电荷数与核外电子数以及该元素在周期表内的原子序数相等。素在周期表内的原子序数相等。 (3) 电子绕核旋转所需向心力就是核对它的库仑电子绕核旋转所需向心力就是核对它的库仑力。力。 B1. 在用在用 粒子轰击金箔的实验中，卢瑟福观察到的粒子轰击金箔的实验中，卢瑟福观察到的 粒子的运动情况是粒子的运动情况是 ( ) A. 全部全部 粒子穿过金属箔后仍按原来的方向前进粒子穿过金属箔后仍按原来的方向前进 B. 绝大多数绝大多数 粒子穿过金属

20、箔后仍按原来的方向粒子穿过金属箔后仍按原来的方向前进，少数发生较大偏转，极少数甚至被弹回前进，少数发生较大偏转，极少数甚至被弹回 C. 少数少数 粒子穿过金属箔后仍按原来的方向前进，粒子穿过金属箔后仍按原来的方向前进，绝大多数发生较大偏转，甚至被弹回绝大多数发生较大偏转，甚至被弹回 D. 全部全部 粒子都发生很大偏转粒子都发生很大偏转C2. 卢瑟福卢瑟福 粒子散射实验的结果粒子散射实验的结果 ( ) A. 证明了质子的存在证明了质子的存在 B. 证明了原子核是由质子和中子组成的证明了原子核是由质子和中子组成的 C. 说明原子的全部正电荷和几乎全部质量都集说明原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在一个很小的核上中在一个很小的核上 D. 说明原子的电子只能在某些不连续的轨道上说明原子的电子只能在某些不连续的轨道上运动运动