高中物理第三章原子结构之谜3.1敲开原子的大门教案粤教版选修3_5

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高中物理(粤教版选修3-5)教师用书：第3章第1节敲开原子的大门含答案

学习目标知识脉络1.知道阴极射线的概念，了解电子的发现过程．(重点)2.知道电子是原子的组成部分．(重点)3.知道电子的电荷量及其他电荷与电子电荷量的关系．(重点、难点)探索阴极射线[先填空]1．实验装置真空玻璃管、阴极、阳极和高压电源．2．实验现象及阴极射线在一个被抽成真空的玻璃管两端加上高电压，这时阴极会发出一种射线，使正对阴极的玻璃管壁上出现绿色荧光．这种奇妙的射线被称为阴极射线．3．阴极射线的本质汤姆生通过实验证明阴极射线本质上是由带负电的微粒组成的．[再判断]1．阴极射线的本质是由带正电的微粒组成．(×)2．在阴极射线所在的区域加一磁场，可判断阴极射线的性质．(√)3．阴极射线在真空中沿直线传播．(√)[后思考]产生阴极射线的玻璃管为什么是真空的？【提示】在高度真空的放电管中，阴极射线中的粒子主要来自阴极，对于真空度不高的放电管，粒子还有可能来自管中的气体，为了使射线主要来自阴极，一定要把玻璃管抽成真空．1．对阴极射线本质的认识——两种观点(1)电磁波说，代表人物——赫兹，他认为这种射线是一种电磁辐射．(2)粒子说，代表人物——汤姆生，他认为这种射线是一种带电粒子流．2．阴极射线带电性质的判断方法(1)方法一：在阴极射线所经区域加上电场，通过打在荧光屏上的亮点的变化和电场的情况确定带电的性质．(2)方法二：在阴极射线所经区域加一磁场，根据亮点位置的变化和左手定则确定带电的性质．3．实验结果根据阴极射线在电场中和磁场中的偏转情况，判断出阴极射线是粒子流，并且带负电．1．如图311所示，在阴极射线管正下方平行放置一根通有足够强直流电流的长直导线，且导线中电流方向水平向右，则阴极射线将会向________偏转．图311【解析】阴极射线方向水平向右，说明其等效电流的方向水平向左，与导线中的电流方向相反，由左手定则，两者相互排斥，阴极射线向上偏转．【答案】上2．如图312是电子射线管示意图．接通电源后，电子射线由阴极沿x轴方向射出，在荧光屏上会看到一条亮线．要使荧光屏上的亮线向下(z轴负方向)偏转，可采用加磁场或电场的方向．图312若加一磁场，磁场方向沿________方向，若加一电场，电场方向沿________方向．【解析】若加磁场，由左手定则可判定其方向应沿y轴正方向；若加电场，根据受力情况可知其方向应沿z轴正方向．【答案】y轴正z轴正注意阴极射线电子从电源的负极射出，用左手定则判断其受力方向时四指的指向和射线的运动方向相反.电子的发现[先填空]1．汤姆生的探究方法及结论(1)根据阴极射线在电场和磁场中的偏转情况断定，它的本质是带负电的粒子流，并求出了这种粒子的荷质比．(2)换用不同材料的阴极做实验，所得荷质比的数值都相同，汤姆生计算出的荷质比大约比当时已知的质量最小的氢离子的荷质比大2 000倍．(3)结论：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小基本上相同，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．2．电子的电荷量和质量(1)电荷量：美国科学家密立根精确地测定了电子的电量e＝1.602_2×10－19 C.(2)质量：根据荷质比，可以精确地计算出电子的质量为m＝9.109_4×10－31 kg.[再判断]1．阴极射线实际上是高速运动的电子流．(√)2．电子的电荷量是汤姆生首先精确测定的．(×)3．带电体的电荷量可以是任意值．(×)[后思考]汤姆生怎样通过实验确定阴极射线是带负电的粒子？【提示】汤姆生通过气体放电管研究阴极射线的径迹，未加电场时，射线不偏转，施加电场后，射线向偏转电场的正极板方向偏转，由此确定阴极射线是带负电的粒子．1．电子荷质比(或电荷量)的测定方法根据电场、磁场对电子的偏转测量比荷(或电荷量)，可按以下方法：(1)让电子通过正交的电磁场，如图313甲所示，让其做匀速直线运动，根据二力平衡，即F洛＝F电(Bqv＝qE)得到电子的运动速度v＝.甲(2)在其他条件不变的情况下，撤去电场，如图313乙所示，保留磁场让电子在磁场中运动，由洛伦兹力提供向心力，即Bqv＝，根据轨迹偏转情况，由几何知识求出其半径r，则由qvB＝m得＝＝.乙图3132．密立根油滴实验(1)装置密立根实验的装置如图314所示．图314①两块水平放置的平行金属板A、B与电源相接，使上板带正电，下板带负电．油滴从喷雾器喷出后，经上面金属板中间的小孔，落到两板之间的匀强电场中．②大多数油滴在经过喷雾器喷嘴时，因摩擦而带负电，油滴在电场力、重力和空气阻力的作用下下降．观察者可在强光照射下，借助显微镜进行观察．(2)方法①两板间的电势差、两板间的距离都可以直接测得，从而确定极板间的电场强度E.但是由于油滴太小，其质量很难直接测出．密立根通过测量油滴在空气中下落的终极速度来测量油滴的质量．没加电场时，由于空气的黏性，油滴所受的重力大小很快就等于空气给油滴的摩擦力而使油滴匀速下落，可测得速度v1.②再加一足够强的电场，使油滴做竖直向上的运动，在油滴以速度v2匀速运动时，油滴所受的静电力与重力、阻力平衡．根据空气阻力遵循的规律，即可求得油滴所带的电荷量．(3)结论带电油滴的电荷量都等于某个最小电荷量的整数倍，从而证实了电荷是量子化的，并求得了其最小值即电子所带的电荷量e.3．(多选)关于电荷的电荷量，下列说法正确的是( )【导学号：55272074】A．物体所带电荷量可以是任意值B．物体所带电荷量最小值为1.6×10－19 CC．物体所带的电荷量都是元电荷的整数倍D．电子就是元电荷【解析】密立根的油滴实验测出了电子的电量为1.6×10－19 C，并提出了电荷量子化的观点，因而故A错，B对；任何物体的电荷量都是e的整数倍，故C对，D错．【答案】BC4．密立根油滴实验进一步证实了电子的存在，揭示了电荷的非连续性．如图315所示是密立根油滴实验的原理示意图，设小油滴的质量为m，调节两极板间的电势差U，当小油滴悬浮不动时，测出两极板间的距离为d.则可求出小油滴的电荷量q＝________.图315【解析】由平衡条件得mg＝q，解得q＝.【答案】mgdU5．如图316所示为汤姆生用来测定电子比荷的装置．当极板P 和P′间不加偏转电压时，电子束打在荧光屏的中心O点处，形成一个亮点；加上偏转电压U后，亮点偏离到O′点，O′点到O点的竖直距离为d，水平距离可忽略不计；此时在P与P′之间的区域里再加上一个方向垂直于纸面向里的匀强磁场，调节磁感应强度，当其大小为B 时，亮点重新回到O点．已知极板水平方向长度为L1，极板间距为b，极板右端到荧光屏的距离为L2.【导学号：55272075】图316(1)求打在荧光屏O点的电子速度的大小．(2)推导出电子比荷的表达式．【解析】(1)电子在正交的匀强电场和匀强磁场中做匀速直线运动，有Bev＝Ee＝e，得v＝UBb即打到荧光屏O点的电子速度的大小为.(2)由d＝2＋·可得e＝＝.m【答案】(1) (2)2dUB2bL1L1＋2L2巧妙运用电磁场测定电子比荷1．当电子在复合场中做匀速直线运动时，qE＝qvB，可以测出电子速度的大小．2．电子在荧光屏上的落点到屏中心的距离等于电子在电场中的偏转位移与电子出电场到屏之间的倾斜直线运动偏转位移的和．。

