上海科教版高中物理选修3-5课件 电子的发现及其重大意义课件2

时
动 探
发生偏转，则 v＝ B
.
作 业
究
由此求得粒子的比荷
e ≈ 1011 m
菜单
C/kg.
HK ·物理 选修3-5
课
当
前
堂
自 主
(3)改变阴极材料，测得的比荷都
相同 表明这种粒子
双 基
导 学
是
各种材料
的共有成分．
达 标
(4)这种粒子所带电荷量与 氢离子 的电荷量接近则
证明它的质量小于氢原子质量的 千分之一 ．
导 学
(1)电子比荷me ＝ 1.758 80×1011C/kg .
达 标
(2)电子的电荷量 e＝ 1.602 19×10－19C .
课
(3)电子的质量
堂
课
互
动 探
m＝ 9.109 53×10－31 kg .
时 作 业
究
菜单
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课
当
前
堂
自
双
பைடு நூலகம்
主 导
一、对阴极射线的讨论
基 达
学
标
1．辉光放电现象
堂
课
互 动
亮点的变化或电场的情况确定带电的性质．
时 作
探
业
究
(2)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．
菜单
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3．比荷的测定方法
课
当
前 自
(1)让某一速率的电子垂直进入某一电场中，在荧光屏上
堂 双
主
基
导 亮点位置发生变化．
学
达 标
(2)在电场区域加一与其垂直的大小合适的磁场，抵消阴
基 达
学
标
粒不发生偏转．
【解析】 以 M 点为坐标原点，水平方向为 x 轴，竖直
方向为 y 轴．
课
堂 互 动 探
(1)同时加电场、磁场时，qE＝Bqvx，因此 vx＝BE＝BUd.
课 时 作 业
究
菜单
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课
(2)只加电场时
当
前
堂
自 主
到达极板右边缘时，电子在竖直方向飞行的距离为
电流，利用左手定则，使电子所受洛伦兹力方向平行于纸面
课
堂 互
向上，由此可知磁场方向应为垂直于纸面向外，故选项 C 正
课 时
动
探 确．
作 业
究
【答案】 C
菜单
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课
当
前
堂
自
双
主
基
导
达
学
标
解答时可由题目获取以下信息：(1)阴极射线的方向向
右，(2)所加磁场使射线向上偏转．先根据射线是电子流，由
学 点：
标
(1)带电粒子只在电场中偏转时，做类平抛运动，可以利
用运动的合成与分解，及牛顿运动定律分析解决．
课
(2)带电粒子只在磁场中做匀速圆周运动时，要注意通过
堂
课
互 动
画轨迹、确定圆心、求半径．
时 作
探
业
究
(3)带电粒子若通过互相垂直的电场、磁场时不发生偏
转．则满足电场力与洛伦兹力平衡.
菜单
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属板，A 板带正电，B 板带负电．从喷雾器嘴喷出的小油滴，
作 业
究
落到 A、B 两板之间的电场中．
菜单
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课
小油滴由于摩擦而带负电，调节 A、B 两板间的电压， 当
前
堂
自 主
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
双 基
导
达
学 电场强度是 1.92×105 N/C，油滴半径是 1.64×10－4 cm，油的 标
课
(5)这种粒子是一种 带负电 的质量 很小 的粒子，称
堂
课
互 之为电子．
时
动
作
探
业
究
菜单
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课
当
前 自
2．电子发现的意义
堂 双
主
基
导 学
以前人们认为物质由分子组成，分子由原子组成，原子 .
达 标
是不可再分的最小微粒．现在人们发现了各种物质里都有电
子，而且电子的质量比最轻的氢原子质量小得多，这说明电
子是原子的组成部分．电子是带负电，而原子是电中性的，
课
堂 可见原子内还有带正电的物质，这些带正电的物质和带负电 课
互
时
动 探
的电子如何构成原子呢？电子的发现大大激发了人们研究原
作 业
究
子内部结构的热情，拉开了人们研究原子结构的序幕．
菜单
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课
当
前 自
3．电子的有关数据
堂 双
主
基
课 前 自 主 导 学
课 堂 互 动 探 究
菜单
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当 堂 双 基 达 标
课 时 作 业
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课 前
3．1 电子的发现及其重大意义
当 堂
自
双
主
基
导
达
学
标
课 1.知道阴极射线的产生及其对原子物
标 理学发展的作用．
课
导 2．了解汤姆生发现电子的研究方法
堂 互
思 及电子发现的意义.
