高中物理 3.1 电子的发现及其重大意义精品课件 沪科选修35.ppt

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1、31电子的发现及其重大意义电子的发现及其重大意义2021/8/11 星期三1 核心要点突破核心要点突破课堂互动讲练课堂互动讲练课前自主学案课前自主学案知能优化训练知能优化训练31课标定位课标定位2021/8/11 星期三2课标定位课标定位学学习习目目标标：1.了了解解阴阴极极射射线线及及电电子子发发现现的的过过程程2知知道道汤汤姆姆生生研研究究阴阴极极射射线线发发现现电电子子的的实实验验及理及理论论推推导导重点重点难难点：点：测测量阴极射量阴极射线线的比荷的比荷2021/8/11 星期三3课前自主学案课前自主学案一、关于阴极射一、关于阴极射线线的争的争论论在在通通常常情情况况下下，气气体体是是

2、不不_的的，但但在在强强电电场场中中，气气体体能能够够被被_而而导导电电在在阴阴极极射射线线管管的的阴阴极极和和阳阳极极接接上上高高压压电电源源后后，用用真真空空泵泵逐逐渐渐抽抽去去玻玻璃璃管管内内的的空空气气，管管内内稀稀薄薄气气体体_可可以以看看到到辉辉光光放放电电现现象象若若把把玻玻璃璃管管抽抽成成真真空空，管管内内变变暗暗，不不再再发发光光，但但此此时时由由阴阴极极发发出的射出的射线线能使能使_发发光光导电导电电电离离导电导电荧荧光物光物质质2021/8/11 星期三4思考感悟思考感悟将将一一磁磁铁铁靠靠近近阴阴极极射射线线管管，发发现现射射线线发发生生了了弯弯曲，曲，说说明什么？明什

3、么？提示：射提示：射线线在磁在磁场场中弯曲了，中弯曲了，说说明射明射线带电线带电2021/8/11 星期三5二、二、汤汤姆生的姆生的发现发现汤汤姆姆生生用用实实验验的的方方法法测测量量了了这这种种粒粒子子的的比比荷荷他他将将这这种种粒粒子子引引入入电电场场，根根据据在在电电场场中中的的偏偏转转测测量量了了比比荷荷，这这种种粒粒子子所所带带的的电电荷荷量量与与_的的接接近近，这这种种粒粒子子的的质质量量小小于于氢氢原原子子质质量量的的_至至此此，进进一一步步明明确确了了它它的的身身份份，这这是是一一种种带带_电电的的质质量量很很小小的的粒粒子子，物物理理学学家家把把它叫做它叫做电电子子氢氢离子离

4、子千分之一千分之一负负2021/8/11 星期三6三、三、电电子子发现发现的重大意的重大意义义电电子子的的发发现现，打打破破了了_不不可可再再分分的的神神话话，使使人人们们认认识识到到原原子子不不是是组组成成物物质质的的最最小小微微粒粒，原原子也有复子也有复杂杂的内部的内部结结构构原子原子2021/8/11 星期三7核心要点突破核心要点突破一、阴极射一、阴极射线线1阴阴极极射射线线：在在真真空空放放电电管管中中，由由于于玻玻璃璃受受到到阴阴极极发发出出的的某某种种射射线线的的撞撞击击而而引引发发荧荧光光，这这种射种射线线叫做阴极射叫做阴极射线线2021/8/11 星期三82阴极射阴极射线线是怎

5、是怎样产样产生的？生的？大大家家都都知知道道光光电电效效应应，也也知知道道光光电电流流的的产产生生，即即电电子子脱脱离离金金属属表表面面需需要要光光子子提提供供一一个个逸逸出出功功这这个个逸逸出出功功当当然然不不是是只只有有光光子子才才能能提提供供，任任何何来来源源的的能能量量都都是是一一样样的的所所以以我我们们可可以以将将金金属属加加热热，让让其其温温度度变变得得很很高高，粒粒子子热热运运动动加加剧剧，电电子子热热运运动动能能量量足足够够大大时时同同样样可可以以在在金金属属表表面面逸逸出出，这这时时我我们们再再以以这这块块金金属属作作为为阴阴极极(负负极极)，在在相相距距一一定定距距离离的的