高中物理第三章敲开原子的大门学案(含解析)粤教版选修3_5

学案1 敲开原子的大门[学习目标定位] 1.了解阴极射线及电子发现的过程.2.知道汤姆生是如何测定电子荷质比的，知道电子的电荷量和质量．1．电场和磁场对电荷的作用力(1)电场力F＝qE，正电荷受力方向与场强E方向相同，负电荷受力方向与场强E方向相反．(2)洛伦兹力：磁场对运动电荷的作用力f＝qvB，其方向可用左手定则判断．2．探索阴极射线(1)阴极射线：在一个被抽成真空的玻璃管两端加上高电压，这时阴极发出的一种使正对阴极的玻璃管壁上出现绿色荧光的射线叫做阴极射线．(2)汤姆生设计了阴极射线管来测定阴极射线的电荷．他通过阴极射线在磁场中偏转、在电场中偏转的实验证明阴极射线本质上是由带负电的微粒组成的，这种粒子的荷质比大约比当时已知的质量最小的氢离子的荷质比大2_000倍．3．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光电效应等现象中，可以从不同物体中逸出这种带电粒子，这表明它是构成各种物体的共同成分．汤姆生发现该粒子的电荷与氢离子的电荷大小基本上相同，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，电子是构成原子的组成部分．4．美国物理家密立根精确地测定了电子的电荷量，并根据荷质比精确地计算出了电子的质量．5．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.一、阴极射线[问题设计]1．在图1所示的演示实验中，K和A之间加上近万伏的高电压后，玻璃管壁上观察到什么现象？该现象说明了什么问题？图1答案玻璃管壁上观察到淡淡的荧光及管中物体在玻璃管壁上的影，这说明阴极能够发出某种射线，并且撞击玻璃引起荧光．2．人们对阴极射线的本质的认识有两种观点，一种观点认为是电磁辐射，另一种观点认为是带电微粒，你认为应如何判断哪种观点正确？答案可以让阴极射线通过磁场，若射线垂直于磁场方向进入磁场后发生了偏转，则该射线是由带电微粒组成的．[要点提炼]1．阴极射线科学家用真空度很高的真空管做放电实验时，发现真空管阴极会发射出一种射线，叫做阴极射线．2．阴极射线的产生阴极射线是一种带负电的粒子流．英国物理学家汤姆生通过阴极射线在磁场和电场中产生偏转的实验，确定了射线微粒的带电性质．二、电子的发现[问题设计]如图2所示为测定阴极射线粒子比荷的装置，从阴极K发出的阴极射线通过一对平行金属板D1、D2间的匀强电场，发生偏转．图2(1)在D1、D2间加电场后射线偏到P2，则由电场方向知，该射线带什么电？(2)再在D1、D2间加一磁场(图中未画出)，电场与磁场垂直，让射线恰好不偏转．设电场强度为E，磁感应强度为B，则电子的速度多大？(3)撤去电场，只保留磁场，使射线在磁场中做圆周运动，若测出轨道半径为r，则粒子的荷质比q m是多大？答案 (1)负电(2)粒子受两个力作用：电场力和磁场力，两个力平衡，即有qE ＝qvB ，得：v ＝E B(3)根据洛伦兹力充当向心力：qvB ＝m v 2r ，得出：q m ＝vBr.又v ＝EB ，则q m ＝E B 2r .测出E 、B 、r 即可求荷质比qm. [要点提炼]1．汤姆生的研究方法及结论(1)汤姆生根据阴极射线在电场和磁场中的偏转断定，它的本质是带负电的粒子流，并求出了这种粒子的荷质比．(2)汤姆生用不同材料的阴极和不同的气体做实验，所得的荷质比都是相同的，是氢离子荷质比的近两千倍．(3)汤姆生直接测量了阴极射线粒子的电荷，发现这种粒子的电荷与氢离子电荷大小基本相同．后来把组成阴极射线的粒子称为电子． 2．对电子的认识电子的电荷量e ＝1.6×10－19C ，是由密立根通过著名的“油滴实验”测出来的．并计算出电子的质量m ＝9.1×10－31kg ，质子的质量与电子的质量的比值：m pm e＝1_836.一、对阴极射线的认识例 1 (单选)阴极射线从阴极射线管中的阴极发出，在其间的高电压下加速飞向阳极，如图3所示．若要使射线向上偏转，所加磁场的方向应为( )图3A ．平行于纸面向左B ．平行于纸面向上C ．垂直于纸面向外D ．垂直于纸面向里解析由于阴极射线的本质是电子流，阴极射线方向向右传播，说明电子的运动方向向右，利用左手定则，使电子所受洛伦兹力方向平行于纸面向上，由此可知磁场方向应为垂直于纸面向外，故选项C 正确．答案 C二、测量带电粒子的比荷例2 带电粒子的荷质比q m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，以求得电子的荷质比，实验装置如图4所示．图4(1)他们的主要实验步骤如下：A ．首先在两极板M 1、M 2之间不加任何电场、磁场，开启阴极射线管电源，射出的电子从两极板中央通过，在荧光屏的正中心处观察到一个亮点；B ．在M 1、M 2两极板间加合适的电场：加上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，在M 1M 2区域加一个大小、方向合适的磁场B ，使荧光屏正中心重现亮点，试问外加磁场的方向如何？(2)根据上述实验步骤，同学们正确推算出电子的荷质比与外加电场、磁场及其他相关量的关系为q m ＝UB 2d 2.一位同学说，这表明电子的荷质比将由外加电压决定，外加电压越大则电子的荷质比越大，你认为他的说法正确吗？为什么？解析依据运动的带电粒子在电场中受电场力和在磁场中受洛伦兹力，两者平衡列方程求荷质比．