互 动 探 究
＝0.851×103×3×4π1×.992.×8×1051.64×10－63 C
时 作 业
＝8.02×10－19 C.
菜单
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课
当
前 自
小油滴所带电荷量 q 是电子电荷量 e 的倍数为
堂 双
主
基
导 学
n＝81.0.62××1100－－1199＝5 倍．
达 标
【答案】 8.02×10－19 C 5 倍
堂 双
主
基
导 学
达
一种测定电子比荷的实验装置如图 3－1－3 所 标
示．真空玻璃管内、阴极发出的电子经阳极 A 与阴极 K 之间
的高电压加速后，形成一束细电子流，以平行于平板电容器
极板的速度进入两极板 C、D 间的区域．若两极板间无电压，
课
堂 互
电子将打在荧光屏上的 O 点；若在两极板间施加电压 U，则
密度是 0.851 g/cm3，求油滴所带的电荷量．这个电荷量是电
子电荷量的多少倍？
课
堂
课
互
时
动
作
探
业
究
菜单
图 3－1－4
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课
【解析】 小油滴质量
前
当 堂
自
双
主 导 学
m＝ρV＝ρ·43πr3，①
基 达 标
由题意知 mg－Eq＝0②
由①②两式可得：
课
q＝ρ·43πEr3g
堂
课
双 基
导
达
学
y1＝12ayt2＝12Fmy(vlx)2＝12mqUdvl22x
标
电子在竖直方向的速度为
课
vy＝ayt＝Fmyvlx＝mqdUvlx
堂
课
互 动
电子飞出极板到达 P 点时，在竖直方向经过的距离
时 作
探
业
究
y2＝vyt′＝mqdUvlx×L－ vx 2l ＝qUmldLv－2x 2l
课 时
动
作
探
业
究
菜单
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一、19 世纪末物理学的三大发现
课
当
前 自
1．阴极射线的产生
堂 双
主
基
导 学
将阴极射线管的阴极和阳极接上 高压 电源后，用真空
达 标
泵逐渐抽去管内空气，管内就会产生 气体放电 现象，并发
出光来．当气压降得很低时，管内变暗，不再发光，但此时
由阴极发出的射线、能使 荧光物质 发光．
课
当
前
堂
自
双
主
基
导 学
2．电子所带电荷量的精确数值最早是由美国物理学家密
达 标
立根通过油滴实验测得的。他测定了数千个带电油
滴的电荷量，发现这些电荷量都等于某个最小电荷量的
整数倍．这个最小电荷量就是电子所带的电荷量．密立根实
课
堂 验的原理如图 3－1－4 所示，A、B 是两块平行放置的水平金 课
互
时
动 探
动
作
探 究
B．平行于纸面向上
业
C．垂直于纸面向外
图 3－1－1
D．垂直于纸面向里
菜单
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课
当
前 自
堂
【导析】 阳极射线的本质是电子，电子在电场或者磁 双
主
基
导 学
场受力的规律，满足电磁学的基本规律．
达 标
【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，相当于存在向左的
时 作
探
业
究
D．电子是一种粒子，是构成物质的基本单元
菜单
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课
当
前
堂
自 主
【解析】
汤姆生对不同材料的阴极发出的射线进行研
双 基
导
达
学 究，均为相同的粒子——电子，故 A 正确，B 错误；电子是 标
构成物质的基本单元，它的质量远小于质子的质量，为质子
动
探
D．向上偏转
图 3－1－2
课 时 作 业
究
菜单
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课
当
前
堂
自
双
主 导
【解析】
由安培定则可判断阴极射线所在处磁场垂直
基 达
学
标
纸面向外，电子从负极端射出，由左手定则可判定阴极射线
(电子)向上偏转．
【答案】 D
课
堂
课
互
时
动
作
探
业
究
菜单
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课
当
前 自
二、测定带电粒子比荷的方法
课 运动方向确定其电流方向，再由题目要求使电子向上偏转，
堂
课
互 动
利用左手定则判断磁场方向.
