高中物理第十八章原子结构第1节电子的发现学案解析版新人教版选修3_5

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高中物理第十八章原子结构第一节电子的发现预习导航学案新人教版选修3_5

高中物理第十八章原子结构第一节电子的发现预习导航学
案新人教版选修3_5
预习导航
现代人已能“看到”原子的模样，而在没有
任何实验设施的过去，人们是怎样感知物质
的结构的呢？J.J.汤姆孙又是怎样发现电子
(1)实验装置：真空玻璃管、阴极、阳极和感应圈。

(2)实验现象：感应圈产生的高电压加在两极之间，玻璃管壁上发出荧光。

(3)阴极射线：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，这种射线命名为阴极射线。

2．电子的发现
思考阴极射线的发现说明了什么？
提示：说明原子是可以再分的。

新人教版学案：高中第十八章原子结构1电子的发现学案选修3-5(物理)

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．英国物理学家汤姆孙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．电子的发现是与阴极射线的实验研究联系在一起的，而阴极射线的发现和研究是从真空放电现象开始的.1858年，德国物理学家普吕克在利用德国玻璃工盖斯勒发明的盖斯勒放电管研究气体放电时，发现对着阴极的管壁上出现了美丽的绿色荧光.1876年德国物理学家戈德斯坦证实这种绿色荧光是由阴极上所产生的某种射线射到玻璃上产生的，他把这种射线命名为“阴极射线”．“阴极射线”到底是什么？提示：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多有意义的实验，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．二、电子的发现1．汤姆孙的探究方法及结论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．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．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． 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．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 ＝9.1×10－31kg ，质子的质量与电子的质量的比值：m pm e ＝1_836.这个丰富多彩的世界是由原子构成的．原子内部呈现的复杂的结构，不断地吸引着人们去探索．现在利用先进的手段已经能够“看到”或“拿起”一个原子，但在19世纪，实验手段和设备相当简陋，人类只能运用观测的现象推测原子内部的情景．汤姆孙在研究原子结构方面取得开拓性的成果．汤姆孙在当时是通过什么样的实验发现电子的呢？提示：汤姆孙是在研究气体放电产生阴极射线的实验中发现电子的．考点一对阴极射线的认识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．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：(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．【例1】如图所示，在阴极射线管正上方平行放一通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C．向下偏转D．向上偏转先判断出直导线下方电流产生的磁场的方向，再由左手定则即可判断出阴极射线的偏转方向．【答案】D【解析】长直导线的电流方向向左，由安培定则可判定直导线下方所处磁场垂直纸面向外，由于电子从负极射出，根据左手定则可判定电子向上偏转，即阴极射线将向上偏转．总结提能本题综合考查了电流的磁场、左手定则以及阴极射线的产生和实质．(多选)关于阴极射线，下列说法正确的是( BD )A．阴极射线就是稀薄气体导电的辉光放电现象B．阴极射线是在真空管内由阴极发生的电子流C．阴极射线是组成物体的原子D．阴极射线沿直线传播，但在电场、磁场中偏转解析：阴极射线是原子受激发射出的电子；碰到荧光物质时，能使荧光物质发光；电子流在电场和磁场中会发生偏转．考点二带电粒子比荷的确定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.(2)在其他条件不变的情况下，撤去电场(如图)，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 ＝mv 2r ，根据轨迹偏转情况，由几何知识求出其半径r ，则由qvB ＝m v 2r 得q m ＝v Br ＝E B 2r .【例2】在测阴极射线比荷的实验中，汤姆孙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，阴极射线将向上偏转；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：(1)说明阴极射线的带电性；(2)说明图中磁场沿什么方向；(3)根据L 、E 、B 和θ，求出阴极射线的比荷．由阴极射线在电场和磁场中受到的电场力和洛伦兹力的方向判断电性和磁场方向，利用两力的平衡关系，及阴极射线在磁场中做匀速圆周运动列方程求解比荷．【答案】 (1)负电 (2)垂直纸面向里 (3)E sin θB 2L【解析】 (1)由于阴极射线向上偏转，因此受电场力方向向上，又由于匀强电场方向向下，即电场力的方向与电场方向相反，所以阴极射线带负电．