人教版物理选修3-5课件:第十八章 第1节 电子的发现

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人教版选修3-5 第18章 1 电子的发现 课件(30张)

人教版选修3-5 第18章 1 电子的发现 课件(30张)

2.产生:在研究气体导电的玻璃管内有阴阳两极时,当 两极间加一定电压时,阴极便发出一种射线,叫________.
【答案】阴极射线 3.特点:碰到荧光物质能使其________. 【答案】发光
二、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________现 象,证明它是________的粒子流并求出了其比荷. (2)换用不同材料的阴极和不同的________,所得粒子的 ________________相同. (3)粒子带负电荷,比荷是氢离子的近两千倍,说明阴极 射线粒子质量远小于氢离子质量. (4)组成阴极射线的粒子称为________. 【答案】(1)偏转 带电 (2)场 比荷的数值 (4)电子
偏距 y=12at2④
能飞出的条件为 y<d2⑤
解①~⑤式得
U′<
2Ud2 l2

2×5
000×1.0×10-22 5.0×10-22
V

4.0×102 V
即要使电子能飞出,所加电压最大为 400 V.
答案:400 V
反思领悟:阴极射线在电场中或磁场中偏转实质是带电粒 子在电磁场中的运动,解决这类题目关键还是需进行受力分析 和运动情况分析,然后运用力学规律解决问题,另外,应注意 电子一般不计重力.
2.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.比荷的测定方法 (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 Eq-qvB=0,则 v=BE. (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 =mrv2得mq =Bvr=BE2r.

人教版高中物理选修3-5课件: 18.1 电子的发现 (共23张PPT)

人教版高中物理选修3-5课件: 18.1 电子的发现 (共23张PPT)

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。
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。
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。
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
_
k AB
D2
p1 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
定量的测定。
思考与讨论
1.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 特者,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。
纸面的磁均。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)受到的洛伦兹力和库仑屏カ
。两个力之间应该有什么关系?

m q ʋ0
P1

人教版高中物理选修3-5课件:18-1 电子的发现(共51张PPT)

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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 电子的发现课件1

人教版高中物理选修3-5课件 18 电子的发现课件1

• 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=1.602×10-19C。
• 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。
论依据
• 答案:ABCD
• 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)。
• 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 据二力平衡,即F洛=F电(Bqv=qE)得到粒子的运动速度v= EB。
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,电子热运动能量足够大时可以从金 属表面逸出,形成电子流。
• 2.阴极射线带电性质的判断方法
• 阴极射线的本质是电子,在电场(或磁场)中所受电 场力(或洛伦兹力)远大于所受重力,故研究电磁力 对电子运动的影响时,一般不考虑重力的影响,其 带电性质的判断方法如下:
可以看出当U增大时,B必定也要增大,即BU2L2的比值不会
变化,且电子的比荷是由电子本身的性质决定的,是电子的固
有参数,因此该同学的说法不正确。

人教版高中物理选修3-5课件18.1电子的发现课件

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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

