人教版高中物理选修3 5 181 电子的发现课件
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《电子的发现》人教版高二物理选修3-5PPT课件
MENTAL HEALTH COUNSELING PPT
讲解人： 时间：2020.5.20
MENTAL HEALTH COUNSELING PPT
讲解人： 时间：2020.5.20
课堂导入
电容器是电气设备中的一种很重要的元件，在电子技术和电工技术中有 很重要的应用
一：电容器构造及工作过程
电容器从外形上来看有很多种，有方的,扁的，圆柱型的
一：电容器构造及工作过程
【探究一：电容器构造及工作过程】
4.物理意义：电容是一个反映电容器容纳电荷本领大小的物理量。
三：影响平行板电容器电容的因素
三：影响平行板电容器电容的因素
保持Q不变，改变d
三：影响平行板电容器电容的因素
【实验结论】：充电后保持Q不变
①保持d和ε不变，减小两板的正对面积Ｓ，则Ｕ↑ ②保持Ｓ和ε不变，减小两板的间距d ，则Ｕ ③保持d和Ｓ不变，在板间插入电介质，使ε↑，则Ｕ
被击穿，这个电压称为击穿电压。 电容器正常工作时两极板上的最大电压，称为额定电压。
额定电压比击穿电 压低
外壳上标的电压是额定电 压
典型案例
【典例1】.某一电容器，当带电量为4×10-6C时，两极板间的电势差为20V，求 （1）电容器的电容。 （2）当所带电量减半时，电容器的电容为多少。 （3）如果电容器不带电呢？
低压气体放电管阴极发出一种射线。
阴极射线的本质是什么? 怎样区分?
演示阴极射线
一、电子的发现
1.认识实验装置的作用，分析阴极射线的运动情况。
D1
实验装置
k AB
（1）K、A部分产生阴极射线
D
（2）A、B只让水平运动的阴极射线通过
2
（3）D1、D2之间加电场或磁场检测阴极射线是否带电
讲解人： 时间：2020.5.20
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课堂导入
电容器是电气设备中的一种很重要的元件，在电子技术和电工技术中有 很重要的应用
一：电容器构造及工作过程
电容器从外形上来看有很多种，有方的,扁的，圆柱型的
一：电容器构造及工作过程
【探究一：电容器构造及工作过程】
4.物理意义：电容是一个反映电容器容纳电荷本领大小的物理量。
三：影响平行板电容器电容的因素
三：影响平行板电容器电容的因素
保持Q不变，改变d
三：影响平行板电容器电容的因素
【实验结论】：充电后保持Q不变
①保持d和ε不变，减小两板的正对面积Ｓ，则Ｕ↑ ②保持Ｓ和ε不变，减小两板的间距d ，则Ｕ ③保持d和Ｓ不变，在板间插入电介质，使ε↑，则Ｕ
被击穿，这个电压称为击穿电压。 电容器正常工作时两极板上的最大电压，称为额定电压。
额定电压比击穿电 压低
外壳上标的电压是额定电 压
典型案例
【典例1】.某一电容器，当带电量为4×10-6C时，两极板间的电势差为20V，求 （1）电容器的电容。 （2）当所带电量减半时，电容器的电容为多少。 （3）如果电容器不带电呢？
低压气体放电管阴极发出一种射线。
阴极射线的本质是什么? 怎样区分?
演示阴极射线
一、电子的发现
1.认识实验装置的作用，分析阴极射线的运动情况。
D1
实验装置
k AB
（1）K、A部分产生阴极射线
D
（2）A、B只让水平运动的阴极射线通过
2
（3）D1、D2之间加电场或磁场检测阴极射线是否带电
人教版高中物理选修3-5课件：18-1 电子的发现(共51张PPT)
4．密立根油滴实验取得了哪些成就？ 提示：1913 年美国科学家密立根通过“油滴实验”精确测 定了电子电荷量，目前测定的元电荷的电荷量是 e＝ 1.602176462(63)×10 C. 该实验还发现：电荷是量子化的，即任何电荷只能是电子电 荷量(元电荷)e 的整数倍． 由比荷及 e 的数值确定电子的静质量为 me＝9.109×10－31 kg.
1．汤姆孙对阴极射线的探究 (1)让阴极射线分别通过电场或磁场，根据 偏转 现象，证明 它是 带负电 的粒子流并求出了其比荷． (2)换用不同材料的阴极做实验，所得粒子的 比荷数值 相 同，是氢离子比荷的近两千倍． (3)结论：粒子带 负电 ，其电荷量的大小与 氢离子 大致相 同，而质量远小于氢离子的质量，后来组成阴极射线的粒子被称 为 电子 ．
2．比荷(或电荷量)的测定 根据电场、磁场对电子 (带电粒子 )的偏转测量比荷(或电荷 量)，分以下两步：
(1)让粒子通过正交的电磁场(如图)，让其做直线运动，根据 E 二力平衡，即 F 洛＝F 电(Bqv＝qE)得到粒子的运动速度 v＝B.
