高中物理 3.1敲开原子的大门课件 粤教选修35

1、2021/8/11 星期三1第一节敲开原子的大门2021/8/11 星期三2教学目标1、明确电子是怎样发现的？2、知道电子的发现对人类探索原子结构的重大意义。3、了解汤姆生发现电子的研究方法2021/8/11 星期三3 相当长时间,人们认为原子不可分，英国科学家汤姆生对阴极射线中发现电子!敲开了原子的大门!实验装置:电源,感应圈,阴极射线管,磁铁产生：在研究气体导电的玻璃管内有阴、阳两极。当两极间加一定电压时，阴极便发出一种射线，这种射线为阴极射线。现象:1.阴极射线使荧光屏发光（特点） 2.当加入磁场后射线偏转发光原理:在强电场中,气体被电离而导电一、探索阴极射线2021/8/11 星期三4

2、电荷接收器A 当阴极A产生的射线进入大真空管D时,可以看到管壁上有荧光出现. 当大真空管中加入磁场时,射线就会偏转,被接收器接收到经检验为负电荷2021/8/11 星期三5荷质比的测定1.荷质比的概念：带电粒子的电荷与质量之比。它是带电粒子的基本参量。 2.测定荷质比的装置： A：电离室:S1S2：加速电场 S2S3：速度选择器B：匀强磁场 D：照相底片 3.电子就是通过测定荷质比而被发现的。 4.测定荷质比的装置质谱仪（最初由汤姆生发现的）。5.质谱线：从离子源中射出的带电粒子的电量相同，而质量有微小差别，由公式q/m=2U/B2r2，它们进入磁场后将沿不同的半径做圆周运动，打在照相底片的不

3、同位置，在底片上形成若干谱线条的细条，叫质谱线。得用质谱线可以准确地测出各种同位素的原子量。2021/8/11 星期三6MN一个质量为m,电量为e的带电粒子,以速度v垂直进入磁场B中,在平行板MN间产生竖直向上的电场E,在垂直电场向外的方向上加一磁场B,适当地调节电场和磁场的强度,可以测出速度大小V=E/B2021/8/11 星期三7hd 设平行板MN之间的距离为h,板的水平长度为d,首先使阴极仅受电场作用并达到最大偏转,测得此时的场强E,随后保持E不变,外加磁场使射线恢复水平不再偏转,测得此时的磁场的强度B2021/8/11 星期三8证明:当阴极射线只受电场力时,做抛体运动d=vt 得:得出

4、所以:实验结果：荷质比约为质子的2000倍2021/8/11 星期三91、关于阴极射线的本质，说法对的是（ ）A、阴极射线的本质是氢原子B、阴极射线的本质是电磁波C、阴极射线的本质是电子D、阴极射线的本质是X射线C课堂练习2021/8/11 星期三102、 如图,为密立根测量电量实验的示意图,油滴从喷雾器喷出后,落到两平行板间,油滴由于摩擦而带电,调节两板间的电压,可使油滴悬浮.通过显微镜观察到某个半径r=1.610-4cm的油滴恰静止在电场中, 此时两金属板间匀强电场E=1.9105N/C. 已知油滴的密度为=0.85103kg/m3.求：该油滴所带的电荷量是元电荷的多少倍？E喷雾器显微镜2

5、021/8/11 星期三11二、电子的发现 汤姆生发现，对于不同的放电气体，或者用不同的金属材料制作电极，都测得相同的荷质比，随后又发现在气体电离和电光效应等现象中，可从不同物体中击出这种带电粒子，这表明它是构成各种物体的共同成分。随后，汤姆生直接测量出粒子的电荷，发现该粒子的电荷与氢离子的电荷大基本上相同，说明它的质量比任何一种分子和原子的质量都小得多，至此，汤姆生完全确认了电子的存在。 2021/8/11 星期三12 美国科学家密立根又精确地测定了电子的电量： e=1.60221019 C 根据荷质比，可以精确地计算出电子的质量为： m=9.10941031 kg 由于发现电子的杰出贡献，

6、汤姆生在1906年获得诺贝尔物理学奖。电子的发现打破了传统的“原子不可分”的观念，使人类对自然世界的认识又向前迈进了一步。2021/8/11 星期三131897年,汤姆生在研究阴极射线:1.测出了阴极射线的电性2.测出了它的速度和偏转情况3.测出了它的荷质比4.发现用不同的金属做电极所有的射线一样的性质.课堂小结2021/8/11 星期三14习题1：如图，在两平行板间有平行的均匀电场E，匀强磁场B。MN是荧光屏，中心为O，OO=L，在荧光屏上建立一个坐标系，原点是O，y轴向上，x轴垂直纸面向外，一束速度、荷质比相同的粒子沿OO方向从O射入，打在屏上P（- ）点，求：（1）粒子带何种电荷？（2）

7、B的方向？（3）粒子的荷质比？OOMN思考与研讨2021/8/11 星期三15习题2：示波管中电子枪的原理图如图。管内为空，A为发射热电子的阴极，K为接在高电势点的加速阳极，A、K间电压为U。电子离开阴极时速度可以忽略，电子经加速后从K的小孔中射出时的速度大小为v，下面说法正确的是：( ) A、如果A、K间距离减半，电压U、不变，则离开时速率变为2v B、如果A、K间距离减半，电压U、不变，则离开时速率变为v/2 C、如果A、K间距离不变，电压U减半，则离开时速率变为2v D、如果A、K间距离不变，电压U减半，则离开时速率变为0.707vAKU2021/8/11 星期三16物理学家对阴极射线的

8、研究，引发了19世纪末的三大发现：1895年伦琴发现了X射线。1896年贝克勒尔发现了天然放射现象。1897年汤姆生发现了电子。2021/8/11 星期三17汤姆生 约瑟夫约翰汤姆生(JosephJohnThomson)1856年12月18日生于英国曼彻斯特郊区，父亲是苏格兰人，以卖书为业。汤姆生14岁进曼彻斯特欧文学院学习工程。1876年入剑桥大学三一学院，毕业后，进入卡文迪许实验室，在瑞利指导下进行电磁场理论的实验研究工作。1884年，年仅28岁便当选为皇家学会会员。同年末，又继瑞利之后担任卡文迪许实验室教授。 当时，关于阴极射线的研究，有两派学说，一派是克鲁克斯、佩兰等人的微粒说，认为阴

9、极射线是带负电的“分子流”；另一派是哥德斯坦、赫兹等人的波动说，认为阴极射线是一种电磁波。汤姆生用旋转镜法测量了阴极射线的速度，否定了阴极射线是电磁波。2021/8/11 星期三18 他又通过阴极射线在电场和磁场中的偏转，得出了阴极射线是带负电的粒子流的结论。他进一步测定了这种粒子的比荷，与当时已知的电解中生成的氢离子的荷质比相比较，他假定阴极射线的电荷与氢离子的电荷相等而符号相反，从而得出阴极射线粒子的质量约为氢原子的千分之一。他还给放电管中充入各种气体进行试验，发现其荷质比跟管中气体的种类无关。他又用铅和铁分别作电极，其结果也不改变。由此他得出结论，这种粒子必定是所有物质的共同组成成分。汤姆生把这