(1)B 中荧光屏上恰好看不到亮点说明电子刚好落在正极板的近荧光屏的边缘，目的是利用极板间的距离d 表示荷质比qm.C 中由于要求洛伦兹力方向向上，根据左手定则可知磁场方向垂直于纸面向外．(2)不正确，电子的荷质比q m是电子的固有参数，与测量所加U 、B 以及极板间距离d 无关．答案见解析敲开原子的大门⎩⎪⎨⎪⎧阴极射线⎩⎪⎨⎪⎧产生性质：带负电，真空中沿直线传播电子的发现⎩⎪⎨⎪⎧汤姆生的研究方法电子发现的意义电子的电荷量和质量1．(单选)关于阴极射线的本质，下列说法正确的是( ) A ．阴极射线本质是氢原子 B ．阴极射线本质是电磁波 C ．阴极射线本质是电子 D ．阴极射线本质是X 射线答案 C2．(单选)关于电子的下列说法中，不正确的是( ) A ．发现电子是从研究阴极射线开始的 B ．任何物质中均有电子，它是原子的组成部分C ．电子发现的意义是：使人们认识到原子不是组成物质的最小微粒，原子本身也具有复杂的结构D ．电子是带正电的，它在电场中受到的电场力方向与电场线的切线方向相同答案 D3．(单选)关于密立根“油滴实验”，下列说法正确的是( )A ．密立根利用电场力和磁场力平衡的方法，测得了带电体的最小带电荷量B ．密立根利用电场力和重力平衡的方法，推测出了带电体的最小带电荷量C ．密立根利用磁偏转的知识推测出了电子的电荷量D ．密立根“油滴实验”直接验证了电子的质量不足氢离子质量的千分之一答案B[概念规律题组]1．(双选)关于阴极射线的性质，判断正确的是( ) A ．阴极射线带负电B．阴极射线带正电C．阴极射线的荷质比比氢原子荷质比大D．阴极射线的荷质比比氢原子荷质比小答案AC解析通过阴极射线在电场、磁场中的偏转发现阴极射线带负电，其荷质比比氢原子的荷质比大得多，故A、C正确．2．(双选)如图1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，发现射线径迹下偏，则( )图1A．导线中的电流由A流向BB．导线中的电流由B流向AC．如要使电子束的径迹向上偏，可以通过改变AB中电流方向来实现D．电子的径迹与AB中电流的方向无关答案BC解析阴极射线带负电，由左手定则判断管内磁场垂直纸面向里；由安培定则判断AB 中电流的方向由B流向A.电流方向改变，管内磁场方向改变，电子受力方向也改变．[方法技巧题组]3．(单选)如图2是阴极射线管示意图．接通电源后，阴极射线由阴极沿x轴正方向射出，在荧光屏上会看到一条亮线．要使荧光屏上的亮线向下(z轴负方向)偏转，在下列措施中可采用的是( )图2A．加一磁场，磁场方向沿z轴负方向B．加一磁场，磁场方向沿y轴正方向C．加一电场，电场方向沿z轴负方向D．加一电场，电场方向沿y轴正方向答案 B解析若加磁场，由左手定则可知，所加磁场方向沿y轴正方向，B正确；若加电场，因电子向下偏转，则电场方向沿z轴正方向．4．(单选)图3为示波管中电子枪的原理示意图，示波管内被抽成真空，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 ，电子离开阴极时的速度可以忽略，电子经加速后从K 的小孔中射出的速度大小为v .下面的说法中正确的是( )图3A ．如果A 、K 间距离减半而电压仍为U 不变，则电子离开K 时的速度变为2vB ．如果A 、K 间距离减半而电压仍为U 不变，则电子离开K 时的速度变为v2C ．如果A 、K 间距离保持不变而电压减半，则电子离开K 时的速度变为v2D ．如果A 、K 间距离保持不变而电压减半，则电子离开K 时的速度变为22v 答案 D解析对电子从A 到K 的过程应用动能定理：eU ＝12mv 2－0，所以电子离开K 时的速度取决于A 、K 之间电压的大小，A 、B 错；如果电压减半，则v 应变为原来的22倍，C 错，D 对．5．亥姆霍兹线圈是一对彼此平行串联的共轴圆形线圈，两线圈大小相同，线圈之间距离d 正好等于圆形线圈的半径R ，如图4所示．这种线圈的特点是能在其公共轴线中点O附近产生近似匀强磁场，且该匀强磁场的磁感应强度与线圈中的电流成正比，即B ＝kI .电子枪将灯丝溢出的电子经电压为U 的电场加速后，垂直射入上述匀强磁场中，测得电子做匀速圆周运动的半径为r ，试求电子的荷质比．图4答案2U kIr2解析电子经电压U 加速，由动能定理得：eU ＝12mv 2①当电子垂直射入由亥姆霍兹线圈产生的匀强磁场中，在洛伦兹力作用下电子发生偏转，做圆周运动．洛伦兹力为向心力，则evB ＝m v 2r②由①②两式得：e m ＝2UBr 2又知，亥姆霍兹线圈产生的磁场与电流成正比，即B ＝kI ，则e m ＝2UkIr 2.[创新应用题组]6．汤姆生1897年用阴极射线管测量了电子的荷质比(电子电荷量与质量之比)，其实验原理如图5所示．电子流平行于极板射入，极板P 、P ′间同时存在匀强电场E 和垂直纸面向里的匀强磁场B 时，电子流不发生偏转；极板间只存在垂直纸面向里的匀强磁场B 时，电子流穿出平行板电容器时的偏向角θ＝115 rad.已知极板长L ＝3.0×10－2m ，电场强度大小为E ＝1.5×104V/m ，磁感应强度大小为B ＝5.0×10－4T ．求电子的荷质比．图5答案 1.3×1011C/kg 解析无偏转时，有eE ＝evB只存在磁场时，有evB ＝m v 2r (或r ＝mv eB )，由几何关系得r ＝L sin θ偏转角很小时，r ≈L θ，联立并代入数据得e m ＝E θB 2L＝1.3×1011C/kg.。