(2)在其他条件不变的情况下，撤去电场(如图)，保留磁场让 mv 2 粒子单纯地在磁场中运动， 由洛伦兹力提供向心力即 Bqv＝ r ， v2 根据轨迹偏转情况， 由几何知识求出其半径 r， 则由 qvB＝m r 得 q v E m＝Br＝B2r.
提示：带电微粒在电场中受到电场力的作用，能够发生电偏 转，同样在磁场中受到洛伦兹力的作用，能够发生磁偏转．若阴 极射线是带电微粒，则加上合适的电场或磁场后会发生偏转；若 阴极射线是电磁波， 则在任何情况下加上电场或磁场都不会发生 偏转．
2．如何判断阴极射线的带电性质？ 提示：方法一：在阴极射线所经区域加上电场，通过打在荧 光屏上的亮点的位置变化和电场的情况确定带电的性质． 方法二：在阴极射线所经区域加一磁场，根据荧光屏上亮点 位置的变化和左手定则确定带电的性质． 3．元电荷就是单位电荷，就是电子，对吗？ 提示：元电荷是最小的电荷量单元，但并不是说电子就是元 电荷．
人教版高中物理选修3-5课件18.1电子的发现课件
解析:阴极射线带负电,在竖直向上的匀强电场中受向下的静电力作用,
将向下偏转;要使阴极射线不偏转,应使其再受一竖直向上的洛伦兹力
与库仑力平衡,由左手定则可判断磁场方向垂直纸面向外。
答案:带负电的粒子流(高速电子流)。 这个问题曾引起了物理学界一场大争论。法国物理学家大多认为 阴极射线是一种电磁波(以太波),英国的物理学家则认为是一种带电粒 子流,这一争论持续了二十年,促使许多物理学家进行了很有意义的实 验,推动了物理学的发展,这场争论最后由 J.J.汤姆孙解决了,他用实验表 明阴极射线就是带负电的粒子流。
3.教材思考与讨论栏目中,电子比荷的测定:
(1)在 D1、D2 间加电场后射线偏到 P2,由电场方向知,该射线带负电。 (2)在 D1、D2 间又加一磁场,电场与磁场垂直,让射线恰好不偏转, 该过程中射线受两个作用力:电场力和磁场力,两个力平衡,qvB=qE,得 v=������������。 (3)撤去电场,只保留磁场,得射线做圆周运动,轨道半径为 r,根据洛 伦兹力充当向心力:qvB=m������������2,得出:������������ = ������������������。 两式联立得:������������ = ���������2���r。
2.关于电荷量,下列说法中正确的是( ) A.物体所带电荷量可以是任意值 B.物体所带电荷量只能是某些值 C.物体所带电荷量的最小值为 1.6×10-19C D.一个物体带 1.6×10-9C 的正电荷,这是它失去了 1.0×1010 个电子的缘 故 答案:BCD 解析:电荷量是量子化的,即物体的带电荷量只能是某一最小电荷量的 整数倍,这一最小电荷量是 1.6×10-19C,A 错误,B、C 正确;物体带正电,
重点难点
【新人教版】高中物理选修3-5《181+电子的发现》(共28张PPT)
2．荧光的产生：玻璃管内气体接近真空，辉 光消失，却在阴极孔外玻管壁上观察到荧光，
并且能使不透明物体产生阴影，后来认定产生
这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．
3．阴极射线的应用：如示波管、电视显像管 、电子显微镜，高速的阴极射线打在某些金属 靶上能产生X射线，还能用于研究物质晶体结 构，直接用于切割、熔化、焊接等．
电子是原子的组成部分，是比原子更基本的物 质单元，电子的电荷量约为___1_.6_×__1_0_－__19__C， 电子的质量约为___9_._1_×__1_0_－_3_1 __kg.任何带电体 所带电量只能是电子电量的__整__数__倍__．
核心要点突破
一、发现阴极射线的过程 1．辉光放电现象 (1)放电管若有稀薄气体，在放电管两极加上高 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，辉光现象消失． (2)辉光放电的应用：利用其发光效应(如霓虹灯、 日光灯)以及正常辉光放电的稳压效应(如氖稳 压管)．
数倍． 答案：带电荷量都为e的整数倍
油滴编 号
电荷量 /C
1
2
3
6.41×10 9.70×1 1.6×10
－19
0－19
－19
4
4.82×10
－19
解析：由表中电荷量一栏中的数据可以看出， 6.41×10－19大约为1.6×10－19的4倍，9.70×10 － 19 大 约 为 1.6×10 － 19 的 6 倍 ， 1.6×10 － 19 为 1.6×10－19的1倍，4.82×10－19约为1.6×10－19 的3倍．故可以得出油滴的带电荷量都为e的整
偏转 解析：选BD.阴极射线是在真空管中由阴极发出 的电子流，B正确，C错．电子可被电场、磁场偏 转，D正确．
高中物理 18.1 电子的发现 新人教版选修3-5
R m BR
感应强度B、带电粒子的初速度v和偏转半径R即可. (2)利用电偏转测比荷，偏转量 y1 2at21 2 ·m q U d(L v)2,故 m q2 U y d L v 22. 所以在偏转电场U、d、L已知时，只需测量v和y即可.
ppt课件
【典例】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，两极板上最多 能加多大电压？
2
m
轨迹如图所示.