(2)根据题意知，在D 、E 区加上磁场时，阴极射线受到的洛伦兹力应向下，由左手定则可判断，磁场方向垂直纸面向里．(3)当射线在D 、E 间做匀速直线运动时有：qE ＝Bqv .当射线在D 、E 间的磁场中发生偏转时，有Bqv ＝mv 2r ，同时又有：L ＝r ·sin θ，如图．可得：q m ＝E sin θB 2L .总结提能 (1)带电粒子在匀强电场中做类平抛运动，可利用运动的分解、运动学公式、牛顿运动定律列出相应的关系．(2)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，利用几何知识求其半径．(3)带电粒子通过互相垂直的匀强电磁场时，可使其做匀速直线运动，根据qE ＝qvB 可求其速度．解决此类问题，要在熟练掌握各部分知识的基础上灵活解答．为了测定带电粒子的比荷q m，让这个带电粒子垂直电场方向飞进平行金属板间，已知匀强电场的场强为E ，在通过长为L 的两金属板间后，测得偏离入射方向的距离为d ，如果在两板间加垂直于电场方向的匀强磁场，磁场方向垂直于粒子的入射方向，磁感应强度为B ，则粒子恰好不偏离原来的方向，求q /m 为多少？答案：2Ed B 2L 2解析：设带电粒子以v 0跟电场垂直进入匀强电场，则d ＝12at 2＝12qE m (L v 0)2 ①此带电粒子垂直入射到正交的电磁场区域时不发生偏转，由平衡条件qE ＝qv 0B ，得v 0＝E B ② 由①②两式得qEL 22md ＝E 2B 2.解得q m ＝2EdB 2L2. 重难疑点辨析密立根油滴实验测量电子带的电荷量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E 中．(2)小油滴由于摩擦而带负电，调节A 、B 两板间的电压，可以使小油滴在两板之间静止或做匀速直线运动，忽略空气阻力，此时油滴所受的电场力和重力平衡，即mg ＝Eq ，则电荷的电荷量q ＝mgE .实验发现，q 一定是某个最小电荷量的整数倍，这个最小的电荷量就是电子的电荷量，即e ＝1.602 177 33×10－19 C.2．密立根实验更重要的发现电荷量是量子化的，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所带的电荷量e .【典例】图中，在A 板上方用喷雾器将油滴喷出，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 ＝________.某次实验得q 的测量值见下表(单位：10－19 C)： 6.41 8.01 9.65 11.23 12.83分析这些数据可知：【解析】 mg －Eq ＝0，mg －kv ＝0，解得q ＝kv E .油滴带的电荷量是1.6×10－19 C 的整数倍，故电荷的最小电荷量为1.6×10－19 C.【答案】 kvE 电荷的最小电荷量为1.6×10－19 C实际调节电压使油滴静止是很困难的，故实际测量需使油滴匀速运动，测出油滴匀速下降、上升的速度v 1、v 2，再求油滴带的电荷量．1．下面对阴极射线的认识正确的是( D )A ．阴极射线是由阴极发出的粒子撞击玻璃管壁上的荧光而产生的B ．只要阴阳两极间加有电压，就会有阴极射线产生C ．阴极射线可以穿透薄铝片，这说明它是电磁波D ．阴阳两极间加有高压时，电场很强，阴极中的电子受到很强的库仑力作用而脱离阴极解析：阴极射线是由阴极直接发出的，A 错误；只有当两极间加有高压且阴极接电源负极时，阴极中的电子才会受到足够大的库仑力作用而脱离阴极成为阴极射线，B 错误，D 正确；可以穿透薄铝片的，可能是电磁波，也可能是更小的粒子，C 错误．2．(多选)关于电荷量，下列说法中正确的是( BCD )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1.6×10－19 CD．一个物体带1.6×10－9 C的正电荷，这是它失去了1.0×1010个电子的缘故解析：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1.6×10－19 C，A错误，B、C正确；物体带正电，是由于它失去了带负电的电子，D正确．3．带电微粒所带的电荷量不可能是下列值中的( A )A．2.4×10－19 C B．－6.4×10－19 CC．－1.6×10－18 C D．4.0×10－17 C解析：任何带电体的电荷量都只能是元电荷的整数倍，元电荷电荷量为e＝1.6×10－19C，选项A中电荷量为元电荷的3/2倍，B中电荷量为元电荷的4倍，C中电荷量为元电荷的10倍，D中电荷量为元电荷的250倍．也就是说B、C、D选项中的电荷量数值均是元电荷的整数倍，所以只有选项A是不可能的．4．如图所示为电视机显像管的偏转线圈示意图，圆心黑点表示从电子枪垂直于纸面射出的电子，它的方向由纸内指向纸外，当偏转线圈通以图示方向的电流时，电子束应( D )A．向左偏转B．向下偏转C．向右偏转D．向上偏转解析：由安培定则可判定上、下螺旋管的N极都在右方，S极都在左方，考虑到电子带负电，用左手定则，不难判断出，电子受洛伦兹力的方向向上，即电子束向上偏转，故正确选项为D.5．阴极射线是从阴极射线管的阴极发出的高速运动的粒子流．若在如图所示的阴极射线管中部加上竖直向上的匀强电场，阴极射线将向下(选填“外”“里”“上”或“下”)偏转；若使阴极射线不偏转，可在匀强电场区域再加一大小合适、方向垂直纸面向外(选填“外”或“里”)的匀强磁场．解析：阴极射线带负电，在竖直向上的匀强电场中受向下的库仑力作用，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．。

