2019-2020年新鲁科版高中物理第2章原子结构第1节电子的发现与汤姆孙模型课件选修3_5

2．带电粒子的比荷mq 是一个重要的物理量．某中学物理兴趣小组设计了一 个实验，探究电场和磁场对电子运动轨迹的影响，以求得电子的比荷，实验装 置如图 2-1-3 所示．其中两正对极板 M1、M2 之间的距离为 d，极板长度为 L.
图 2-1-3
他们的主要实验步骤如下： A．首先在两极板 M1、M2 之间不加任何电场、磁场，开启阴极射线管电源， 发射的电子束从两极板中央通过，在荧光屏的正中心处观察到一个亮点； B．在 M1、M2 两极板间加合适的电场：加极性如图所示的电压，并逐步调 节增大，使荧光屏上的亮点逐渐向荧光屏下方偏移，直到荧光屏上恰好看不见 亮点为止，记下此时外加电压为 U.请问本步骤的目的是什么？ C．保持步骤 B 中的电压 U 不变，对 M1、M2 区域加一个大小、方向合适的 磁场 B，使荧光屏正中心处重现亮点．试问外加磁场的方向如何？
电子的发现及汤姆孙模型
[先填空] 1．阴极射线：科学家在研究__稀__薄___气__体_放电时发现，当玻璃管内的气体足 够稀薄时，阴极发出一种射线，这种射线能使玻璃管壁发出荧光，这种射线称 为阴__极___射___线__．
2．汤姆孙对阴极射线本质的探究 (1)通过实验：巧妙利用静电偏转力和磁场偏转力相抵消等方法，确定了阴 极射线粒子的速度，并测量出了粒子的__比__荷__． (2)换用不同材料的阴极和不同的气体，所得粒子的_比__荷___相同，这说明不 同物质都能发射这种带电粒子，它是各种物质中共有的成分．
(2)19 世纪初，道尔顿提出了原子论，认为原子是元素的最小单位． (3)1811 年，意大利化学家阿___伏__伽___德__罗__提出了分子假说，指出分子可以由
多个相同的原子组成．
3．19 世纪初期形成的分子——原子论认为，在物质的结构中存在着分子、 原子这样的层次，宏观物质的化学性质决定于分___子__，而分子则由_原___子__组成．原 子是构成物质的不___可___再__分___割_的最小颗粒，它既不能_创__生___，也不能______．
编后语
• 同学们在听课的过程中，还要善于抓住各种课程的特点，运用相应的方法去听，这样才能达到最佳的学习效果。 • 一、听理科课重在理解基本概念和规律 • 数、理、化是逻辑性很强的学科，前面的知识没学懂，后面的学习就很难继续进行。因此，掌握基本概念是学习的关键。上课时要抓好概念的理解，
同时，大家要开动脑筋，思考老师是怎样提出问题、分析问题、解决问题的，要边听边想。为讲明一个定理，推出一个公式，老师讲解顺序是怎样的， 为什么这么安排？两个例题之间又有什么相同点和不同之处？特别要从中学习理科思维的方法，如观察、比较、分析、综合、归纳、演绎等。 • 作为实验科学的物理、化学和生物，就要特别重视实验和观察，并在获得感性知识的基础上，进一步通过思考来掌握科学的概念和规律，等等。 • 二、听文科课要注重在理解中记忆 • 文科多以记忆为主，比如政治，要注意哪些是观点，哪些是事例，哪些是用观点解释社会现象。听历史课时，首先要弄清楚本节教材的主要观点，然 后，弄清教材为了说明这一观点引用了哪些史实，这些史料涉及的时间、地点、人物、事件。最后，也是关键的一环，看你是否真正弄懂观点与史料间 的关系。最好还能进一步思索：这些史料能不能充分说明观点？是否还可以补充新的史料？有无相反的史料证明原观点不正确。 • 三、听英语课要注重实践 • 英语课老师往往讲得不太多，在大部分的时间里，进行的师生之间、学生之间的大量语言实践练习。因此，要上好英语课，就应积极参加语言实践活 动，珍惜课堂上的每一个练习机会。
(2)古希腊的亚里士多德认为万物的本质是__土__、___水__、___火__、___空_四气种“元 素”，天体则由第五种“元素”——“以太”构成．
(3)古希腊哲学家德谟克利特等人建立了早期的_原__子___论__，认为宇宙间存在 一种或多种微小的实体，叫做“原子”．
2．通过实验了解物质的结构 (1)1661 年，_玻__意___耳__以化学实验为基础建立了科学的元素论．
(3)由以上两式确定粒子的比荷表达式：mq ＝BE2r.