设圆周半径为R，在三角形Ode中，
有 L R 2 （ L ） 2 R 2 ， 整 理 得 ： R 5 L
2
8
洛伦兹力充当向心力：qvB m v2
R
联立上述方程，解得
q m
128U 25B2L2
.
ppt课件
【规律方法】
测比荷的方法
测量带电粒子的比荷，常见的测量方法有两种：
(1)利用磁偏转测比荷，由 qvBmv2得q v， 只需知道磁
ppt课件
【解题指导】解答本题应明确以下三点: (1)电子在加速电场中，可由动能定理求出粒子进入偏转电场 的初速度. (2)电子在偏转电场中做类平抛运动，即水平方向上做匀速运 动，竖直方向做匀加速运动. (3)粒子恰好能飞出极板与恰不能飞出极板是一临界状态，由 临界状态来确定极值.
ppt课件
【标准解答】在加速电压一定时，偏转电压U′越大，电子在极
ppt课件
2.(2011·无锡高二检测)关于空气导电性能，下列说法正确 的是( ) A.空气导电，是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的结果 B.空气能够导电，是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.空气密度变得越稀薄，越容易发出辉光
感应强度B、带电粒子的初速度v和偏转半径R即可. (2)利用电偏转测比荷，偏转量 y1 2at21 2 ·m q U d(L v)2,故 m q2 U y d L v 22. 所以在偏转电场U、d、L已知时，只需测量v和y即可.
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【典例】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，两极板上最多 能加多大电压？
2
m
轨迹如图所示.
设圆周半径为R，在三角形Ode中，
有 L R 2 （ L ） 2 R 2 ， 整 理 得 ： R 5 L
2
8
洛伦兹力充当向心力：qvB m v2
R
联立上述方程，解得
q m
128U 25B2L2
.
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【规律方法】
测比荷的方法
测量带电粒子的比荷，常见的测量方法有两种：
(1)利用磁偏转测比荷，由 qvBmv2得q v， 只需知道磁
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【解题指导】解答本题应明确以下三点: (1)电子在加速电场中，可由动能定理求出粒子进入偏转电场 的初速度. (2)电子在偏转电场中做类平抛运动，即水平方向上做匀速运 动，竖直方向做匀加速运动. (3)粒子恰好能飞出极板与恰不能飞出极板是一临界状态，由 临界状态来确定极值.
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【标准解答】在加速电压一定时，偏转电压U′越大，电子在极
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2.(2011·无锡高二检测)关于空气导电性能，下列说法正确 的是( ) A.空气导电，是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的结果 B.空气能够导电，是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.空气密度变得越稀薄，越容易发出辉光
高中物理人教版选修35《18.1电子的发现》(共15张PPT)
13、He who seize the right moment, is the right man.谁把握机遇，谁就心想事成。2021/9/62021/9/62021/9/62021/9/69/6/2021 14、谁要是自己还没有发展培养和教育好，他就不能发展培养和教育别人。2021年9月6日星期一2021/9/62021/9/62021/9/6 15、一年之计，莫如树谷；十年之计，莫如树木；终身之计，莫如树人。2021年9月2021/9/62021/9/62021/9/69/6/2021 16、教学的目的是培养学生自己学习，自己研究，用自己的头脑来想，用自己的眼睛看，用自己的手来做这种精神。2021/9/62021/9/6September 6, 2021 17、儿童是中心，教育的措施便围绕他们而组织起来。2021/9/62021/9/62021/9/62021/9/6
实验结论：电子是原子的组成部分，是比原子更基本的 物质单元。
J.J 汤姆孙(英国) 1857～1940
1889年4月30日，J.J.汤姆 孙正式宣布发现电子;
电子的发现，结束了关于 阴极射线本质的争论;
从此，人类意识到，原子 并不是组成物质的最小单位， 探索原子结构的序幕由此拉开 ……
由于J.J.汤姆生的杰出贡 献，1906年他获得诺贝尔物理 学奖。
You have to believe in yourself. That's the secret of success. 人必须相信自己，这是成功的秘诀。
2.运动分析 （1）未加电场和磁场时；
D1
-
k AB
p1 P2
+
D2
阴极射线不受力，做匀速直线运动到P1 （2）加电场、未加磁场
阴极射线只受电场力，做类平抛运动；
实验结论：电子是原子的组成部分，是比原子更基本的 物质单元。
J.J 汤姆孙(英国) 1857～1940
1889年4月30日，J.J.汤姆 孙正式宣布发现电子;
电子的发现，结束了关于 阴极射线本质的争论;
从此，人类意识到，原子 并不是组成物质的最小单位， 探索原子结构的序幕由此拉开 ……
由于J.J.汤姆生的杰出贡 献，1906年他获得诺贝尔物理 学奖。
You have to believe in yourself. That's the secret of success. 人必须相信自己，这是成功的秘诀。
2.运动分析 （1）未加电场和磁场时；
D1
-
k AB
p1 P2
+
D2
阴极射线不受力，做匀速直线运动到P1 （2）加电场、未加磁场
阴极射线只受电场力，做类平抛运动；
人教版高中物理选修35 第18章 第1节 电子的发现(共23张PPT)
O
r d
r
2
.qVB. . . . . ...... ...... . V. . . . . d . . . . . .B ......
