成才之路2016_2017学年高中物理第18章原子结构第1节电子的发现课件

答案：(1)带负电
(2)垂直纸面向外
解析：(1)阴极射线在电场中向下偏转，说明射线带负电。 (2)要使带负电的阴极射线向上偏转，根据左手定则可知，
需加垂直纸面向外的磁场。
二、电子电荷量的测定
1．电子的电荷量 1910年美国物理学家密立根通过著名的“油滴实验”简练
精确地测定了电子的电量。电子电荷的现代值为 e＝1.602×10
特别提醒：
密立根的“油滴实验”中易忽视带电油滴的重力，从而使
问题无从下手，象油滴、尘埃、小颗粒、小球等宏观物体除特 别说明外都要考虑重力。
密立根用喷雾的方法获得了带电液滴，然后把这些带有不 同电荷量和质量的液滴置于电场中，通过电场力和重力平衡的 方法最终测得了带电液滴带的电荷量。某次测量中，他得到了 如下数据，则可得出结论为：________。 导学号 96140244
1 答案：(1) πρD3g 6v1
ρπD3gdv1＋v2 (2) 6Uv1
如图，在 A 板上方用喷雾器将细油滴喷出，若干油滴从板 上的一个小孔中落下，喷出的油滴因摩擦而带负电。已知 A、 B 板间电压为 U，间距为 d 时，油滴恰好静止。撤去电场后油 滴徐徐下落，最后测出油滴以速度 v 匀速运动，已知空气阻力 正比于速度： f ＝ kv ，则油滴所带的电荷量 q ＝ ________ 。 导学号 96140248
(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。
如图所示为汤姆孙的气体放电管。 导学号 96140243
(1)在金属板 D1、D2 之间加上如图所示的电场时，发现阴 极射线向下偏转，说明它带什么性质的电荷？ (2)在金属板 D1、D2 之间单独加哪个方向的磁场，可以让 阴极射线向上偏转？
－19C。
2．电子电荷量的测定 (1)密立根实验的原理 a．如图所示，两块平行放置的水平金属板 A、B与电源相 连接，使 A板带正电， B 板带负电。从喷雾器喷嘴喷出的小油
滴经上面的金属板中间的小孔，落到两板之间的匀强电场中。
b．小油滴由于摩擦而带负电，调节 A、B 两板间的电压， 可以使小油滴静止在两板之间，此时电场力和重力平衡即 mg mg ＝Eq，则电荷的电量 q＝ E 。 他测定了数千个带电油滴的电量，发现这些电量都是某个 最小电量的整数部，这个最小的电量就是电子的电量。 (2)密立根实验更重要的发现是：电荷是量子化的，即任何 电荷的电荷量只能是元电荷 e 的整数倍，并求得了元电荷即电 子或质子所带的电荷量 e。
基本 的物质单元。 是比原子更_____ 2．密立根“油滴实验” 电子电荷量 (1)精确测定_______________ 。
量子化 的。 (2)电荷是__________
3．电子的有关常量 电子的电量：
1.602×10－19 e＝_______________C
根据比荷，计算出电子的质量为
－31 9.1 × 10 m＝_______________kg
其次实验得 q 的测量值见下表(单位：10－19C) 6.41
kv 答案： E
8.01
9.65
11.23
12.83
分析这些数据可知：___________________________。
油滴的带电荷量是 1.6×10－19C 的整数倍，故
电荷的最小电荷量为 1.6×10－19C
解析：mg－Eq＝0，mg－kv＝0，解得 q＝kv/E。油滴的 带电荷量是 1.6×10 1.6×10
19 q3 1.6×10 e ＝1.6×10－19＝1
－ －19 4.82 × 10 q4 e ＝ 1.6×10－19 ＝3
得出结论：电荷是量子化的，电荷的电荷量都是元电荷 e 的整数倍。
三、带电粒子比荷的测定
1．电荷量的量子化 带电体所带电荷量具有量子化，即任何带电体所带电荷量
只能是电子电荷量的整数倍，即q＝ne(n为自然数)。
体验科学思想、方法的重要性和科学家的崇高科 学精神
课堂情景切入
1858年，德国科学家普里克发现了阴极射线，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称为
阴极射线，阴极射线究竟是什么？是原子？还是更小的物质微
粒？
知识自主梳理
阴极射线 1．演示实验 阴极 ，接感 如图所示，真空玻璃管中 K 是金属板制成的 _____ 阳极 ，接感应线圈的正 应线圈的负极， A 是金属环制成的 _____ 近万伏 的高电压加在两个 极，接通电源后，感应线圈产生的________ 电极之间。可观察管端玻璃壁上亮度的变化。
8U 答案： 2 2 Ba