1．(多选)如图 2-1-2 所示，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转，则( )
【导学号：64772023】
图 2-1-2
A．导线中的电流由 A 流向 B B．若要使电子束的径迹往上偏转，可以通过改变 AB 中的电流方向来实现 C．电子束的径迹与 AB 中的电流方向无关 D．若将直导线 AB 放在管的正上方，电流方向不变，则电子束的径迹将向 上偏
3．结论 (1)阴极射线是带__电___粒__子___流__． (2)不同物质都能发射这种带电粒子，它是各种物质中共有的成分，比最轻 的氢原子的质量还要小得多，汤姆孙将这种带电粒子称为_电__子___． (3)电子的发现说明原子具有一定的_结___构__，即原子是由电子和其他物质组 成的．
4．电子发现的意义：电子的发现揭开了认识原子结构的序幕．
(5)实验：密立根通过“油滴实验”精确测定了电子的电荷量和电子的质量．
2．电子比荷的测定方法 (1)让带电粒子通过相互垂直的电场和磁场(如图 2-1-1 甲)，让其做匀速直线 运动，根据二力平衡，即 F 洛＝F 电(Bqv＝qE)，得到粒子的运动速度 v＝EB.
甲
乙
图 2-1-1
(2)撤去电场(如图乙)，保留磁场，让粒子单纯地在磁场中运动，由洛伦兹力 提供向心力，即 Bqv＝mvr2，根据轨迹偏转情况，由几何知识求出其半径 r.
2019/7/16
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5．19 世纪末微观世界三大发现 (1)1895 年_伦___琴__发现了 X 射线；(2)X 射线发现后不久，贝___克__勒___尔__发现了 放射性；(3)1897 年_汤___姆__孙__发现了电子． 6．汤姆孙的原子模型 原子带正电的部分充斥整个原子，很小很轻的电子镶嵌在球体的某些 _固___定__位___置_，正像葡萄干嵌在面包中那样．
步骤 C 加上磁场后电子不偏转，电场力等于洛伦兹力，且洛伦兹力方向向 上，由左手定则可知磁场方向垂直于纸面向外．
【答案】 见解析
测量带电粒子比荷常用的两种方法 方法一：利用磁偏转测比荷，由 qvB＝mvR2得mq＝BvR，只需知道磁感应强度 B、带电粒子的初速度 v 和偏转半径 R 即可． 方法二：利用电偏转测比荷，偏转量 y＝12at2＝12·mqUdLv2，故mq＝2UydLv22.所以在 偏转电场 U、d、L 已知时，只需测量 v 和 y 即可．
【解析】 阴极射线是高速电子流，由左手定则判断可知，磁场垂直纸面 向里，由安培定则可知，导线 AB 中的电流由 B 流向 A，且改变 AB 中的电流方 向时可以使电子束的轨迹往上偏．若电流方向不变，将导线 AB 放在管的上方， 由左手定则可以判断，电子束的轨迹将向上偏．故 B、D 均正确．
【答案】 BD
【解析】 步骤 B 中电子在 M1、M2 两极板间做类平抛运动，当增大两极板 间电到亮点时，电子刚好打在下极板 M2 靠近荧光屏端的边缘， 则d2＝2UdqmLv2，mq ＝dU2Lv22.
由此可以看出这一步的目的是使粒子在电场中的偏转位移成为已知量，就可 以表示出比荷．
[核心点击] 1．对阴极射线的认识 (1)现象：真空玻璃管两极加上高电压，玻璃管壁上发出荧光及管中物体在 玻璃壁上的影． (2)命名：德国物理学家戈德斯坦将阴极发出的射线命名为阴极射线． (3)猜想 ①阴极射线是一种电磁辐射． ②阴极射线是带电微粒．
(4)验证：英国物理学家汤姆孙让阴极射线在电场和磁场中偏转，发现阴极 射线带负电并测出了粒子的比荷进而发现电子．
[再判断] 1．电子的发现，说明原子具有一定的结构．(√) 2．电子是第一种被人类发现的微观粒子．(√) 3．电子的发现，是 19 世纪末的三大著名发现之一．(√)
[后思考] 为什么汤姆孙要通过电场和磁场研究阴极射线？ 【提示】 当时对阴极射线本质的认识存在两种认识：一是认为是带电粒 子，二是认为是以太波．而汤姆孙认为阴极射线是带电粒子，而带电粒子可受 电场力和磁场力．
[再判断] 1．玻意耳认为万物的本质是土、水、火、空气四种元素的元素论．(×) 2．阿伏伽德罗提出分子可以由多个原子组成．(√) 3．19 世纪初期形成的原子论观点认为原子是构成物质的最小颗粒是不可分 的．(√)
[后思考] 试简述道尔顿提出原子论的依据．
【提示】 18 世纪一系列重要的实验结果，如化学反应遵从质量守恒定律， 元素形成化合物时遵从定比定律、倍比定律等，启示人们推想物质是由一些不 可毁灭的微粒构成的，而且各种不同的元素微粒按照一定的比例形成化合物， 在此基础上，19 世纪初，道尔顿提出了原子论，认为原子是元素的最小单元．
知 识 点 一
第 1 节 电子的发现与汤姆孙模型
知 识 点 二
学习目标 1.了解物质结构早期探究的基本历程． 2．知道阴极射线的产生及其本质，理解汤姆孙对阴极射线研究的方法及电 子发现的意义．(重点、难点) 3．了解汤姆孙原子模型．(重点)
知识脉络
物质结构的早期 探究
[先填空] 1．古人对物质的认识 (1)我国西周的“五行说”认为万物是由__金__、___木__、___水__、___火__、___土___5 种基 本“元素”组成的．