L
V=E/B
qvB = m v2 r
q m
=
E B2r
r = L2 +d 2 d
b、带电粒子在电场中的偏转模型
－－－－－－－－E－
O
d
V
＋qE＋＋＋＋＋＋＋＋ y
1889年4月30日，J.J.汤姆孙正式 宣布发现电子;
电子的发现，结束了关于阴极射线 本质的争论;
从此，人类意识到，原子并不是组 成物质的最小单位，探索原子结构的 序幕由此拉开……
由于J.J.汤姆孙的杰出贡献，1906 年他获得诺贝尔物理学奖。
密立根油滴实验
)美国( 密立根
Robert likan 年1953年～1868
• 3、Patience is bitter, but its fruit is sweet. (Jean Jacques Rousseau , French thinker)忍耐是痛苦的，但它的果实是甜蜜的。10:516.17.202110:516.17.202110:5110:51:196.17.202110:516.17.2021
•
10、阅读一切好书如同和过去最杰出 的人谈 话。2021/8/112021/8/112021/8/118/11/2021 10:21:57 AM
•
11、一个好的教师，是一个懂得心理 学和教 育学的 人。2021/8/112021/8/112021/8/11Aug-2111- Aug-21
•
12、要记住，你不仅是教课的教师， 也是学 生的教 育者， 生活的 导师和 道德的 引路人 。2021/8/112021/8/112021/8/11Wednesday, August 11, 2021
人教版高中物理选修3-5课件： 18.1 电子的发现 (共23张PPT)
1876年，德国物理学家戈德斯坦认为管壁上的荧光 是由于玻璃受到阴极发出的某种射线的撞击而引起的， 并把这种未知射线称之为阴极射线。
历史上的两种观点的辩论
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。
粒子说 代表人物，J.J.汤姆孙。认为这种 射线的本质是一种高速粒子流。
思考与讨论 根据带电粒子在电场、磁场中的运动规律，哪些
电子
原子核
金属原子
问题与练习解答：
1、汤姆孙是怎样发现电子的?
解： 汤姆逊根据阴极射线在电场和磁场中的偏转现象， 确定了其本质是带负电的粒子流并求出了这种粒子的比 荷；
进一步的实验发现，不同物质做成的阴极发出的射 线的粒子都有相同的比荷，说明这种带电粒子是构成物 质的共同成分；
用这种粒子的比荷与氢离子比荷比较，并用实验测 出了这种粒子的电荷量与氢离子电荷量相同，质量又比 氢原子的质量小得多。根据这些，汤姆逊发现了电子。
18.1电子的发现
在欣赏这美丽的灯光时，你何曾意识到，这 里发光的多是通电后的气体？
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。19 世纪末，在对 气体放电现象的研究中，科学家发现了电子。从而 得出：原子是可以分割的，是由更小的微粒组成的。 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。
电磁波的发现者赫兹是“阴极射线是电磁波”观点的支持者。
他也曾在阴极射线管中施加垂直于阴极射线的电场，但是没有看 到偏转。因此，他认为阴极射线是不带电的。其实这是由于管中 真空度不高造成的。汤姆孙在重复赫兹的这个实验时，起初也看 不到偏转。后经仔细分析，发现了问题，于是改善真空条件，终 于如愿以偿。
历史上的两种观点的辩论
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。
粒子说 代表人物，J.J.汤姆孙。认为这种 射线的本质是一种高速粒子流。
思考与讨论 根据带电粒子在电场、磁场中的运动规律，哪些
电子
原子核
金属原子
问题与练习解答：
1、汤姆孙是怎样发现电子的?