[学案]人教版选修35第十八章第一节电子发现学案全面版

第十八章原子结构1 电子的发现·教学设计·【学习目标】1．知道阴极射线的组成，电子是原子的组成局部。

2．领悟电子发现过程中所包括的科学方法。

3．知道电荷是量子化的，意会电子的发现对揭穿原子结构的意义。

【重点难点】1．领悟电子发现过程中包括的科学方法。

2．电子电荷量确实定以及比荷确实定。

【课前预习】1．阴极射线〔 1〕在 ___________条件下，把气体分子中原来结合在一起的________电荷分开的过程叫气体的电离；（2〕阴极射线是x射线还是带电粒子流呢？假设是带电粒子流，显然可以由在电场或磁场中的 ______来确定。

2．电子的发现（1〕物理学家 __________在对阴极射线的研究中断定，阴极射线是带_______电的粒子流，并求出了它的比荷，确定了组成阴极射线的粒子是________，它是原子的组成局部；（2〕电子的电荷量是经过 ___________ 实验测定的，数值为e=______________，一个电子所带电荷量的数值也叫根本电荷，其他带电体的带电量是根本电荷的_________倍。

【预习检测】1．以以下图，一只阴极射线管，左侧不断有电子射出，假设在管的正下方放一通电直导线AB 时，发现射线径迹下偏，那么〔〕A．导线中的电流由A流向 BB．导线中的电流由B流向 AC．假设要使电子束的径迹往上偏，可以经过改变AB中的电流方向来实现D．电子束的径迹与AB中的电流方向没关××××××××2．以以下图，让一束均匀的阴极射线垂直穿过正交的电磁场，选择合适的磁感觉强度 B 和电场强度E，带电粒子将不发生偏转，尔后撤去电场，粒子将做匀速圆周运动，其半径为R，求阴极射线中带电粒子的比荷。

3．密立根油滴实验第一测出了元电荷的数值，其实验装置以以下图，油滴从喷雾器喷出，以某一速度进入水平旋转的平板之间。

人教版《物理》选修3-5 第十八章第一节——电子的发现

课题电子的发现【课型】情景教学实验探究【课标要求】了解人类探究原子结构的历史以及有关经典实验【教材分析】将本节作为原子结构的第一个内容，是因为电子的发现拉开了人类认识原子内部结构的序幕，人们对微观世界的探索获得了第一个突破性进展。