高中物理第三章原子结构之谜3.1敲开原子的大门课件粤教版选修3_5

一
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二、电子的发现 1.汤姆生的探究方法及结论汤姆生根据阴极射线在电场和磁场中的偏转判定,它的本质是带负电的粒子流,并求出了这种粒子的荷质比. 汤姆生用不同材料的阴极和不同的气体做实验,所得的荷质比都是相同的,是氢离子荷质比的近千倍. 汤姆生直接测量了阴极射线粒子的电荷量,得到这种粒子的电荷量大小与氢离子电荷基本相同.后来把组成阴极射线的粒子称为电子.
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预习交流1 怎样用实验的方法判断阴极射线的电性? 答案：为了研究阴极射线的带电性质,汤姆生设计了如图所示的装置.从阴极发出的阴极射线,经过与阳极相连的小孔,射到管壁上,产生荧光斑点;用磁铁使射线偏转,进入集电圆筒;用静电计检测的结果表明,收集到的是负电荷.
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第一节敲开原子的大门
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学习目标
重点难点
1. 知道阴极射线的产生及本质. 2. 了解汤姆生发现电子的研究方法及发现电子的意义. 重点:1. 对阴极射线演示实验, 先了解器材结构, 再认识现象和理解原理. 2. 电子发现的探究方法. 难点:电子质量的测定.
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一
二
一、阴极射线 1.阴极射线科学家用真空度很高的真空管做放电实验时,发现真空管阴极发射出的一种射线,叫做阴极射线. 2.阴极射线的产生阴极射线是一种带负电的粒子流.英国物理学家汤姆生使阴极射线在磁场和电场中产生偏转,来确定射线微粒的带电性质. 3.阴极射线的特点 (1)在真空中沿直线传播; (2)碰到物体可使物体发出荧光.
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知识精要
思考探究
典题例解
迁移应用
二、电子的发现 1.汤姆生实验装置实验装置如图所示,从高压电场的阴极发出的阴极射线,穿过 C1C2后沿直线打在荧光屏上.

新高中物理第三章原子结构之谜第一节敲开原子的大门教学案粤教版选修3_5

新高中物理第三章原子结构之谜第一节敲开原子的大门教学案粤教版选修3_5 敲开原子的大门对应学生用书页码1．1858年，德国物理学家普吕克尔发现了阴极射线，在一个抽成真空的玻璃管两端加上高电压，这时阴极会发出一种射线，使正对阴极的玻璃管壁上出现绿色荧光。

2．汤姆生的实验验证表明，阴极射线本质上是由带负电的微粒组成。

3．汤姆生测定阴极射线中带电粒子比荷的基本思想是，一个质量为m 、电荷为e 的带电粒子以速率v 垂直进入磁场B 中，如果粒子仅受磁场力作用，将做圆周运动，向心力即为洛伦兹力：m v 2r＝evB ，只要确定了粒子运动的速率及半径，就可以测出比荷。

4．美国科学家密立根精确测定了电子的电量e ＝1.6022×10－19 C 。

对应学生用书页码1.在一个抽成真空的玻璃管两端加上高电压，这时阴极会发出一种射线，使正对阴极的玻璃管壁上出现绿色荧光，这种奇妙的射线被称为阴极射线。

2．阴极射线带电性质的判断(1)方法一：在阴极射线所经区域加上电场，通过打在荧光屏上的亮点的变化和电场的情况确定带电的性质。

(2)方法二：在阴极射线所经区域加一磁场，根据亮点位置的变化和左手定则确定带电的性质。

3．阴极射线荷质比的测定(1)让某一速率的电子垂直进入某一电场中，在荧光屏上亮点位置发生变化。

(2)在电场区域加一与其垂直的大小合适的磁场，抵消阴极射线的偏转。

由此可知qE －qvB ＝0。

则v ＝E B。

(3)去掉电场，只保留磁场，磁场方向与射线运动方向垂直，阴极射线在有磁场的区域将会形成一个半径为r 的圆弧，根据磁场情况和轨迹偏转情况，由几何知识求出其半径r ，则由qvB ＝mv 2r 得q m ＝v Br ＝E B 2r。

4．阴极射线的本质汤姆生根据阴极射线在电场和磁场中的偏转断定，阴极射线的本质是带负电的粒子流并求出了这种粒子的比荷。

后来，组成阴极射线的粒子被称为电子。

1．阴极射线从阴极射线管中的阴极发出，在其间的高电压下加速飞向阳极，如图3－1－1所示，若要使射线向上偏转，所加磁场的方向应为( )A ．平行于纸面向左B ．平行于纸面向上C ．垂直于纸面向外D ．垂直于纸面向里解析：由于阴极射线的本质是电子流，阴极射线方向向右，说明电子的运动方向向右，相当于存在向左的电流，利用左手定则。

【K12】高中物理第三章原子结构之谜3.2原子的结构教案粤教版选修3_5

3.2 原子的结构课堂互动三点剖析一、α粒子散射实验1.装置：放射源、金箔、荧光屏等，如图3-2-1所示.图3-2-12.现象：①绝大多数的α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进.②少数α粒子发生较大的偏转.③极少数α粒子偏转角度超过90°,有的几乎达到180° .3.说明：①整个实验过程在真空中进行.②使用金箔的原因是由于金的延伸性好，可以做得很薄，可认为只有一层金原子.4.实验分析：①由于电子质量远小于α粒子质量，所以电子不可能使α粒子发生大角度偏转.②使α粒子发生大角度偏转的只能是原子中带正电的部分，按照汤姆生原子模型，正电荷在原子内是均匀分布的，α粒子穿过原子时，它受到的两侧斥力大部分抵消，因而也不可能使α粒子发生大角度偏转，更不能使α粒子反向弹回，这与α粒子的散射实验矛盾.③实验现象说明原子绝大部分是空的，除非原子的几乎全部质量和所有正电荷都集中在原子中心的一个很小的核上，否则，α粒子大角度散射是不可能的 .5.实验意义：①否定了汤姆生的原子结构模型.②提出了原子核式结构模型，明确了原子核大小的数量级.二、原子核式结构模型1.内容：原子的中心有一个很小的核，称为原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转.2.原子核的大小数量级为10-15m，只相当于原子半径的十万分之一，体积只是原子体积的万亿分之一.3.核式结构对实验的解释，原子核很小，原子内部大部空间都是空的，当α粒子射过时，大部分α料子在不受力的空间内，所以大部分α粒子不发生偏转，少数靠近原子核的α粒子由于受到了原子核的库仑力而发生了偏转，正对原子核的α粒子受到与速度相反的库仑力作用，因而被反弹回来.各个击破【例1】关于α粒子散射实验，下列说法正确的是（）A.该实验在真空环境中进行B.带有荧光屏的显微镜可以在水平面内的不同方向上移动C.荧光屏上的闪光是散射的α粒子打在荧光屏上形成的D.荧光屏只有正对α粒子源发出的射线方向上才有闪光解析：该实验在真空中进行，带有荧光屏的显微镜可在水平面内移动，正对α粒子源发出的射线方向上的荧光屏上闪光多，其他方向上闪光少.答案：ABC类题演练1关于卢瑟福的α粒子散射实验，下列说法正确的是（）A.大部分α粒子穿过金属箔没有显著偏转B.小部分α粒子穿过金属箔发生较大偏转C.只有少数α粒子穿过金属箔时发生偏转，最大偏转角可达180°D.大部分α粒子穿过金属箔时，发生折射偏向一边解析：本题考查α粒子散射实验装置及其作用，只有在正确理解α粒子散射实验基础上，才能选出正确选项A、B、C，对于C项，考虑到有少数的α粒子因为靠近金原子核，受到斥力而改变了运动方向，故D项错.答案：ABC变式提升关于α粒子散射实验（）A.绝大多数α粒子经过重金属箔后，发生了角度不太大的偏转B.α粒子在接近原子核的过程中，动能减少，电势能减少C.α粒子离开原子核的过程中，动能增大，电势能也增大D.对α粒子散射实验的数据进行分析，可以估算出原子核的大小解析：由于原子核很小，α粒子十分接近它的机会很少，所以绝大多数α粒子基本上仍按直线方向前进.只有极少数发生大角度的偏转，从α粒子的散射实验的数据可以估计出原子核的大小约为10-15—10-14 m.由此可知A项错，D项正确.用极端法，设α粒子向重金属核射去，如图所示.可知α粒子接近核时，克服电场力做功，所以其动能减少，势能增加；当α粒子远离原子核时，电场力做功，其动能增加，电势能减少.所以选项B、C都错.答案：D【例2】卢瑟福提出的原子结构的模型是怎样的？他提出这种模型的依据是什么？解析：原子内部有一个带正电的原子核，原子核体积很小，但几乎占有原子的全部质量，电子在原子核外绕核运动.卢瑟福提出这个模型的依据是α粒子散射实验结果：绝大多数α粒子穿过金箔后方向不变，少数α粒子发生偏转，极少数α粒子发生大角度偏转.类题演练2卢瑟福α粒子散射实验的结果（）A.证明了质子的存在B.证明了原子核是由质子和中子组成的C.说明原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在一个很小的核上D.说明原子中的电子只能在某些不连续的轨道上运动解析：原子的有核模型即原子的核式结构，是卢瑟福在α粒子散射实验的基础上提出的.它肯定了原子核的存在,描述了原子核的电荷量、质量、大小等.但它没有说明原子核电子如何分布、运动，也没有说明原子核内部的结构和运动.答案：C。