解： 汤姆逊根据阴极射线在电场和磁场中的偏转现象， 确定了其本质是带负电的粒子流并求出了这种粒子的比 荷；
进一步的实验发现，不同物质做成的阴极发出的射 线的粒子都有相同的比荷，说明这种带电粒子是构成物 质的共同成分；
用这种粒子的比荷与氢离子比荷比较，并用实验测 出了这种粒子的电荷量与氢离子电荷量相同，质量又比 氢原子的质量小得多。根据这些，汤姆逊发现了电子。
18.1电子的发现
在欣赏这美丽的灯光时，你何曾意识到，这 里发光的多是通电后的气体？
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。19 世纪末，在对 气体放电现象的研究中，科学家发现了电子。从而 得出：原子是可以分割的，是由更小的微粒组成的。 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。
电磁波的发现者赫兹是“阴极射线是电磁波”观点的支持者。
他也曾在阴极射线管中施加垂直于阴极射线的电场，但是没有看 到偏转。因此，他认为阴极射线是不带电的。其实这是由于管中 真空度不高造成的。汤姆孙在重复赫兹的这个实验时，起初也看 不到偏转。后经仔细分析，发现了问题，于是改善真空条件，终 于如愿以偿。
人教版高中物理选修3-5《18.1电子的发现》课件
三、阴极射线的本质
1、阴极射线的本质是电子。
2、电子是原子的组成部分，是比原子更基本的物质单元。
3、电子的电荷量与氢离子的电荷量相同。
发现电子以后，汤姆孙进一步研究又发现了许多新现象：
正离子的轰击 金属受热
紫外线照射
阴极射线 热离子流 光电流
电子
放射性物质
β射线
赫兹 H.Rudolf Hertz
四、电子的电量和质量
1、电量：e=1.60217733×10－19 C（现代值） e=1.6×10－19 C （近似值）
二、电子发现的起因
19世纪也是电磁学大发展的时期, 电气照明吸引了许多科学 家的注意。人们竞相研究与低压气体放电现象有关的问题。
早在1858年，德国物理学家普吕克尔利用气体放电管研究 气体放电时发现一种奇特的现象：在玻璃管壁上看到淡淡的荧 光及管中物体在玻璃壁上的影子。
1876年德国物理学家戈德斯坦研究后认为：管壁上的荧光 是受到阴极发出的某种射线撞击而引起的，因此命名为阴极射 线。
物理选修3-5 第十八章 原子的结构
18.1 电子的发现
科学靠两条腿走路，一是理论，一是实验。有时一条腿走在 前面，有时另一条腿走在前面。但只有使用两条腿，才能前进。
————密立根
学习目标：
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含的科学方法。 3、知道电荷是量子化的，即任何电荷只能是e的
对阴极射线的本质存在两种观点的原因（阅读）
有的物理学家用点状的阴极发出阴极射线，并在阴极和阳极之间 放置障碍物进行试验，在产生荧光的管壁上就出现障碍物清晰的影子， 证明了阴极射线是直线传播的，并且根据阴极射线在磁场中偏转的事 实，提出阴极射线是由带电的“微粒”组成的假说。
1、阴极射线的本质是电子。
2、电子是原子的组成部分，是比原子更基本的物质单元。
3、电子的电荷量与氢离子的电荷量相同。
发现电子以后，汤姆孙进一步研究又发现了许多新现象：
正离子的轰击 金属受热
紫外线照射
阴极射线 热离子流 光电流
电子
放射性物质
β射线
赫兹 H.Rudolf Hertz
四、电子的电量和质量
1、电量：e=1.60217733×10－19 C（现代值） e=1.6×10－19 C （近似值）
二、电子发现的起因
19世纪也是电磁学大发展的时期, 电气照明吸引了许多科学 家的注意。人们竞相研究与低压气体放电现象有关的问题。
早在1858年，德国物理学家普吕克尔利用气体放电管研究 气体放电时发现一种奇特的现象：在玻璃管壁上看到淡淡的荧 光及管中物体在玻璃壁上的影子。
1876年德国物理学家戈德斯坦研究后认为：管壁上的荧光 是受到阴极发出的某种射线撞击而引起的，因此命名为阴极射 线。
物理选修3-5 第十八章 原子的结构
18.1 电子的发现
科学靠两条腿走路，一是理论，一是实验。有时一条腿走在 前面，有时另一条腿走在前面。但只有使用两条腿，才能前进。
————密立根
学习目标：
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含的科学方法。 3、知道电荷是量子化的，即任何电荷只能是e的
对阴极射线的本质存在两种观点的原因（阅读）
有的物理学家用点状的阴极发出阴极射线，并在阴极和阳极之间 放置障碍物进行试验，在产生荧光的管壁上就出现障碍物清晰的影子， 证明了阴极射线是直线传播的，并且根据阴极射线在磁场中偏转的事 实，提出阴极射线是由带电的“微粒”组成的假说。
高级中学人教版高中物理选修35课件：18.1电子的发现+(共45张)
•1、所有高尚教育的课程表里都不能没有各种形式的跳舞：用脚跳舞，用思想跳舞，用言语跳舞，不用说，还需用笔跳舞。 •2、一切真理要由学生自己获得，或由他们重新发现，至少由他们重建。 •3、教育始于母亲膝下，孩童耳听一言一语，均影响其性格的形成。 •4、好的教师是让学生发现真理，而不只是传授知识。 •5、数学教学要“淡化形式，注重实质.