在此后的三、四十年的时间内，人们对微观世界的探索捷报频传，迅速发现了微观世界的运动规律，谱写了物理科学的崭新篇章。

把“电子的发现”单列一节来处理，目的不仅是为教材后续关于原子结构的内容做准备和铺垫，还在于电子的发现本身在科学史以及科学方法论中的重要性。

本节知识内容主要分为阴极射线和电子的发现两个部分，而将重点放在情感目标的渗透上——电子发现过程蕴含的科学方法，以及科学家热爱科学、勇于创新的科学精神。

【学情分析】学生在初中阶段就已了解原子的基本结构，知道核外电子带负电，高中阶段在电磁场部分也经常接触电子模型，因此对于电子学生在知识上并不陌生，但对电子的发现过程，特别是电子发现过程中体现的研究方法以及对微观科学发展的意义了解较少，因此本课的重点不在知识和技能上，而是通过回顾电子发展的历史，以物理学史及物理研究方法为线索展开。

学生在学习磁场时已接触过阴极射线，但对其产生原理不太清楚，因此在本节内容的学习展开过程中有必要对阴极射线做更为详细的探究。

【教学目标】1、知识与技能知道阴极射线的产生原理，回顾带电粒子在电场、磁场中运动的相关知识2、过程与方法通过回顾电子发现的过程，了解微观粒子的研究方法，体会物理学从提出问题到实验论证的研究方法3、情感、态度、价值观认识电子的发现对物理学发展及社会发展的意义，了解科学家在面对已有经验和现实困扰的情况下，排除各种干扰因素，以敏锐的洞察力和思维创造性地展开科学探索的科学精神，从而产生对前人的崇敬之情，激发献身科学的探索激情。

【重、难点分析】重点：体会物理学的研究过程，体验勇于创新的科学精神，了解微观粒子的研究方法。

难点：从相关史实中提炼科学研究的各种要素【教学用具】带偏转电极的阴极射线管一只马蹄形磁铁一块高压电源两台学生低压电源一个激光源一个导线若干PPT课件一套【教学设计】为达成以上教学教育目标，作如下课堂设计1.课堂剧的设计——关于阴极射线是什么的争论为使学生充分了解电子的发现过程，设计了一个由关于阴极射线是什么的两个流派的争论的课堂剧，三组学生分别扮演赫兹、克鲁克斯、汤姆孙，以第一人称陈述他们各自对阴极射线的研究。

高中物理第十八章原子结构第1节电子的发现学案新

1 电子的发现1．知道阴极射线的产生及本质。

2．了解汤姆孙发现电子的研究方法及发现电子的意义。

现代人已能“看到”原子的模样，而在没有任何实验设施的过去，人们是怎样感知物质的结构的呢？汤姆孙又是怎样发现电子的呢？提示：人们靠思辨推测物质的构成，汤姆孙是在研究气体放电产生阴极射线的实验中发现电子的。

一、阴极射线1．通常情况下，气体是不导电的，但在强电场条件下，气体能够______而导电。

2．研究气体放电时，一般都用稀薄气体，导电时可以看到______放电现象。

3．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，它碰到荧光物质使其能发光，这种射线为______射线。

二、电子的发现思考：阴极射线的发现说明了什么？答案：一、1.电离 2．辉光 3．阴极二、电场比荷负电 1.6× 10－19 C 氢离子 9.1×10－31kg 组成部分基本思考提示：说明原子是可以再分的。

1．阴极射线的产生将金属加热，让其温度变得很高，电子热运动加剧，电子热运动能量足够大时同样可以在金属表面逸出，这时我们再以这块金属作为阴极(负极)，在相距一定距离的地方设一个正极，逸出金属表面的电子可以在电场力作用下向阳极运动，形成电子束，形成的电子束即阴极射线。

2．用电场、磁场研究“阴极射线”的性质 (1)电性的确定：方法一：让阴极射线进入已知电场，由所受电场力方向确定带电的性质。

方法二：让阴极射线进入磁场，由所受洛伦兹力的方向，根据左手定则确定带电的性质。

(2)比荷的测定方法：①让粒子通过正交的电磁场，如图所示，让其做直线运动，根据二力平衡条件，即F 洛＝F 电(Bqv ＝qE )得到粒子的运动速度v ＝E B。

②在其他条件不变的情况下，撤去电场(如图所示)，保留磁场，让粒子只在磁场中运动，由洛伦兹力提供向心力即Bqv ＝mv 2R ，根据磁场情况和轨迹偏转情况，由几何知识求出其半径R 。