高二下学期物理人教版选修3-5第十八章第一节电子的发现课件

高二下学期物理人教版选修3-5第十八章第一节电子的发现课件
匀强电场中。通过显微镜可以
观察到油滴的运动,两金属板
间距为d,不计空气阻力和浮力。求:
(1)调节两板的电势差U,当U=U0时,使得某个质量为m1
的油滴恰好悬浮在两板间保持静止,求油滴所带的电荷量
q为多少?
q m1gd
时,观察到某个质量为m2
的油滴进入电场后做匀加速运动时,经过时间t运动到下
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=5.00cm,C、D间的距离d=1.50cm,极 板区的中点M到荧光屏中点O的距离为L=12.50cm,U= 200V,B=6.3×10–4T,P点到O点的距离y=3.0cm。试求 电子的比荷。
e/m=1.6×1011C/kg
转最后落在屏上的P3点。请写出电子比荷的表达式。
探究电子比荷方法
若两金属板D1、D2加上方向向上、场强为E的匀强电场,射 线将向下偏转并射到屏上P2点。这说明射线的粒子所带的电 荷为负电荷。
当金属板D1、D2间加上磁场,射线粒子受到的库仑力等于洛 仑兹力,即:qE=qvB荧光斑恰好回到荧光屏中心P1点。 如果去掉电场,仅保留磁场,射线粒子做圆周运动,洛伦兹 力提供向心力,即:qvB=mv2/r
实验现象:德国物理学家普吕克尔在类似的实验中看到 了玻璃壁上淡淡的荧光及管中物体在玻璃壁上的影。
实验分析:荧光的实质是由于玻璃受到阴极发出的某种 射线的撞击而引起的,这种射线被命名为阴极射线。
二、电子的发现
1.汤姆孙对阴极射线的探究
(1)汤姆孙认为阴极射线是带电粒子流。如图所示是他当 时使用的气体放电管的示意图。又阴极K发出的带电粒子通 过小孔A、B形成一束细细的射线。它穿过两片平行的金属 板D1、D2之间的空间,到达右端带有标尺的荧光屏上。通 过射线产生的荧光位置,可以研究射线的径迹。

高中物理人教版选修35《18.1电子的发现》(共15张PPT)

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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;

高中物理人教版选修3-5课件:第十八章 第1节 电子的发现

高中物理人教版选修3-5课件:第十八章 第1节 电子的发现
证明它是带负电 的粒子流并求出了其比荷。 ②换用不同的阴极做实验,所得 比荷 的数值都相同, 是氢离子比荷的近 两千 倍。 ③汤姆孙研究的新现象:如光电效应、热离子发射效
应和β射线等。发现不论阴极射线、β射线、光电流还是热
离子流,它们都包含 电子 。
(2)结论:
[关键一点]
对于真空度不高的放电管,阴极射线除来
新知预 习· 巧设计
第 十 八 章 第 1 节
名师课 堂· 一点通
创新演 练· 大冲关
要点一 要点二 要点三 随堂检测 归纳小结 课下作业 综合提升
1.知道阴极射线是由电子组成的,电
子是原子的组成部分。 2.知道汤姆孙研究阴极射线发现电子 的实验及理论推导的过程与方法。 3.了解电子的发现对揭示原子结构的
5.利用磁场使带电的阴极射线发生偏转,能否根据磁场的特点 和带电粒子在磁场中的运动规律来计算阴极射线的比荷?
解析:带电粒子垂直进入磁场后做匀速圆周运动,洛伦兹 mv 0 2 q v0 力提供向心力,即:qv0B= r 得:m=Br,若能够测出射 线进入磁场中的初速度并测出所加磁场的磁感应强度和在 磁场中运动的半径,就可以求出射线的比荷。
重力远小于电场力或洛伦兹力,因此一般不考虑其重力。
1.如图18-1-5所示是电子射线管示意图,接通电
源后,电子射线由阴极沿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18-1-5
A.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 [思路点拨] 判断带负电的电子在磁场中的偏转时,
自于阴极的热电子外,还有一部分来自于气体电离后生成 的正离子被电场加速后撞击阴极(正离子的轰击)而产生的。

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)

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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)

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。

人教版高中物理选修35第18章第1节电子的发现共22张PPT[可修改版ppt]