密立根油滴实验
密立根油滴实验的原理图
密立根测量出电子的电量
e1.60 1 2 1 0 2 C 9
根据荷质比，可以精确地计算出电子的质量
m9.109 1 4 0 3k 1 g
课堂小结
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。当 在平行极板上加一电场，发现阴极射线打在 荧光屏上的位置向下偏，则可判定，阴极射 线带有负电荷。
阴极射线管
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。
vx=E/B=U/Bd （2）只加电场时，到达极板有边缘时，电
子y 在1竖直1方ay向t2飞行1F 的y距(离l)为21qU 2 l 2 2mvx 2mxd 2 v
电子在竖直方向上的速度为
vy ayt 1qU2l 2mdxv
电子飞出极板到达p点时，在竖直方向上经 过的距离为
第十八章原子结构
教学目标
1、知识与技能
了解阴极射线及电子发现的过程 知道汤姆孙研究阴极射线发现电子 的实验及理论推导
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6
思考与讨论 根据带电粒子在电场、磁场中的运动规律，哪些
方法可以判断运动的带电粒子所带电荷的正负号 ?
答 带电粒子垂直于电场线或磁感线进入电场 （磁场），根据它们在场区内运动的偏转情况 进行判定。
7
二、电子的发现
英国物理学家 汤姆孙认为阴极
射线是带电粒子流。为了证实这点， 从1890年起他进行了一系列实验研
究。
?+ 汤姆孙的气体放_电? 管的示意图
D1
p3
_
p1
k AB
D2
P2
?
①K产生阴极射线； +
②A、B形成一束细细射线； ③D1、D2之间加电场或磁场检测阴极射线是否带电和带电
性质；
④荧光屏显示阴极射线到达的位置，对阴极射线的偏转做 8
定量的测定。
思考与讨论
带电粒子的电荷量与其量之比一比荷q/m ，是一个重要的 物理量。根据带电粒子在电场和磁场中受力的情况，可以得出 它的比荷。假设你是当年“阴极射线是带电微粒”观点的支持者 ，请你依照下面的提示，思考计算阴极射线微粒的比荷的方法。
me ? 9.1094 ? 10?31 kg
质子质量与电子质量的比值 :
mp/me=183 6
15
科学足迹
可不学习这张ppt
电子发现的前夜
从普吕克尔首次观察到阴极射线到汤姆孙确认电子的存在， 其间经历了近40年，这期间对阴板射线的研究并未间断，甚至有 人也测出了组成阴极射线微粒的比荷，但是谁都不敢承认还有比 原子更小的粒子，因而错过了发现电子的良机。
电磁波的发现者赫兹是“阴极射线是电磁波”观点的支持者。
他也曾在阴极射线管中施加垂直于阴极射线的电场，但是没有看 到偏转。因此，他认为阴极射线是不带电的。其实这是由于管中 真空度不高造成的。汤姆孙在重复赫兹的这个实验时，起初也看 不到偏转。后经仔细分析，发现了问题，于是改善真空条件，终 于如愿以偿。
赫兹和他的学生还观察到，阴极射线微粒比原子还小。但是 他们不相信。。。
16
思考与讨论
电子的发现使人们认识到原子不是组成物质的最小微粒，原 子本身也具有结构。通常情况下，物质是不带电的，因此，原子 应该是电中性的。然而，既然电子是带负电的、质量又很小，那 么，原子中一定还有带正电的部分，它具有大部分的原子质量。
原子中带正电的部分以及带负电的电子可能是如何分布的?
下节课，再讲！
两块金属板之间的区域再施加一个大小合适、方向垂直于纸面的
磁场。这个磁场B应该向纸外还是向纸内?写出此时每个阴板射线
微粒(质量为m、速度为v)受到的洛伦兹力和库仑力。两个力之间
应该有什么关系?
屏
幕
?
mq
?0
P1
?
P2
垂直纸面向外
当满足条件 q?B = qE 时，阴极射线不发生偏转。
10
思考与讨论
3、根据以上关系求出阴极射线的速度的表达式。由于金
变形
屏 幕
q? v ? E m rB rB 12
电场和磁场中的 偏转
不同材料比荷的 数值是相等的
正离子的轰击 金属受热 紫外线的照射 放射性物质自发辐射
带负电的
物质的共 有成分
电子
阴极射线 热离子流 光电流 β射线
发射相同 的带电粒 子
13
由此可见电子是原子的组成部分，是比原子 更基本的物质单元。
1、当图中金属板D1、D2之间未加电场时，射线不偏转、射在 上P1点。按照图示方向施加电场E之后，射线发生偏转并射到 屏上P2点。 由此推断，阴极射线带有什么性质的电荷?