2013高二物理3.1《敲开原子的大门》教案1(粤教版选修3-5)

3.1 敲开原子的大门三维教学目标1、知识与技能（1）了解阴极射线及电子发现的过程；（2）知道汤姆孙研究阴极射线发现电子的实验及理论推导。

2、过程与方法：培养学生对问题的分析和解决能力，初步了解原子不是最小不可分割的粒子。

3、情感、态度与价值观：理解人类对原子的认识和研究经历了一个十分漫长的过程，这一过程也是辩证发展的过程，根据事实建立学说，发展学说，或是决定学说的取舍，发现新的事实，再建立新的学说。

人类就是这样通过光的行为，经过分析和研究，逐渐认识原子的。

教学重点：阴极射线的研究。

教学难点：汤姆孙发现电子的理论推导。

教学方法：实验演示和启发式综合教学法。

教学用具：投影片，多媒体辅助教学设备。

教学过程：（一）引入新课很早以来，人们一直认为构成物质的最小粒子是原子，原子是一种不可再分割的粒子。

这种认识一直统治了人类思想近两千年。

直到19世纪末，科学家对实验中的阴极射线深入研究时，发现了电子，使人类对微观世界有了新的认识。

电子的发现是19世纪末、20世纪初物理学三大发现之一。

（二）进行新课1、阴极射线气体分子在高压电场下可以发生电离，使本来不带电的空气分子变成具有等量正、负电荷的带电粒子，使不导电的空气变成导体。

问题：是什么原因让空气分子变成带电粒子的？带电粒子从何而来的？史料：科学家在研究气体导电时发现了辉光放电现象。

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。

德国物理学家戈德斯坦研究辉光放电现象时认为这是从阴极发出的某种射线引起的。

所以他把这种未知射线称之为阴极射线。

对于阴极射线的本质，有大量的科学家作出大量的科学研究，主要形成了两种观点。

（1）电磁波说：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。

（2）粒子说：代表人物，汤姆孙。

认为这种射线的本质是一种高速粒子流。

思考：你能否设计一个实验来进行阴极射线的研究，能通过实验现象来说明这种射线是一种电磁波还是一种高速粒子流。

高中物理第3章原子结构之谜第1节敲开原子的大门课后提能训练粤教版选修3-5

第1节敲开原子的大门基础达标1．在显像管的电子枪中，从炽热的金属丝不断放出的电子进入电压为U 的加速电场，设其初速度为零，经加速后形成横截面积为S 、电流为I 的电子束．已知电子的电荷量为e 、质量为m ，则在刚射出加速电场时，一小段长为Δl 的电子束内的电子个数是( )A ．I ΔleS m2eU B ．I Δle m 2eU C ．I eSm2eUD ．IS Δlem 2eU【答案】B【解析】经加速电场加速后eU ＝12mv 2，v ＝2eUm，电子束的电流为I ＝neSv ，n ＝I eSv，Δl 长的电子束内电子个数为N ＝nS Δl ＝I Δle m2eU，故B 正确． 2．(2019年永丰名校月考)关于阴极射线的性质，下列说法正确的是( ) A ．阴极射线是电子打在玻璃管壁上产生的 B ．阴极射线本质是电子流C ．阴极射线在电磁场中的偏转，表明阴极射线带正电D ．阴极射线的比荷比氢原子核小【答案】B【解析】阴极射线是在真空管内由负极放出的电子流，不是电子打在玻璃管壁上产生的，故A 错误；阴极射线本质就是电子流，故B 正确；阴极射线本质就是电子流，故阴极射线在电磁场中的偏转表明阴极射线带负电，故C 错误；电子的电量与氢离子的电量相等，质量比氢原子核质量小，所以电子的比荷比氢原子核比荷大，故D 错误．3．观察阴极射线的阴极射线管中的高电压的作用是( ) A ．使管内气体电离 B ．使管内产生阴极射线 C ．使管内障碍物的电势升高 D ．使电子加速【答案】D【解析】在阴极射线管中，阴极射线是由阴极处于炽热状态而发射出的电子流，通过高电压对电子加速获得能量，而与玻璃发生撞击而产生荧光．故D 正确．4．如图所示为示波管中电子枪的原理示意图，示波管内抽成真空，A 为发射电子的阴极，K 为接在高电势点的加速电极，A 、K 之间电压为U ，电子离开阴极时的速度可以忽略，电子经加速后从K 的小孔中射出的速度大小为v ，下列说法正确的是( )A ．如果AK 间距离减半而电压仍为U 不变，则电子离开K 时的速度为2vB ．如果AK 间距离减半而电压仍为U 不变，则电子离开K 时的速度为v2C ．如果AK 间距离保持不变而电压减半，则电子离开K 时的速度为v2D ．如果AK 间距离保持不变而电压减半，则电子离开K 时的速度为22v 【答案】D【解析】当AK 间电压不变，距离变化时，电场力对电子做功不变，即射出时速度仍为v ，A 、B 错误；当AK 间电压减半时，电场力对电子做功为原来的一半，而eU ＝12mv 2，则12eU＝12mv ′2，则v ′＝22v ，即速度变为原来的22，D 正确、C 错误． 5．(多选)关于空气的导电性能，下列说法正确的是( )A ．空气导电，因为空气分子中有的带正电，有的带负电，在强电场作用下向相反方向运动即能导电B ．空气能够导电，是因为空气分子在射线或强电场作用下电离的结果C ．空气密度越大，导电性能越好D ．空气变得越稀薄，越容易发出辉光【答案】BD【解析】空气是由多种气体组成的混合气体，在正常情况下，气体分子不带电(显中性)，是较好的绝缘体．但在射线、受热及强电场作用下，空气分子被电离，才能够导电，且空气密度较大时，电离的自由电荷很容易与其他空气分子碰撞，正、负电荷重新复合，难以形成稳定的放电电流，而电离后的自由电荷在稀薄气体环境中导电性能更好，综上所述，答案应为B 、D ．