2015-2016学年18.1《电子的发现》 课件

1．知道阴极射线是由电子组成的，电子是原子的组成部分，是比原子更基本的物质单元。2．体会电子的发现过程中蕴含的科学方法。3．知道电荷是量子化的，即任何电荷只能是e的整数倍。4．领会电子的发现对揭示原子结构的重大意义。本节由阴极射线和电子的发现两部分内容组成。重点是电子的发现过程蕴含的科学方法。首先通过实验说明阴极射线的存在，然后指出科学家对阴极射线的认识，最后仍然通过实验研究发现了电子。电子的发现说明原子不是组成物质的最小微粒，对揭示原子结构有重大意义，是近代物理三大发现之一。电子发现的本身是一个很好的培养学生分析问题和解决问题能力的内容，认识电子发现的重大意义，体会电子的发现过程中蕴含的科学方法是教学中的重点。通过演示实验和历史资料介绍，使学生通过观察，阅读理解，达到教学目标。19世纪末，在对气体放电现象的研究中，科学家发现了电子。从而得出：原子是可以分割的，是由更小的微粒组成的。1858年德国物理学家普吕克尔较早发现了气体导电时的辉光放电现象。1876年德国物理学家戈德斯坦认为管壁上的荧光是由于玻璃受到的阴极发出的某种射线的撞击而引起的，并把这种未知射线称之为阴极射线。代表人物，赫兹。认为这种射线的本质是一种电磁波的传播过程。电磁波说代表人物，汤姆孙。认为这种射线的本质是一种高速粒子流。粒子说英国物理学家汤姆孙在研究阴极射线时发现了电子。实验装置如图所示：金属板D1、D2之间未加电场时，射线不偏转，射在屏上的P1点，按图示方向加电场E之后，射线发生偏转并射到屏上的P2点，由此推断，阴极射线带有什么性质的电荷？带负电我们已经知道阴极射线是带负电荷的粒子流，那么，如何求阴极射线微粒的比荷？为使阴极射线不发生偏转，在平行极板区域应采取什么措施？在平行板区域加一磁场且磁场方向必须垂直纸面向外，当满足条件qvB=qE时，则阴极射线不发生偏转，即：v=E/B。方法一：若撤去磁场，带电粒子由P1点偏离到P2，P2到P1竖直距离为y，屏幕到金属板D1、D2右端的距离为D，你能算出阴极射线的比荷吗？qm屏幕LDv0yP1P2qm屏幕LDv0θ200tanyxvatqELvvmv又因为：tan2yLD且0EvB化简得：2()2qEyLmDBLP1P2y方法二：利用磁场使带电的阴极射线发生偏转，能否根据磁场的特点和带电粒子在磁场中的运动规律来计算阴极射线的比荷？qm屏幕LDv0P1P2yqm屏幕LDv0θθcosLR0EvB2cosqEmBL0mvRqBθ只要测出粒子打到屏上的速度方向(与水平方向的夹角θ)P1P2ORy1.用“电偏转”测定阴极射线比荷的表达式2.用“磁偏转”测定阴极射线比荷的表达式2()2qEyLmDBL2cosqEmBL汤姆生发现，用不同材料的阴极和不同的方法做实验，所得比荷的数值是相等的。这说明，这种粒子是构成各种物质的共有成分。由实验测得的阴极射线粒子的比荷是氢离子比荷的近两千倍。若这种粒子的电荷量与氢离子的电荷量相同，则其质量约为氢离子质量的近两千分之一。汤姆孙后续的实验粗略测出了这种粒子的电荷量确实与氢离子的电荷量差别不大，证明了他当初的猜测是正确的。后来，物理学家把新发现的这种组成阴极射线的粒子称之为电子。电子的发现具有伟大的意义，因为这一事件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向原子物理学的大门,人们开始研究原子的结构。汤姆孙被科学界誉为“一位最先打开通向基本粒子物理学大门的伟人”。第一次较为精确测量出电子电荷量的是美国物理学家密立根利用油滴实验测量出的。1.阴极射线2.电子的发现比荷的两种求法3.密立根油滴实验1.一只阴极射线管，左侧不断有电子射出，若在管的正下方，放一通电直导线AB时，发现射线径迹向下偏，则()A.导线中的电流由A流向BB.导线中的电流由B流向AC.若要使电子束的径迹往上偏，可以通过改变AB中的电流方向来实现D.电子束的径迹与AB中的电流方向无关ABBC2.有一电子(电荷量为e)经电压为U0的电场加速后，进入两块间距为d，电压为U的平行金属板间，若电子从两板正中间垂直电场方向射入，且正好能穿过电场，求：(1)金属板AB的长度;(2)电子穿出电场时的动能。+－ABU0v0+++－－－02UdU(1)0()2UeU(2)