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2.如图所示,在阴极射线管正上方平行放一根通有强电流的
长直导线,则阴极射线将( D )
A.向纸内偏转 B.向纸外偏转
C.向下偏转 D.向上偏转
........................ ........................ ........................
分析:1.安培定则:导线下方的磁场如图 ........................
. . . . .B
....
D1D2间无电场、磁场时,沿直 线射向P1点
在两极板D1D2间加电场, 观察射线的偏转情况。若电 场方向由D1指向D2,射线 向上偏,射线带电吗?带什 么电?
在两极板D1D2间加匀强磁场, 观察射线的偏转情况。若磁 场方向如图,射线向上偏, 射线带电吗?带什么电?
结论:阴极射线的本质是:从阴极发射的高速运动的电子流 复习:电荷在 场电 中场 的、 受磁 力。 =E电 q=q场 U 力
人教版高中物理选 修35第18章第1节 电子的发现共22张
PPT
什么是阴极射线?
阴极射线 Cathode ray
赫兹 H.Rudolf Hertz
1857 ~ 1894 德国
J.J 汤姆孙 J.J Thomson 1857 ~ 1940
英国
认为阴极射线是一种“电磁波 ”
我看到的是:
1、它在电场中不偏转,因此不带电 2、它能穿透薄铝片
qvB
qE
qU d
v
E B
U Bd
这时,飞过来的阴极射
利 用 速 度 选 择 器入求磁解场进的 速 度 线粒子会受到电场力,
这个电场力向哪方
? 电负为因,下向(受荷
力与电场强度方向相反

人教版物理选修3-5课件:第18章原子结构1电子的发现

人教版物理选修3-5课件:第18章原子结构1电子的发现

2.汤姆孙的进一步研究. 汤姆孙的新发现:不论是阴极射线、β 射线、光电效 应中的光电流还是热离子发射效应中的离子流,它们都 包含电子. 结论:它是从原子中发射出来的,它的质量只比最 轻原子的质量的两千分之一稍多一点,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.
3.对电子的认识. 电子电量 e=1.6×10-19 C,是由密立根通过著名的 “油滴实验”测出来的.密立根发现,电荷是量子化的, 任何电荷只能是 e 的整数倍. 电子质量 m=9.1×10-31 kg,质子的质量与电子的质 量的比值:mmpe=1 836.
电荷的量子化.
知识点一 阴极射线
提炼知识 在通常情况下,气体是不导电的,但在强电场中, 气体能够被电离而导电.玻璃管内的稀薄气体导电可以 看到辉光放电的现象,若把玻璃管抽成真空,在阳极上 钻一个小孔,则在玻璃管壁上可看到荧光,这荧光是由 于玻璃管受到阴极发出的阴极射线的撞击而引起的,这 种射线被命名为阴极射线.
解析:带电粒子进入电场,经电场加速.根据动能
定理得 qU=12mv2,得 v=
2qU m.
粒子进入磁场后做匀速圆周运动,轨迹如图所示.
设圆周半径为 R,在三角形 Ode 中,
有(L-R)2+L22=R2. 整理得:R=58L,
v2 洛伦兹力充当向心力:qvB=m R . 联立上述方程,解得mq =2152B82UL2. 答案:2152B82UL2
第十八章 原子结构
1 电子的发现
学习目标
1.知道电子是怎样发现 的及其对人类探索原子 结构的重大意义. 2.了解汤姆孙发现电子 的研究方法,知道电子 的电荷量和质量. 3.能运用所学知识解决 电子在电场和磁场中的 运动问题.
重点难点 重点 1.电子的发现