人教版高中物理选修3-5教学案：第十八章第1节电子的发现 -含答案

第1节电子的发现1．英国物理学家汤姆孙发现了电子。

2．组成阴极射线的粒子——电子。

3．密立根通过“油滴实验”精确测定了电子电荷量。

4．密立根实验发现：电荷是量子化的，即任何带电体的电荷只能是e的整数倍。

一、阴极射线1．实验装置：如图18-1-1所示真空玻璃管中K是金属板制成的阴极，A是金属环制成的阳极；把它们分别连在感应圈的负极和正极上。

图18-1-12．实验现象：玻璃壁上出现淡淡的荧光及管中物体在玻璃壁上的影。

3．阴极射线：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，这种射线被命名为阴极射线。

二、电子的发现1．汤姆孙的探究(1)让阴极射线分别通过电场和磁场，根据偏转情况，证明它是B(A.带正电B．带负电)的粒子流并求出了它的比荷。

(2)换用不同材料的阴极做实验，所得比荷的数值都相同。

证明这种粒子是构成各种物质的共有成分。

(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，都能发射同样的带电粒子——电子。

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。

2．密立根“油滴实验”(1)精确测定电子电荷。

(2)电荷是量子化的。

3．电子的有关常量1．自主思考——判一判(1)玻璃壁上出现的淡淡荧光就是阴极射线。

(×)(2)玻璃壁上出现的影是玻璃受到阴极射线的撞击而产生的。

(×)(3)阴极射线在真空中沿直线传播。

(√)(4)英国物理学家汤姆孙认为阴极射线是一种电磁辐射。

(×)(5)组成阴极射线的粒子是电子。

(√)(6)电子是原子的组成部分，电子电荷量可以取任意数值。

(×)2．合作探究——议一议气体放电管中的气体为什么会导电？提示：气体分子内部有电荷，正电荷和负电荷的数量相等，对外呈电中性，当分子处于电场中时，正电荷和负电荷受电场力的方向相反，电场很强时正、负电荷被“撕”开，于是出现了等量的正、负电荷，在电场力作用下做定向运动，气体就导电了。

2019年高中物理第十八章原子结构第1节第2节原子的核式结构模型电子的发现课件新人教版选修3_5

得出结论：电荷量是量子化的，电荷的电荷量都是元电荷 e 的整数倍．
答案：电荷量是量子化的，电荷的电荷量都是元电荷 e 的整数倍
对 α 粒子散射实验的理解 1．装置：放射源、金箔、荧光屏等，如图所示．
2．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．注意事项 (1)整个实验过程在真空中进行． (2)α 粒子是氦原子核，体积很小，金箔需要做得很薄，α 粒子才能穿过． 4．汤姆孙的原子模型不能解释 α 粒子大角度散射的实验结果．
做一做
关于原子结构，汤姆孙提出“葡萄干蛋糕模型”、 )
卢瑟福提出“行星模型”，如图甲和乙所示，都采用了类比推理的方法．下列事实中，主要采用类比推理的是(
A．人们为便于研究物体的运动而建立质点模型 B．伽利略从教堂吊灯的摆动中发现摆的等时性规律 C．库仑根据牛顿的万有引力定律提出库仑定律 D．托马斯· 杨通过双缝干涉实验证实光是一种波
电子比荷的测定 1910 年美国物理学家密立根通过著名的“油滴实验”，简练而又精确地测定了电子的电荷量．更重要的是密立根实验发现电荷是量子化的，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所带的电荷量 e.
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金属板中间的小孔，落到两板之间的匀强电场中．
(1)英国物理学家汤姆孙认为阴极射线是一种电磁
(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． ( × ) (4)α 粒子散射实验证明了汤姆孙的原子模型是符合事实的． ( × ) (5)α 粒子散射实验中大多数 α 粒子发生了大角度偏转或反弹． ( × ) (6)α 粒子大角度的偏转是电子造成的．( × )