+?
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k AB
_? D1 D2
带
p3 p1
负
P2
电
?
+
同斥异吸
9
思考与讨论
2、为了抵消阴极射线的偏转，使它从 P2点回到P1，需要在
方向与射线运动方向垂直，阴极射线在 D1，D2之间有磁场的
区域会形成一个半径为r 的圆弧，使得阴极射线落在屏的 P3点 。此时，组成阴极射线的粒子做圆周运动的向心力是洛伦兹
力。
半径r可以通过P3点的位置及放电管的几何参数算出，同样按 己知量处理。 这些提示，原则上可以写出比荷的表达式了。
P3
?0
qvB ? m v2 r
电子
原子核
金属原子
阴极射线是带负电的电子流。
14
电子电荷的精确测定是在 1909-1913 年间由密立根 通过著名的 “油滴实验” 做出的。电子电荷的现代值 为
e ? 1.6022 ? 10?19 C
密立根实验更重要的发现是 :电荷是量子化的 ，即 任何带电体的电荷只能是 e的整数倍。从实验测到的 比荷及e的数值，可以确定电子的质量为 :
电子
原子核
金属原子
17
问题与练习解答：
1、汤姆孙是怎样发现电子的 ?
解： 汤姆逊根据阴极射线在 电场和磁场中的偏转现象 ， 确定了其本质是带负电的粒子流并求出了这种粒子的比 荷；
3
演示
真空玻璃管中K是金属板制成的阴极，A是金属环制成的阳 极;把它们分别连接在感应圈的负极和正极上。管中十字状物体 是个金属片。接通电源时，感应圈产生的近万伏的高电压加在 两个电极之间，观察管端玻璃壁上亮度的变化。
实验现象：看到十字架的影子。 结论：说明有光照射。
4Leabharlann 一、阴极射线早在1858 年，德国物理学家普吕克尔就发现了 气体导电时的辉光放电现象。
1876年，德国物理学家戈德斯坦认为管壁上的荧光 是由于玻璃受到阴极发出的某种射线的撞击而引起的， 并把这种未知射线称之为 阴极射线。
5
历史上的两种观点的辩论
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。
粒子说 代表人物，J.J.汤姆孙。认为这种 射线的本质是一种高速粒子流。
属板D1、D2间的距离是已知的，两板间的电压是可测量的，所
以两板间的电场强度E是己知量。磁场由电流产生，磁感应强
度B可以由电流的大小算出，因此也按己知量处理。
屏
幕
L?
D
m q ?0
P1
?
y
P2
当满足条件 q?B = qE 时，阴极射线不发生偏转，
即?= E/B。
11
思考与讨论
4、去掉D1、D2间的电场E，只保留磁场B。由于磁场
18.1电子的发现
1
在欣赏这美丽的灯光时，你何曾意识到，这 里发光的多是通电后的气体？
2
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。 19 世纪末，在对 气体放电现象的研究中，科学家发现了电子。从而 得出：原子是可以分割的，是由更小的微粒组成的。 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。
思考与讨论 根据带电粒子在电场、磁场中的运动规律，哪些
方法可以判断运动的带电粒子所带电荷的正负号 ?
答 带电粒子垂直于电场线或磁感线进入电场 （磁场），根据它们在场区内运动的偏转情况 进行判定。
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二、电子的发现
英国物理学家 汤姆孙认为阴极
射线是带电粒子流。为了证实这点， 从1890年起他进行了一系列实验研
究。
?+ 汤姆孙的气体放_电? 管的示意图
D1
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k AB
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P2
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①K产生阴极射线； +
②A、B形成一束细细射线； ③D1、D2之间加电场或磁场检测阴极射线是否带电和带电
性质；
④荧光屏显示阴极射线到达的位置，对阴极射线的偏转做 8
定量的测定。
思考与讨论
带电粒子的电荷量与其量之比一比荷q/m ，是一个重要的 物理量。根据带电粒子在电场和磁场中受力的情况，可以得出 它的比荷。假设你是当年“阴极射线是带电微粒”观点的支持者 ，请你依照下面的提示，思考计算阴极射线微粒的比荷的方法。
me ? 9.1094 ? 10?31 kg
质子质量与电子质量的比值 :
mp/me=183 6
15
科学足迹
可不学习这张ppt
电子发现的前夜
从普吕克尔首次观察到阴极射线到汤姆孙确认电子的存在， 其间经历了近40年，这期间对阴板射线的研究并未间断，甚至有 人也测出了组成阴极射线微粒的比荷，但是谁都不敢承认还有比 原子更小的粒子，因而错过了发现电子的良机。
电磁波的发现者赫兹是“阴极射线是电磁波”观点的支持者。
他也曾在阴极射线管中施加垂直于阴极射线的电场，但是没有看 到偏转。因此，他认为阴极射线是不带电的。其实这是由于管中 真空度不高造成的。汤姆孙在重复赫兹的这个实验时，起初也看 不到偏转。后经仔细分析，发现了问题，于是改善真空条件，终 于如愿以偿。
赫兹和他的学生还观察到，阴极射线微粒比原子还小。但是 他们不相信。。。
16
思考与讨论
电子的发现使人们认识到原子不是组成物质的最小微粒，原 子本身也具有结构。通常情况下，物质是不带电的，因此，原子 应该是电中性的。然而，既然电子是带负电的、质量又很小，那 么，原子中一定还有带正电的部分，它具有大部分的原子质量。
原子中带正电的部分以及带负电的电子可能是如何分布的?