人教版高中物理选修3-5《18.1电子的发现》课件

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。

2017-2018学年高中物理人教版选修3-5课件:第十八章 第1节 电子的发现

2017-2018学年高中物理人教版选修3-5课件:第十八章 第1节 电子的发现

则,使电子所受洛伦兹力方向平行于纸面向上,可知磁场方向
应为垂直于纸面向外,故 C 正确。 答案:C
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 18-1-4), 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=BE。
图1814
2.撤去电场(如图 18-1-5),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。
图 1818
(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=Ub e,得 v=BUb
即打到荧光屏 O 点的电子速度的大小为BUb。
(2)由题意得 d=12·meUb·Lv12+meUb·Lv1L2 2,
图1816
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?
答案:CD
2.如图 18-1-8 所示为汤姆孙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。
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名师点评 解决带电粒子在电磁场中偏转的问题时,要切记以 下几点: (1)所加电场、磁场为匀强电、磁场. (2)带电粒子只在电场中偏转时做类平抛运动,可利 用运动的分解、运动公式、牛顿定律列出相应的关系.
(3)带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动,要注意 通过画轨迹示意图确定圆心位置,利用几何知识求出其 半径.
答案:ABC
拓展一 对阴极射线的认识
1.阴极射线的本质. 经科学家大量的科学研究,主要形成了两种观点. (1)电磁波说 代表人物——赫兹,他认为这种射线的本质是一种 电磁辐射.
(2)粒子说 代表人物——汤姆孙,他认为这种射线的本质是一 种带电粒子流.
2.汤姆孙在研究阴极射线时发现了电子. 实验装置如图所示,从高压电的阴极 C 发出的阴极 射线,穿过小孔 C1、C2 后沿直线打在荧光屏 A′上.
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.故选项 B、C 正确.
答案:BC
拓展二 电子电荷量的测定
1.1910 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=1.602×10-19 C.
(1)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,使光屏上的亮点逐渐向 荧屏下方偏移.直到荧屏上恰好看不见亮点为止,记下 此时外加电压 U,请问本步骤的目的是什么?
2.电子电荷量的测定. (1)密立根实验的原理. ①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.
②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=Eq,则电荷的电量 q=mEg.
解析:(1)步骤 B 电子在 M1、M2 两极板间做类平抛 运动,当增大两极板间电压时,电子在两极板间的偏转 位移增大.
当在荧光屏上看不到亮点时,电子刚好打在下极板 M2 靠近荧屏的边缘,设两极板间距离为 d,则
d2=12·Udm·qLv2,得
mq =dU2Lv22.① 由此可以看出这一步的目的是粒子在电场中的偏转 位移成为已知量,就可以表示出荷质比,步骤 C 加上磁 场后电子不偏转,则电场力等于洛伦兹力,且洛伦兹力 方向向上,由左手定则得磁场方向垂直于纸面向外.
温馨提示:不计阴极射线的重力,阴极射线的本质 是电子,在电场(或磁场)中所受电场力(或洛伦兹力)远大 于所受重力,故研究电场力(或洛伦兹力)对电子运动的影 响时,一般不考虑重力的影响.
【典例 1】 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 装置如图所示.
粒、小球等宏观物体除特别说明外都要考虑重力.
【典例 2】电子所带电荷量最早是由美国科学家密立
根通过油滴实验测出的.油滴实验的 原理如图所示,两块水平放置的平行 金属板与电源连接,上、下板分别带 正、负电荷.油滴从喷雾器喷出后, 由于摩擦而带电,油滴进入上板中央小孔后落到匀强电 场中,通过显微镜可以观察到油滴的运动情况.两金属 板间的距离为 d,忽略空气对油滴的浮力和阻力.
答案:C
知识点二 电子的发现
提炼知识 1.汤姆孙的探究方法及结论. (1)汤姆孙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 比荷. (2)汤姆孙用不同材料的阴极和不同的气体做实验, 所得的比荷都是相同的,是氢离子比荷的近千倍.
(3)汤姆孙直接测量了阴极射线粒子的电荷量,得到 这种粒子的电荷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.
8U 答案:B2d2