时 作
探
业
究
菜单
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课
当
前
堂
自
双
主
基
导 学
1．如图 3－1－2 所示，在阴极射线管正上方平行放一通
达 标
有强电流的长直导线，则阴极射线将( )
A．向纸内偏转
B．向纸外偏转
课
堂 互
C．向下偏转
菜单
课
前
自 主
因此 y＝y1＋y2
导
学
解得mq ＝1.61×1011 C/kg.
【答案】 1.161×1011C/kg
课 堂 互 动 探 究
菜单
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当 堂 双 基 达 标
课 时 作 业
HK ·物理 选修3-5
课
当
前
堂
自
双
主 导
解决带电粒子在电磁场中偏转的问题时，要明确以下几
基 达
自
双
主
玻璃管内气体接近真空，辉光消失，却在阳极孔外玻璃 基
导
达
学 管壁上观察到荧光，并且能使不透明物体产生阴影，产生这 标
种现象的原因是阴极发出的某种射线撞击玻璃的结果，即阴
极射线．
课
3．阴极射线的应用
堂
课
互 动
如示波管、电视显像管、电子显微镜，高速的阴极射线
时 作
探
业
究 打在某些金属靶上能产生 X 射线，还能用于研究物质晶体结
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课
当
前 自
堂
(1)比荷的测定问题只是带电粒子在磁场或电场中运动 双
主
基
导 学
的一类典型例子，这种方法可以推广到带电粒子在复合场中
达 标
运动，求其他相关的问题．
(2)解决带电粒子在电磁场中运动的问题时要注意以下
几点：
课
堂
①带电粒子的带电性质．
课
互
时
动
作
探
②正确描绘运动轨迹．
业
究
③能确定半径、圆心．
④会利用几何知识把有关线段与半径联系起来.
菜单
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课
当
前
堂
自
双
主
基
导 学
一、阴极射线的性质
达 标
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( )
课
堂 互
A．平行于纸面向左
课 时
自
堂 双
主 导 学
(1)让阴极射线通过
磁铁 偏转， 进入集电圆筒，同静
基 达 标
电计检测，证明阴极射线是 负电荷 ．
(2)①让阴极射线通过匀强 电场 发生偏转，测出偏转 Eel
角 θ，推导出与相关量的关系，得到 tan θ＝ mv2 .
课 堂
②再加一 垂直于 电场方向的 匀强磁场 ，使粒子不 课
互
E
构，直接用于金属的切割、熔化、焊接等．
菜单
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课
二、探究阴极射线的方法
前
当 堂
自
双
主 导
1．阴极射线的本质是电子，在电场(或磁场)中所受电场
基 达
学 力(或洛伦兹力)远大于所受重力，故研究电磁力对电子运动 标
的影响时，一般不考虑重力的影响．
2．带电性质的判断方法
课
(1)在阴极射线所经区域加上电场，通过打在荧光屏上的
(1)放电管内若有稀薄气体，在放电管两极加上高电压可
看到辉光放电现象．但若管内气体非常稀薄即接近真空时，
课 辉光现象消失．
堂
课
互 动
(2)辉光放电的应用：利用其发光效应(如霓虹灯、日光灯)
时 作
探
业
究 以及正常辉光放电的稳压效应(如氖稳压管)．
菜单
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课 前
2．荧光的产生
当 堂
课
堂 互
2．阴极射线研究的成果
课 时
动 探
对阴极射线的研究，引发了 19 世纪末物理学的三大发
作 业
究
现：(1)1895 年 伦琴 发现了 X 射线；(2)1896 年 贝克勒尔 发
现了放射性；(3)1897 年 汤姆生 发现了电子．
菜单
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二、汤姆生对阴极射线的探究
课
当
前
1．汤姆生的探究方法
课
堂
课
互
时
动
作
探
业
究
菜单
HK ·物理 选修3-5
课
当
前
堂
自
双
主 导
1．(2011·南京高二检测)汤姆生对阴极射线的探究，最终
基 达
学
标
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．任何物质中均有电子