2013年高中物理 3.1 电子的发现及其重大意义精品课件 沪科版选修3-5.ppt

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1、31电电子的子的发现发现及其重大意及其重大意义义 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通常情况下，气体是不在通常情况下，气体是不_的，但在的，但在强强电电场场中，气体能中，气体能够够被被_而而导电导电在阴极

2、射在阴极射线线管的阴极和阳极接上高管的阴极和阳极接上高压电压电源后，用真空源后，用真空泵泵逐逐渐渐抽去玻璃管内的空气，管内稀薄气体抽去玻璃管内的空气，管内稀薄气体_可以看到可以看到辉辉光放光放电现电现象若把玻璃管抽象若把玻璃管抽成真空，管内成真空，管内变变暗，不再暗，不再发发光，但此光，但此时时由阴由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？明什么？提示：提示：射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二、二、汤汤姆生

3、的姆生的发现发现汤汤姆生用姆生用实验实验的方法的方法测测量了量了这这种粒子的比荷种粒子的比荷他将他将这这种粒子引入种粒子引入电场电场，根据在，根据在电场电场中的偏中的偏转转测测量了比荷，量了比荷，这这种粒子所种粒子所带带的的电电荷量与荷量与_的接近，的接近，这这种粒子的种粒子的质质量小于量小于氢氢原子原子质质量的量的_至此，至此，进进一步明确了它的身份，一步明确了它的身份，这这是一种是一种带带_电电的的质质量很小的粒子，物理学家把量很小的粒子，物理学家把它叫做它叫做电电子子氢氢离子离子千分之一千分之一负负三、三、电电子子发现发现的重大意的重大意义义电电子的子的发现发现，打破了，打破了_不可再分

4、的神不可再分的神话话，使，使人人们认识们认识到原子不是到原子不是组组成物成物质质的最小微粒，原的最小微粒，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核心要点突破核心要点突破一、阴极射一、阴极射线线1阴极射阴极射线线：在真空放：在真空放电电管中，由于玻璃受管中，由于玻璃受到阴极到阴极发发出的某种射出的某种射线线的撞的撞击击而引而引发荧发荧光，光，这这种射种射线线叫做阴极射叫做阴极射线线2阴极射阴极射线线是怎是怎样产样产生的？生的？大家都知道光大家都知道光电电效效应应，也知道光，也知道光电电流的流的产产生，生，即即电电子脱离金属表面需要光子提供一个逸出功子脱离金属表面需要光子提供一个逸出功

5、这这个逸出功当然不是只有光子才能提供，任个逸出功当然不是只有光子才能提供，任何来源的能量都是一何来源的能量都是一样样的所以我的所以我们们可以将金可以将金属加属加热热，让让其温度其温度变变得很高，粒子得很高，粒子热热运运动动加加剧剧，电电子子热热运运动动能量足能量足够够大大时时同同样样可以在金属表面可以在金属表面逸出，逸出，这时这时我我们们再以再以这块这块金属作金属作为为阴极阴极(负负极极)，在相距一定距离的地方在相距一定距离的地方设设一个正极，逸出金属一个正极，逸出金属表面的表面的电电子可以在子可以在电场电场作用下向阳极运作用下向阳极运动动，形，形成成电电子束，即阴极射子束，即阴极射线线特别提

6、醒：特别提醒：(1)阴极射阴极射线线的来源：若真空度高的的来源：若真空度高的放放电电管，阴极射管，阴极射线线的粒子主要来自阴极；若真的粒子主要来自阴极；若真空度不高的放空度不高的放电电管，粒子可能来自管中气体管，粒子可能来自管中气体(2)阴极射阴极射线线不是不是X射射线线即即时应时应用用(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解析：解析：选

7、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31

8、1特别提醒：特别提醒：汤汤姆生姆生测测量阴极射量阴极射线线的比荷的原理的比荷的原理是利用是利用带电带电粒子在粒子在电电磁磁场场中运中运动动的基本知的基本知识识完完成的成的即即时应时应用用(即即时时突破，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312解解析析：由由

9、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 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

10、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 1【精精讲讲精精析析】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】AD【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

11、 汤汤姆生用来姆生用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，真空所示，真空管内的阴极管内的阴极K发发出的出的电电子子(不不计计初速度、重力和初速度、重力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水平正正对对放置的平行极板放置的平行极板P和和P间间的区域当极板的区域当极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心光屏的中心O点点处处，形成了一个亮点；加上偏，形成了一个亮点；加上

12、偏转电压转电压U后，亮点后，亮点偏离到偏离到O点，点，(O与与O点的点的竖竖直直间间距距为为d，水平，水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 2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为为L2(

13、如如图图313所示所示)图图313(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【思路点思路点拨拨】测测定定电电子比荷子比荷问题问题，实质实质上是上是电电荷在荷在电场电场、磁、磁场场或复合或复合场场中的运中的运动问题动问题，根，根据相据相应应的的规规律求解即可律求解即可【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，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变变式式训练

14、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密立根实验的原理如图密立根实验的原理如图314所示，所示，A、B是两是两块平行放置的水平金属板，块平行放置的水平金属板，A板带正电，板带正电，B板带板带负电负电图图314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，油的密度是密度是0.851 g/cm3，求油滴所带的电量，此电量，求油滴所带的电量，此电量是电子电量的多少倍？是电子电量的多少倍？答案：答案：5倍倍