2020-2021学年高中物理人教版选修3-5：第十八章1电子的发现 Word版含解析

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．
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．
又因为 tan θ＝D＋y L2，且 v0＝BE，则mq ＝D＋EL2yB2L. 根据已知量，可求出阴极射线的粒子的比荷．
3．实验研究结论．汤姆孙发现，用不同材料的阴极和不同的方法做实验，所得比荷的数值都是相等的．这说明，这种粒子是构成各种物质的共有成分．汤姆孙后续的实验粗略测出了这种粒子的电荷量确实与氢离子的电荷量差别不大，另外，研究得出了这种带电粒子的质量远小于最轻原子的质量．汤姆孙把这种新发现的粒子称为电子．电子是原子的组成部分，是比原子更基本的物质单元．
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．
判断正误

人教版高中物理选修3-5精选教案：18.1 电子的发现 Word版含答案

第一节电子的发现教学目标：（一）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。

（二）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。

（三）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）引入新课教师：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）新课教学1、阴极射线讲述：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。

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

史料：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。

【精品】人教版高中物理选修3-5学案：第十八章学案1、2

1电子的发现2原子的核式结构模型[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，知道电子的电荷量和比荷.2.了解汤姆孙发现电子的研究方法及蕴含的科学思想，领会电子的发现对揭示原子结构的重大意义.3.知道α粒子散射实验的实验器材、实验原理和实验现象.4.知道卢瑟福的原子核式结构模型的主要内容，能说出原子核的数量级．一、阴极射线电子的发现[导学探究](1)在图1所示的演示实验中，K是金属板制成的阴极，A是金属环制成的阳极．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电场或磁场，若射线垂直于磁场方向通过磁场后发生了偏转，则该射线是由带电微粒组成的．[知识梳理]阴极射线及电子的发现(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．(3)电子的发现：汤姆孙让阴极射线分别通过电场或磁场，根据偏转情况，证明了它的本质是带负电的粒子流并求出了其比荷．(4)密立根通过著名的“油滴实验”精确地测出了电子电荷．电子电荷量一般取e＝1.6×10－19_C，电子质量m＝9.1×10－31_kg.e[即学即用]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 C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．二、α粒子散射实验[导学探究](1)什么是α粒子？(2)α粒子散射实验装置由几部分组成？实验过程是怎样的？(3)α粒子散射实验的实验现象是怎样的？(4)少数α粒子发生大角度散射的原因是什么？答案(1)α粒子(42He)是从放射性物质中发射出来的快速运动的粒子，实质是失去两个电子的氦原子核，带有两个单位的正电荷，质量为氢原子质量的4倍、电子质量的7 300倍．(2)实验装置：①α粒子源：钋放在带小孔的铅盒中，放射出高能α粒子，带两个单位的正电荷，质量为氢原子质量的4倍．②金箔：特点是金原子的质量大，且易延展成很薄的箔．③放大镜：能绕金箔在水平面内转动．④荧光屏：荧光屏装在放大镜上．⑤整个实验过程在真空中进行．金箔很薄，α粒子很容易穿过．实验过程：α粒子经过一条细通道，形成一束射线，打在很薄的金箔上，由于金原子中的带电粒子对α粒子有库仑力的作用，一些α粒子会改变原来的运动方向．带有放大镜的荧光屏可以沿图中虚线转动，以统计向不同方向散射的α粒子的数目．(3)α粒子散射实验的实验现象：绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但有少数α粒子发生了大角度偏转，偏转的角度甚至大于90°.