6、地地方方设设一一个个正正极极，逸逸出出金金属属表表面面的的电电子子可可以以在在电电场场作作用用下下向向阳阳极极运运动动，形形成成电电子束，即阴极射子束，即阴极射线线2021/8/11 星期三9特别提醒：特别提醒：(1)阴极射线的来源：若真空度高的阴极射线的来源：若真空度高的放电管，阴极射线的粒子主要来自阴极；若真放电管，阴极射线的粒子主要来自阴极；若真空度不高的放电管，粒子可能来自管中气体空度不高的放电管，粒子可能来自管中气体(2)阴极射线不是阴极射线不是X射线射线2021/8/11 星期三10即即时应时应用用(即即时时突破，小突破，小试试牛刀牛刀)1关于阴极射关于阴极射线线的下列的下列说说法

7、正确的是法正确的是()A阴极射阴极射线线是高速的是高速的质质子流子流B阴极射阴极射线线可以用人眼直接可以用人眼直接观观察到察到C阴极射阴极射线线是高速运是高速运动动的的电电子流子流D阴极射阴极射线线是是电电磁波磁波2021/8/11 星期三11解析：解析：选选C.阴极射阴极射线线是高速运是高速运动动的的电电子流，人子流，人们们只有借助于它与物只有借助于它与物质质相互撞相互撞击击作用作用时时使一些使一些物物质发质发出出荧荧光等方法才能光等方法才能观观察到故正确答案察到故正确答案为为C项项2021/8/11 星期三12二、汤姆生是怎样研究阴极射线的？二、汤姆生是怎样研究阴极射线的？射线射到荧光物质

8、上能产生荧光斑点，磁铁能射线射到荧光物质上能产生荧光斑点，磁铁能使射线偏转，用静电计检测它的电性阴极射使射线偏转，用静电计检测它的电性阴极射线经过加速电场加速，加速后的速度为线经过加速电场加速，加速后的速度为v，再进，再进入偏转电场偏转，如图入偏转电场偏转，如图311所示，所示，图图3112021/8/11 星期三132021/8/11 星期三142021/8/11 星期三15特别提醒：汤姆生测量阴极射线的比荷的原理特别提醒：汤姆生测量阴极射线的比荷的原理是利用带电粒子在电磁场中运动的基本知识完是利用带电粒子在电磁场中运动的基本知识完成的成的2021/8/11 星期三16即即时应时应用用(即即

9、时时突破，小突破，小试试牛刀牛刀)2.阴极射阴极射线线是从阴极射是从阴极射线线管的阴极管的阴极发发出的高速运出的高速运动动的粒子流，的粒子流，这这些微些微观观粒子是粒子是_若在若在如如图图312所示的阴极射所示的阴极射线线管中部加上垂直于管中部加上垂直于纸纸面向里的磁面向里的磁场场，阴极射，阴极射线线将将_(填填“向向上上”“向下向下”“向里向里”或或“向外向外”)偏偏转转图图3122021/8/11 星期三17解解析析：由由电电子子的的发发现现过过程程可可知知，阴阴极极射射线线本本质质上上是是高高速速运运动动的的电电子子流流当当电电子子在在磁磁场场中中偏偏转转时时，由由左左手手定定则则可可知

10、知电电子子会会受受到到向向下下的的磁磁场场力力，故向下偏故向下偏转转答案：答案：电电子向下子向下2021/8/11 星期三18课堂互动讲练课堂互动讲练对阴极射线的认识对阴极射线的认识类型一类型一2021/8/11 星期三19 下列下列说说法中正确的是法中正确的是()A阴极射阴极射线线在在电场电场中一定会受到中一定会受到电场电场力的作用力的作用B阴极射阴极射线线在磁在磁场场中一定会偏中一定会偏转转C阴阴极极射射线线在在磁磁场场中中一一定定会会受受到到磁磁场场对对它它的的作作用力用力D阴极射阴极射线线的本的本质质是是带电带电微粒微粒电电子子例例例例1 12021/8/11 星期三20【精精讲讲精精

11、析析】阴阴极极射射线线即即电电子子流流在在电电场场中中一一定定会会受受到到电电场场力力的的作作用用，A对对只只有有阴阴极极射射线线即即电电子子流流的的速速度度方方向向与与磁磁场场方方向向有有夹夹角角时时，才才会会受受到到磁磁场场力力(洛洛伦伦兹兹力力)，故故B、C错错，阴阴极极射射线线的本的本质质是是带电带电微粒微粒电电子，故子，故D对对【答案答案】AD2021/8/11 星期三21【规规律律总结总结】阴极射阴极射线线在在电电、磁、磁场场中受力，中受力，运运动动情况分析，就与情况分析，就与带电带电粒子在粒子在电电、磁、磁场场中情中情况一况一样样2021/8/11 星期三22 汤汤姆生用来姆生用