如图所示， 电子以初速度 v0 从 O 点进 入长为 l、板间距离为 d、电势差为 U 的平 行板电容器中，出电场时打在屏上 P 点， 经测量 O′P 距离为 Y0，求电子的比荷。 导学号 96140250
2dY0v2 0 答案： Ul2
解析：由于电子在电场中做类平抛运动，沿电场线方向做 初速度为零的匀加速直线运动，满足 U e 1 2 1 d l 2 eU2l2 Y0＝ at ＝ m ( ) ＝ ， 2 2 v0 2dmv2 0
电子的发现 1．汤姆孙的探究方法 (1)让阴极射线分别通过电场或磁场，根据偏转现象，证明 带负电 的粒子流并求出了其比荷。 它是__________ 比荷 的数值都相同，是 (2)换用不同的阴极做实验，所得_____ 两千 倍。证明这种粒子是构成各种物质的共 氢离子比荷的近 _____ 同成分。
(3)进一步研究新现象，不论是由于正离子的轰击，紫外光 的照射，金属受热还是放射性物质的自发辐射，都能发射同样 带电粒子 ——电子。由此可见，电子是原子的__________ 组成部分 ， 的__________
解析：(1)油滴速度为 v1 时所受阻力 f1＝kv1，油滴向下匀 速运动时，重力与阻力平衡，有 f1＝mg 1 1 3 m＝ρV＝ πρD ，则 k＝ πρD3g 6 6v1
(2)设油滴所带电荷量为 q，油滴受到的电场力为 U F 电＝qE＝q d 油滴向上匀速运动时，阻力向下，油滴受力平衡，则 U kv2＋mg＝q d ρπD3gdv1＋v2 油滴所带电荷量为 q＝ 。 6Uv1
mp 1836 质子质量与电子质量的比值为m ＝________ e
4．电子发现的重大意义 电子是人类发现的第一个比原子小的粒子。电子的发现， 不可再分 的传统观念，使人们认识到原子不是组 打破了原子__________ 最小 微粒，原子本身也有内部_____ 结构 。从此，原子物 成物质的_____ 理学飞速发展，人们对物质结构的认识进入了一个新时代。
成才之路 ·物理
人教版 ·选修3-5
路漫漫其修远兮 吾将上下而求索
第十八章 原子结构
第十八章
第一节 电子的发现
1
学习目标定位
2
课堂情景切入
5
考点题型设计
3
知识自主梳理
6
易错案例剖析
4
重点难点突破
7
课 时 作 业
学习目标定位
※
了解电子发现的过程及辉光放电现象
※
※
知道电子的概念及电子的电荷的数值及质量
带正电，下板带负电，两板间的电压为U时，带电油滴恰好能
以速度v2竖直向上匀速运动。已知油滴在极板间运动时所受气 体阻力的大小与其速率成正比，油滴密度为ρ，
已测量出油滴的直径为 D(油滴可看做球体， 球体体积公式 V＝ 1 3 πD )，重力加速度为 g。 导学号 96140247 6
(1) 设 油 滴 受 到 气 体 的 阻力f＝kv，其中k为阻力系 数，求k的大小； (2) 求 油 滴 所 带 电 荷 量。
－19 － 19
C 的整数倍，故电荷的最小电荷量为
C。
探究电子的比荷
如图所示为测量某种离子的 比荷的装置。 让中性气体分子进入电离室 A， 在那里被电离成离子。这些离子从电离室的 小孔飘出，从缝 S1 进入加速电场被加速，然 后让离子从缝 S2 垂直进入匀强磁场， 最后打 在底片上的 P 点。 已知加速电压为 U， 磁场的磁感应强度为 B， 缝 S2 与 P 之间的距离为 a， 离子从缝 S1 进入电场时的速度不计。 q 求该离子的比荷m。 导学号 96140249
易错分析：将阴极射线方向(即电子运动方向)误当作电流
电子电荷量的测定 如图所示为美国物理学家密立根测量油滴所带
电荷量装置的截面图，两块水平放置的金属板间距为 d。油滴
从喷雾器的喷嘴喷出时，由于与喷嘴摩擦而带负电。油滴散布 在油滴室中，在重力作用下，少数油滴通过上面金属板的小孔 进入平行金属板间，当平行金属板间不加电压时，由于受到气 体阻力的作用，油滴最终以速度v1竖直向下匀速运动；当上板
2 e 2dY0v0 则 m＝ 。 Ul2
易错案例剖析
易错点：电流方向与电荷运动方向混淆而判断错误 案例：阴极射线从射线管中的阴极 发出， 在其间的高电压下加速飞向阳极， 如图所示，若要使射线向上偏转，所加磁场的方向应为 导学号 96140251 ( ) B．平行于纸面向上 D．垂直于纸面向里
A．平行于纸面向左 C．垂直于纸面向外
考点题型设计
பைடு நூலகம்
对阴极射线的理解
关于阴极射线的性质，下列判断正确的是 导学号 96140245 ( )
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 A、 C 正确。
重点难点突破
一、对阴极射线的理解
1．阴极射线的含义 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