9、春去春又回,新桃换旧符。在那桃花盛开的地方,在这醉人芬芳的季节,愿你生活像春天一样阳光,心情像桃花一样美丽,日子像桃子一样甜蜜。 2021/3/142021/3/14Sunday, March 14, 2021
10、人的志向通常和他们的能力成正比例。2021/3/142021/3/142021/3/143/14/2021 1:23:04 PM 11、夫学须志也,才须学也,非学无以广才,非志无以成学。2021/3/142021/3/142021/3/14Mar-2114-Mar-21 12、越是无能的人,越喜欢挑剔别人的错儿。2021/3/142021/3/142021/3/14Sunday, March 14, 2021 13、志不立,天下无可成之事。2021/3/142021/3/142021/3/142021/3/143/14/2021
(4)带电粒子若通过相互垂直的电、磁场时,一般不 发生偏转,由此可求出带电粒子的速度.
1. (多选)如图所示,一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( )
A.导线中的电流由 A 流向 B B.导线中的电流由 B 流向 A C.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 D.电子束的径迹与 AB 中的电流方向无关
(1)当在平行极板上加一如图所示的电场,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.
(2)在平行极板区域加一磁场,且磁场方向垂直纸面 向外.当满足条件 qv0B=qE 时,阴极射线不发生偏转.则 v0=EB.
(3)如图所示,根据阴极射线在电场中的运动情况可 知,其速度偏转角为:tan θ=qmEvL20.
第十八章 原子结构
1 电子的发现
学习目标
1.知道电子是怎样发现 的及其对人类探索原子 结构的重大意义. 2.了解汤姆孙发现电子 的研究方法,知道电子 的电荷量和质量. 3.能运用所学知识解决 电子在电场和磁场中的 运动问题.
重点难点 重点 1.电子的发现
过程及其意义. 2.电荷的量子 化. 难点
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,使荧屏正中心处重现 亮点,试问外加磁场的方向如何?
(2)根据上述实验步骤,同学们正确地推算出电子的 比荷与外加电场、磁场及其他相关量的关系为mq =BU2L2. 一个同学说,这表明电子的比荷大小将由外加电压决定, 外加电压越大则电子的比荷越大,你认为他的说法正确 吗?为什么?
(2)由电场力等于洛伦兹力得
U·q d =Bqv. 解得 v=BUd.② 将②代入①式得mq =BU2L2. 这个同学的说法不正确,由Ud ·q=Bqv,
U 可以看出当 U 增大时,B 必定也要增大,即B2L2的 比值不会变化,且电子的比荷是由电子本身的性质决定 的,是电子的固有参数,因此他的说法不正确. 答案:(1)B 使电子刚好落在极板靠近荧屏端的边缘, 利用已知量表示mq C 磁场方向垂直纸面向外 (2)不正确,原因见解析
判断正误
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.(×)
小试身手
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.
2.汤姆孙的进一步研究. (1)汤姆孙的新发现:不论是阴极射线、β 射线、光 电效应中的光电流还是热离子发射效应中的离子流,它 们都包含电子. (2)结论:它是从原子中发射出来的,它的质量只比 最轻原子的质量的两千分之一稍多一点,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.
3.对电子的认识. (1)电子电量 e=1.6×10-19 C,是由密立根通过著名 的“油滴实验”测出来的.密立根发现,电荷是量子化 的,任何电荷只能是 e 的整数倍. (2)电子质量 m=9.1×10-31 kg,质子的质量与电子 的质量的比值:mmpe=1 836.
电荷的量子化.
知识点一 阴极射线
提炼知识 在通常情况下,气体是不导电的,但在强电场中, 气体能够被电离而导电.玻璃管内的稀薄气体导电可以 看到辉光放电的现象,若把玻璃管抽成真空,在阳极上 钻一个小孔,则在玻璃管壁上可看到荧光,这荧光是由 于玻璃管受到阴极发出的阴极射线的撞击而引起的,这 种射线被命名为阴极射线.
• 14、Thank you very much for taking me with you on that splendid outing to London. It was the first time that I had seen the Tower or any of the other famous sights. If I'd gone alone, I couldn't have seen nearly as much, because I wouldn't have known my way about.
名师点评 在密立根实验中,油滴的带电是利用的摩擦起电, 该电荷的电性经实验研究带负电,本类问题没有必要讨 论油滴带正电荷的情况.
2.如图所示,电子由静止从 O 点经电场 U 加速后垂 直射入匀强磁场 B,经偏转后打在 MN 板的 P 点,射入 点到 P 点的距离为 d,求电子的比荷mq 的表达式(不考虑电 子的重力).
判断正误
1.电子是英国物理学家库仑发现的.(×) 2.电子的电量是不确定的.(×) 3.电子的发现说明电子是原子核的组成部分.(×)
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