12、来测测定定电电子的比荷子的比荷(电电子的子的电电荷量荷量与与质质量之比量之比)的的实验实验装置如装置如图图313所示，真所示，真空管内的阴极空管内的阴极K发发出的出的电电子子(不不计计初速度、重力初速度、重力和和电电子子间间的相互作用的相互作用)经经加速加速电压电压加速后，穿加速后，穿过过A中心的小孔沿中心中心的小孔沿中心轴轴O1O的方向的方向进进入到两入到两块块水平正水平正对对放置的平行极板放置的平行极板P和和P间间的区域当极的区域当极板板间间不加偏不加偏转电压时转电压时，电电子束打在子束打在荧荧光屏的中光屏的中心心O点点处处，形成了一个亮点；加上偏，形成了一个亮点；加上偏转电压转电压U后，

13、后，亮点偏离到亮点偏离到O点，点，(O与与O点的点的竖竖直直间间距距为为d，水，水平平间间距可忽略不距可忽略不计计)阴极射线在电磁场中的运动阴极射线在电磁场中的运动(比比荷的测定荷的测定)类型二类型二例例例例2 22021/8/11 星期三23此此时时，在，在P和和P间间的区域，再加上一个方向垂直的区域，再加上一个方向垂直于于纸纸面向里的匀面向里的匀强强磁磁场场调节调节磁磁场场的的强强弱，当弱，当磁感磁感应应强强度的大小度的大小为为B时时，亮点重新回到，亮点重新回到O点点已知极板水平方向的已知极板水平方向的长长度度为为L1，极板，极板间间距距为为b，极板右端到极板右端到荧荧光屏的距离光屏的距离

14、为为L2(如如图图313所所示示)图图3132021/8/11 星期三24(1)求打在求打在荧荧光屏光屏O点的点的电电子速度的大小子速度的大小(2)推推导导出出电电子比荷的表达式子比荷的表达式【思思路路点点拨拨】测测定定电电子子比比荷荷问问题题，实实质质上上是是电电荷荷在在电电场场、磁磁场场或或复复合合场场中中的的运运动动问问题题，根根据相据相应应的的规规律求解即可律求解即可2021/8/11 星期三252021/8/11 星期三262021/8/11 星期三272021/8/11 星期三28【规规律律总结总结】电电子在子在电场电场中偏中偏转转的的过过程中遵程中遵守平抛运守平抛运动动的的规规律

15、，在复合律，在复合场场中中电电子在平衡状子在平衡状态态下做匀速直下做匀速直线线运运动动，这这是速度是速度选择选择器原理的器原理的具体具体应应用用2021/8/11 星期三29变变式式训练训练电电子所子所带电带电量的精确数量的精确数值值最早是由最早是由美国物理学家密立根通美国物理学家密立根通过过油滴油滴实验测实验测得的他得的他测测定了数千个定了数千个带电带电油滴的油滴的电电量，量，发现这发现这些些电电量量都等于某个最小都等于某个最小电电量的整数倍量的整数倍这这个最小个最小电电量量就是就是电电子所子所带带的的电电量量2021/8/11 星期三30密立根实验的原理如图密立根实验的原理如图314所示，

16、所示，A、B是是两块平行放置的水平金属板，两块平行放置的水平金属板，A板带正电，板带正电，B板板带负电带负电图图3142021/8/11 星期三31从喷雾器嘴喷出的小油滴，落到从喷雾器嘴喷出的小油滴，落到A、B两板之间两板之间的电场中小油滴由于摩擦而带负电，调节的电场中小油滴由于摩擦而带负电，调节A、B两板间的电压，可使小油滴受到的电场力和重两板间的电压，可使小油滴受到的电场力和重力平衡已知小油滴静止处的电场强度是力平衡已知小油滴静止处的电场强度是1.92105 N/C，油滴半径是，油滴半径是1.64104 cm，油的密度是油的密度是0.851 g/cm3，求油滴所带的电量，求油滴所带的电量，此电量是电子电量的多少倍？此电量是电子电量的多少倍？2021/8/11 星期三322021/8/11 星期三33答案：答案：5倍倍2021/8/11 星期三342021/8/11 星期三35