6．(多选)如图所示，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，发现射线的径迹往下偏，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【答案】BC【解析】因为AB中通有电流，所以会在阴极射线管中产生磁场，电子因为受到洛伦兹力的作用而发生偏转，由左手定则可知，阴极射线管中的磁场方向垂直于纸面向里，再根据安培定则可知，AB中的电流方向应是由B流向A；当AB中的电流方向变为由A流向B时，则AB上方的磁场方向变为垂直于纸面向外，电子所受洛伦兹力方向变为向上，电子束的径迹会变为向上偏转．7．(多选)某大功率用电器在开关切断瞬间，开关处有电火花，其正确解释是( ) A．因为空气是良导体，电火花是空气放电形成的B．开关两端产生的高电压，使空气电离放电C．为避免产生电火花，可把开关浸在绝缘油中D．以上说法均不对【答案】BC【解析】开关处产生的电火花，是因为用电器切断电源瞬间，由于自感而产生高电压所致，高电压形成的强电场使空气电离导电，出现电火花；避免产生电火花的方法是使聚集在开关两端的正、负电荷慢慢放电，C项叙述是较好的解决方法．8．(多选)如图所示，示波管是示波器的核心部件，它由电子枪、偏转电极和荧光屏组成．如果在荧光屏上P点出现亮斑，那么示波管中的( )A．极板X应带正电B．极板X′应带正电C．极板Y应带正电D．极板Y′应带正电【答案】AC【解析】电子受力方向与电场方向相反，因电子向X方向偏转则，电场方向为X到X′，则X带正电同理可知Y带正电，故A、C正确，B、D错误；故选AC．能力提升9．如图所示，从正离子源发射的正离子经加速电压U加速后进入相互垂直的匀强电场E和匀强磁场B中，发现离子向上偏转，要使此离子沿直线穿过电场________．A ．增大电场强度E ，减小磁感应强度B B ．减小加速电压U ，增大电场强度EC ．适当地加大加速电压UD ．适当地减小电场强度E E ．适当地加大磁感应强度B 【答案】CDE【解析】正离子进入相互垂直的匀强电场和匀强磁场的区域中，受到的电场力F ＝qE ，方向向上，受到的洛伦兹力f ＝qvB ，方向向下，离子向上偏，说明了电场力大于洛伦兹力，要使离子沿直线运动，即qE ＝qvB ，则只有使洛伦兹力增大或电场力减小，增大洛伦兹力的途径是增大加速电压U 或增大磁感应强度B ，减小电场力的途径是减小场强E .选项C 、D 、E 正确．10．汤姆生在测定阴极射线的荷质比时采用的方法是利用电场、磁场偏转法，即通过测出阴极射线在给定的匀强电场和匀强磁场中穿过一定距离时的速度偏转角来达到测定其荷质比的目的．利用这种方法也可以测定其他未知粒子的荷质比，反过来，知道了某种粒子的荷质比也可以利用该方法了解电场或者磁场的情况．假设已知某种带正电粒子(不计重力)的荷质比⎝ ⎛⎭⎪⎫q m 为k ，匀强电场的电场强度为E ，方向竖直向下．先让粒子沿垂直于电场的方向射入电场，测出它穿过水平距离L 后的速度偏转角θ(θ很小，可认为θ≈tan θ)如图甲所示；接着用匀强磁场代替电场，让粒子以同样的初速度沿垂直于磁场的方向射入磁场，测出它通过一段不超过14圆周长的弧长s 后的速度偏转角φ如图乙所示．试求出以k 、E 、L 、s 和φ所表示的测定磁感应强度B 的关系式．甲乙【答案】B ＝φs EL kθ【解析】设粒子的初速度为v ，在电场中粒子做类平抛运动，有L ＝vt ，v y ＝at ，a ＝qE m ＝kE ，θ＝tan θ＝v y v，解得：v 2＝kEL θ. 在磁场中粒子做匀速圆周运动，有qvB ＝mv 2R，s ＝Rφ，解得v ＝qBs mφ＝kBs φ，由以上各式解得：B ＝φsEL kθ.。

2019_2020学年高中物理第3章原子结构之谜第1节敲开原子的大门课件粤教版选修3_5

测量荷质比的方法
1．让粒子通过正交的电磁场，让其做直线运动，根据二力平衡，即 F 洛＝F 电(Bqv＝qE)得到粒子的运动速度 v＝BE.如图所示．
2．在其他条件不变的情况下，撤去电场，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＝mrv2，根据磁场情况和轨迹偏转情况，由几何知识求出其半径 r.如图所示．
2．氢原子具有不同形状的电子云，这些电子云是( ) A．电子运动时辐射的电磁波 B．电子运动轨道的形状 C．反映电子在各处出现的概率分布 D．电子衍射产生的图样【答案】C 【解析】电子云的概念，是用来描述电子在原子核外空间各处出现的概率分布的，电子没有固定的轨道，故只有C正确．
一、探索阴极射线
3．由以上两式确定粒子的荷质比表达式mq ＝BE2r，最后经定量计算汤姆生认定组成阴极射线的粒子为电子．
例2 在汤姆生测阴极射线荷质比的实验中，采用了如图所示的阴极射线管，从C出来的阴极射线经过A、B间的电场加速后，水平射入长度为L的D、E平行板间，接着在荧光屏 F中心出现荧光斑．若在D、E间加上方向向下，场强为E的匀强电场，阴极射线将向上偏移；如果再利用通电线圈在D、E 电场区加上一垂直纸面的磁感应强度为B的匀强磁场(图中未画)，荧光斑恰好回到荧光屏中心，接着再去掉电场，阴极射线向下偏转，偏转角为θ，试解决下列问题：
若再在极板间施加一个方向垂直于纸面向外、磁感应强度为B 的匀强磁场，则电子在荧光屏上产生的光点又回到O.已知极板的长度l＝5.00 cm.C、D间的距离d＝1.50 cm，极板区的中点M 到荧光屏中点O的距离为L＝12.50 cm，U＝200 V，B＝6.3×10 －4 T．P点到O点的距离y＝3.0 cm，试求电子的荷质比．