下节课，再讲！
两块金属板之间的区域再施加一个大小合适、方向垂直于纸面的
磁场。这个磁场B应该向纸外还是向纸内?写出此时每个阴板射线
微粒(质量为m、速度为v)受到的洛伦兹力和库仑力。两个力之间
应该有什么关系?
屏
幕
?
mq
?0
P1
?
P2
垂直纸面向外
当满足条件 q?B = qE 时，阴极射线不发生偏转。
10
思考与讨论
3、根据以上关系求出阴极射线的速度的表达式。由于金
变形
屏 幕
q? v ? E m rB rB 12
电场和磁场中的 偏转
不同材料比荷的 数值是相等的
正离子的轰击 金属受热 紫外线的照射 放射性物质自发辐射
带负电的
物质的共 有成分
电子
阴极射线 热离子流 光电流 β射线
发射相同 的带电粒 子
13
由此可见电子是原子的组成部分，是比原子 更基本的物质单元。
1、当图中金属板D1、D2之间未加电场时，射线不偏转、射在 上P1点。按照图示方向施加电场E之后，射线发生偏转并射到 屏上P2点。 由此推断，阴极射线带有什么性质的电荷?
+?
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k AB
_? D1 D2
带
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负
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电
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同斥异吸
9
思考与讨论
2、为了抵消阴极射线的偏转，使它从 P2点回到P1，需要在
方向与射线运动方向垂直，阴极射线在 D1，D2之间有磁场的
区域会形成一个半径为r 的圆弧，使得阴极射线落在屏的 P3点 。此时，组成阴极射线的粒子做圆周运动的向心力是洛伦兹
力。
半径r可以通过P3点的位置及放电管的几何参数算出，同样按 己知量处理。 这些提示，原则上可以写出比荷的表达式了。
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原子核
金属原子
阴极射线是带负电的电子流。
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电子电荷的精确测定是在 1909-1913 年间由密立根 通过著名的 “油滴实验” 做出的。电子电荷的现代值 为
e ? 1.6022 ? 10?19 C
密立根实验更重要的发现是 :电荷是量子化的 ，即 任何带电体的电荷只能是 e的整数倍。从实验测到的 比荷及e的数值，可以确定电子的质量为 :
电子
原子核
金属原子
17
问题与练习解答：
1、汤姆孙是怎样发现电子的 ?
解： 汤姆逊根据阴极射线在 电场和磁场中的偏转现象 ， 确定了其本质是带负电的粒子流并求出了这种粒子的比 荷；
3
演示
真空玻璃管中K是金属板制成的阴极，A是金属环制成的阳 极;把它们分别连接在感应圈的负极和正极上。管中十字状物体 是个金属片。接通电源时，感应圈产生的近万伏的高电压加在 两个电极之间，观察管端玻璃壁上亮度的变化。
实验现象：看到十字架的影子。 结论：说明有光照射。
4Leabharlann 一、阴极射线早在1858 年，德国物理学家普吕克尔就发现了 气体导电时的辉光放电现象。
1876年，德国物理学家戈德斯坦认为管壁上的荧光 是由于玻璃受到阴极发出的某种射线的撞击而引起的， 并把这种未知射线称之为 阴极射线。
5
历史上的两种观点的辩论
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。
粒子说 代表人物，J.J.汤姆孙。认为这种 射线的本质是一种高速粒子流。
属板D1、D2间的距离是已知的，两板间的电压是可测量的，所
以两板间的电场强度E是己知量。磁场由电流产生，磁感应强
度B可以由电流的大小算出，因此也按己知量处理。
屏
幕
L?
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P2
当满足条件 q?B = qE 时，阴极射线不发生偏转，
即?= E/B。
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思考与讨论
4、去掉D1、D2间的电场E，只保留磁场B。由于磁场
18.1电子的发现
1
在欣赏这美丽的灯光时，你何曾意识到，这 里发光的多是通电后的气体？
2
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。 19 世纪末，在对 气体放电现象的研究中，科学家发现了电子。从而 得出：原子是可以分割的，是由更小的微粒组成的。 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。