3.1 敲开原子的大门课件(粤教版选修3-5)

课堂小结
1897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.
课堂练习
1、关于阴极射线的本质，说法对的是（ C ） 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
物理学家对阴极射线的研究，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。
一、探索阴极射线
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。
h
d r h
2
d
证明:当阴极射线只受电场力时,做抛体运动
h Ee 2 t 2 2m
v2 m evB r
得出
d=vt
Eed 得: v mh
2
2
erE mv eBr V
2d r hຫໍສະໝຸດ e Eh 2 2 所以: m B d
实验结果：荷质比约为质子的2000倍
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
粤教版选修3-5
第三章原子结构之谜
第一节敲开原子的大门
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!
汤姆生
约瑟夫· 约翰· 汤姆生(Joseph John Thomson)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。

高中物理第三章原子结构之谜 3.1 敲开原子的大门教案粤教版选修35

3.1 敲开原子的大门课堂互动三点剖析一、阴极射线的研究1.1858年德国人普吕克尔在研究气体放电时，注意到放电管正对阳极的管壁上发出了荧光，证明是因为有一种射线从阴极发出打在管壁上所致，因此就把这一射线叫阴极射线.2.E·戈德斯认为阴极射线是一种电磁辐射，但英国物理学家克鲁克斯和其他的人却说不是；他们认为阴极射线是某种粒子束.1897年，物理学家J·汤姆生证实了阴极射线也会被电荷影响而偏转，无疑解决了这一问题.然而这些阴极“粒子”是什么呢？那时候唯一知道的带负电的粒子是原子的负离子.实验证明，阴极射线粒子不可能是这种离子，因为它们受电磁场的偏转如此强，所以它们必然具有难以想象的高电荷，要不就是非常轻的粒子，质量不到氢原子的1/1 000，最后确定它为电子.二、研究“阴极射线”性质所需的电磁场知识1.阴极射线的本质是电子，在不大的电磁场中运动时，所受电场力或洛伦兹力远大于所受重力，故研究电磁力对电子运动影响时，一般不考虑重力影响.2.当电子流垂直磁场进入磁场，电子将做匀速圆周运动，所受洛伦兹力提供其做圆周运动的向心力，即evB=R mv 2得R=eBmv ,然后根据所给几何关系，不难求出电子射到荧光屏上的偏转量.3.质量为m e ,电荷量为e 的电子，假设以速度v 垂直射入电场强度为E 的电场，如图3-1-3所示：射出电场时其偏移量y=2222121vL m eE at e ∙=;图3-1-3各个击破【例1】关于阴极射线的本质，下列说法正确的是（）A.阴极射线本质是氢原子B.阴极射线本质是电磁波C.阴极射线本质是电子D.阴极射线本质是X 射线解析：阴极射线是原子受激发射出的电子，关于阴极射线是电磁波、X 射线都是在研究阴极射线过程中的一些假设，是错误的.答案：C类题演练1关于阴极射线的性质，判断正确的是（）A.阴极射线带负电B.阴极射线带正电C.阴极射线的比荷比氢原子比荷大D.阴极射线的比荷比氢原子比荷小解析：通过让阴极射线在电场、磁场中的偏转的研究发现阴极射线带负电，而且比荷比氢原子的比荷大得多，故仅A 、C 两项正确.答案：AC类题演练2汤姆生是怎样发现电子的？解析：汤姆生通过测定阴极射线的电性实验，测得阴极射线中含有带负电的粒子，然后通过测定阴极射线中负粒子的比荷的大小（通过带电粒子在电磁场中的运动实验）从而推理得到阴极射线中的粒子是电子.答案：见解析【例2】一束电子流在经U=5 000 V 的加速电压加速后，在距两极板等距处垂直进入平行板间的匀强电场，如图3-1-2所示，若两板间距d=1.0 cm,板长l=5.0 cm,那么，要使电子能从平行板间飞出，两个极板上最多能加多大电压？图3-1-2解析：在加速电压一定时，偏转电压U′越大，电子在极板间的偏距就越大.当偏转电压大到使电子刚好擦着极板的边缘飞出，此时的偏转电压，即为题目要求的最大电压. 加速过程，由动能定理得eU=2021mv ① 进入偏转电场，电子在平行于板面的方向上做匀速运动l=v 0t ② 在垂直于板面的方向做匀加速直线运动，加速度a=dm eU m F '= ③ 偏距y=221at ④ 能飞出的条件为y≤2d ⑤ 解①—⑤式得U′≤V l Ud 222222)100.5()100.1(500022--⨯⨯⨯⨯==4.0×102 V. 答案：U′≤4.0×102 V。

2019-2020学年高中物理第三章原子结构之谜第一节敲开原子的大门学案粤教版3-5

第一节敲开原子的大门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涵的科学方法．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．一、探索阴极射线1．1858年，德国科学家普吕克尔在一个被抽成真空的玻璃管两端加上高电压，阴极会发出一种射线，使正对阴极的玻璃管壁上出现绿色荧光，这种射线被称为阴极射线．2．汤姆生设计了阴极射线管来测定阴极射线的电荷,阴极射线在磁场或电场中的偏转实验,表明阴极射线是由带负电的微粒组成的粒子流．汤姆生计算出的荷质比大约比当时已知的质量最小的氢离子的荷质比大2 000倍．1．（1）阴极射线是由真空玻璃管中的感应圈发出的．( )（2）实验中看到的荧光就是电子流．( )（3）阴极射线是一种电磁辐射．（）提示：(1)×（2)×（3）×二、电子的发现1．汤姆生发现对于不同的放电气体，或者用不同的金属作电极，测得的荷质比相同．随后又发现在气体电离和光电效应等现象中,可从不同物体中逸出这种带电粒子，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，该粒子的电荷与氢离子的电荷大小基本相同,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．2．美国科学家密立根精确地测定了电子的电量：e＝1.602 2×10－19C，根据荷质比，可以精确地计算出电子的质量为：m＝9.109 4×10－31 kg．3．电子发现的意义：电子的发现打破了传统的“原子不可分”的观念，使人类对自然界的认识又向前迈进了一步．2．（1）英国物理学家汤姆生认为阴极射线是一种电磁辐射．（)（2）组成阴极射线的粒子是电子．( ）(3)电子是原子的组成部分，电子电荷量可以取任意数值．（)提示：（1)×(2)√(3)×对“阴极射线”的研究1．阴极射线的含义顾名思义，阴极射线是阴极放射出来的射线．经验证它实际上就是电子流．当金属阴极受热温度变得很高时,电子热运动加剧，电子热运动能量足够大时可以在金属表面逸出，形成电子流．2．阴极射线带电性质的判断方法(1）粒子在电场中运动如图甲所示．带电粒子在电场中运动,受电场力作用运动方向发生改变（粒子质量忽略不计)．带电粒子在不受其他力作用时，若沿电场线方向偏转，则粒子带正电；若逆着电场线方向偏转，则粒子带负电．(2)粒子在磁场中运动,如图乙所示．粒子将受到洛伦兹力作用F ＝qvB,速度方向始终与洛伦兹力方向垂直，利用左手定则即可判断粒子的电性．不考虑其他力的作用,如果粒子按图示方向进入磁场，且做顺时针的圆周运动,则粒子带正电；若做逆时针的圆周运动，则粒子带负电．(1）阴极射线不能误认为是X射线．（2)当阴极射线穿过电场或磁场区域时，其重力远小于电场力或洛伦兹力，因此一般不考虑其重力．(多选）汤姆生对阴极射线的探究，最终发现了电子，由此被称为“电子之父”,关于电子的说法正确的是（)A．电子是原子核的组成部分B．电子电荷的精确测定最早是由密立根通过著名的“油滴实验”实现的C．电子电荷量的数值约为1。

2024-2025学年高中物理第三章原子结构之谜第1节敲开原子的大门教案粤教版选修3-5

教学资源
1.硬件资源：原子结构模型教具、电子示教板、多媒体投影仪。
2.软件资源：物理教学软件、原子结构动画演示程序。
3.课程平台：校园网络教学平台、教室互动教学系统。
4.信息化资源：电子教材、在线实验模拟系统、科普视频。
5.教学手段：PPT展示、课堂讨论、小组合作、实验探究、案例分析。
教学过程
首先，让我们一起来回顾一下我们已经了解的原子知识。在初中阶段，你们已经学习过原子由原子核和电子组成的基本概念。今天，我们将深入探索原子的内部结构，揭开原子之谜。（5分钟）
（3）绘制原子核式结构模型图和电子云模型图，标注出主要组成部分和特点。
（4）撰写一篇小论文，探讨原子结构与化学性质之间的关系，结合实例进行分析。
2.作业反馈：
（1）在批改学生的作业时，重点关注学生对原子结构基本概念的理解，以及能否正确运用所学知识解决问题。
（2）针对学生在作业中出现的共性问题，如对原子核式结构模型的理解偏差、电子云模型图绘制不准确等，进行集中讲解和纠正。
学情分析
本节课面向的是高中年级学生，他们在知识层面已具备基本的物理和化学知识，对原子概念有初步了解。在能力方面，学生具备一定的实验观察和数据分析能力，能够理解科学探究的过程。然而，对于较为抽象的原子内部结构及其运动规律的深入理解，可能还存在困难。在素质方面，学生的科学思维和创新能力有待加强，对物理现象的好奇心和求知欲是推动学习的积极因素。
答案：原子核式结构模型和电子云模型是原子结构研究的两个重要阶段。原子核式结构模型强调了原子核和电子的位置关系，而电子云模型进一步解释了电子在原子中的具体分布情况。两者之间的关系在于，电子云模型在原子核式结构模型的基础上，提供了更精细的电子运动描述，从而更准确地解释了原子的化学性质。

2020-2021学年高中物理第三章原子结构之谜第1节敲开原子的大门教案粤教版选修3-5

2020-2021学年高中物理第三章原子结构之谜第1节敲开原子的大门教案粤教版选修3-5年级：姓名：敲开原子的大门一.学情分析学生在选修3-1的学习时就知道阴极射线的本质就是电子，但对这一研究过程并不清楚。

并且在选修3-1已经学习过电磁学的内容，学生可以结合电磁学的知识设法判断阴极射线的电荷，基础较好的同学也可以尝试设法测出阴极射线的荷质比（灵活应用要求比较高）。

二.教材分析本课内容是第三章原子结构之谜的第一节，人类对原子结构的认识是逐步深入的。

而电子的发现，对人类认识原子的结构有重大的意义，它使人类改变了原子使组成物体的最小微粒的看法，它使人们认识到原子是有结构的。

电子的发现是科学家进行了一个长时间的科学探索。

探索的结果不仅弄清楚了阴极射线的本质，还意外得出了原子是可分的，电子为其组成的一部分的结论。

本课内容为后面对原子结构的探索奠定了基础。

三.教学目标（一）知识与技能1.了解汤姆生发现电子的历史过程2.知道什么是阴极射线，了解它的实质。

3.体会研究阴极射线的方法（二）过程与方法1.通过对阴极射线的探究，知道如何利用已有的电磁学知识判断未知粒子的电荷，测定未知粒子荷质比的方法。

2.通过讨论与交流，培养学生灵活的迁移知识解决实际问题的能力。

（三）情感态度与价值观1.通过学习电子发现的历史，使学生体会到科学是会改变的，是在不断的失败与成功中前进的，并培养学生对未知世界浓厚的兴趣。

2.体会科学探究的艰难，感恩科学家们的无私奉献，才有我们今天科技发达，多姿多彩的文明社会。

四.教学重难点1.电子发现的方法和过程2.推导出电子荷质比的表达式五.教学方法讲授法，讨论法。

六.教学时数1课时七.教学过程（一）新课引入：通过师生问答引入课题：敲开原子的大门师问：物质是由什么构成的？学生通过思考，回答：物质由分子构成，分子由原子构成，原子由原子核和核外电子构成。

师问：我们并看不见原子，那科学家是如何推断出原子的内部结构的呢？现在让我们一起追寻着科学家们的足迹，探寻微观世界的奥秘！设计意图：通过引导学生回忆已有知识，抛出问题，引发学生的疑惑，激起学生的求知欲，引入本课内容。

高中物理第三章原子结构之谜3.1敲开原子的大门素材1粤教版选修3-5(new)

第一节敲开原子的大门课前预习情景导入在历史上做了这么一个实验，装置如图3—1-1所示,给阴极射线管加上高压，将一磁铁靠近阴极射线管，发现射线发生了弯曲.你结合前边所学知识，认为阴极射线是中性还是带电的？图3-1—1简答:在磁场中发生了弯曲，一定受到了力的作用——洛伦兹力,据弯曲的情况则说明阴极射线带了负电.后来证实是电子流，从而揭开了原子结构的秘密。

知识预览⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎩⎨⎧⨯⨯=⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧=⎪⎩⎪⎨⎧•===--原子可以再分电子发现的重大意义质量为电子电量阴极射线为电子流汤姆生的发现动磁场复合场中做直线运在电场遵循在电场中发生了偏转系是弯曲半径与洛伦兹力关在磁场中射线发生弯曲阴极射线子电:101094.9,106.1,21,,3119202kg C e B E v t md eU y t v s evB r v m 尊敬的读者：本文由我和我的同事在百忙中收集整编出来，本文档在发布之前我们对内容进行仔细校对，但是难免会有不尽如人意之处，如有疏漏之处请指正，希望本文能为您解开疑惑,引发思考。

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