(4)α粒子带正电，α粒子受原子中带正电的部分的排斥力发生了大角度散射．[知识梳理](1)α粒子散射实验装置由α粒子源、金箔、放大镜、荧光屏等几部分组成，实验时从α粒子源到荧光屏这段路程应处于真空中．(2)实验现象：绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但有少数α粒子发生了大角度偏转，偏转的角度甚至大于90°.(3)α粒子散射实验的结果用汤姆孙的“枣糕模型”无法解释．[即学即用](多选)关于α粒子的散射实验，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E．α粒子穿过原子时，由于α粒子的质量比电子大得多，电子不可能使α粒子的运动方向发生明显的改变答案ABCE解析对于D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错误；电子的质量很小，当和α粒子作用时，对α粒子运动的影响极其微小，E正确．三、原子的核式结构模型原子核的电荷与尺寸[导学探究](1)原子中的原子核所带电荷量有何特点？答案原子核带正电，所带电荷量与核外电子所带的电荷量相等．(2)核式结构模型是如何解释α粒子散射实验结果的？答案①由于原子核很小，大多数α粒子穿过金箔时都离核很远，受到的斥力很小，它们的运动几乎不受影响，几乎沿直线传播，不发生偏转．②只有极少数α粒子有机会与原子核接近，受到原子核较大的斥力而发生明显的偏转．[知识梳理]对原子核式结构及原子核的认识(1)卢瑟福的核式结构模型：1911年由卢瑟福提出，在原子中心有一个很小的核，叫原子核．它集中了全部的正电荷和几乎全部的质量，电子在核外空间运动．(2)原子核的电荷与尺度[即学即用](多选)关于原子核式结构理论，下列说法正确的是()A．是通过天然放射性现象得出来的B．原子的中心有个核，叫做原子核C．原子的正电荷均匀分布在整个原子中D．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旋转答案BD解析原子的核式结构理论是在α粒子散射实验的基础上提出的，A错；原子所带的正电荷都集中在一个很小的核里面，不是均匀分布在原子中，C错，所以选B、D.一、对阴极射线的认识例1(多选)下面对阴极射线的认识正确的是()A．阴极射线是由阴极发出的粒子撞击玻璃管壁上的荧光粉而产生的B．只要阴阳两极间加有电压，就会有阴极射线产生C．阴极射线是真空玻璃管内由阴极发出的射线D．阴阳两极间加有高压时，电场很强，阴极中的电子受到很强的库仑力作用而脱离阴极解析阴极射线是由阴极直接发出的，故A错误；只有当两极间有高压且阴极接电源负极时，阴极中的电子才会受到足够大的库仑力作用而脱离阴极成为阴极射线，故B错误，D 正确；阴极射线是真空玻璃管内由阴极发出的射线，C正确．答案 CD 归纳总结阴极射线的实质是带负电的电子流，电子在电场(或磁场)中运动时所受的电场力(或洛伦兹力)远大于其自身的重力，故研究阴极射线在电磁场中的运动时，除题目特别说明外，一般不考虑重力的影响．二、带电粒子比荷的测定例2 电子的比荷最早由美国科学家密立根通过油滴实验测出，如图2所示，两块水平放置的平行金属板上、下极板与电源正负极相接，上、下极板分别带正、负电荷，油滴从喷雾器喷出后，由于摩擦而起电，油滴进入上极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，两金属板间距为d ，不计空气阻力和浮力．图2(1)调节两板的电势差u ，当u ＝U 0时，使得某个质量为m 1的油滴恰好做匀速直线运动，求油滴所带的电荷量q 为多少？(2)若油滴进入电场时的速度可以忽略，当两金属板间的电势差u ＝U 时，观察到某个质量为m 2的油滴进入电场后做匀加速运动时，经过时间t 运动到下极板，求此油滴的电荷量Q . 解析 (1)油滴匀速下落过程受到的电场力和重力平衡，由平衡条件得：qU 0d＝m 1g ，得q ＝m 1g d U 0. (2)油滴加速下落，其所带电荷量为Q ，因油滴带负电，则油滴所受的电场力方向向上，设此时的加速度的大小为a ，由牛顿第二定律和运动学公式得：m 2g －Q U d ＝m 2a ，d ＝12at 2，解得Q ＝m 2d U (g －2d t 2)．答案 (1)m 1gd U 0 (2)m 2d U (g －2d t 2) 归纳总结解决带电粒子在电场中运动的三个步骤(1)确定研究对象，并根据题意判断是否可以忽略带电粒子的重力．在本题中，油滴是个实物粒子，受重力较大，且题目中强调其在电场中能做匀速直线运动，不能忽略其重力；(2)对研究对象进行受力分析，必要时要画出力的示意图；(3)选用恰当的物理规律列方程求解．三、对α粒子散射实验的理解例3如图3所示为卢瑟福α粒子散射实验装置的示意图，图中的显微镜可在圆周轨道上转动，通过显微镜前相连的荧光屏可观察α粒子在各个角度的散射情况．下列说法中正确的是()图3A．在图中的A、B两位置分别进行观察，相同时间内观察到屏上的闪光次数一样多B．在图中的B位置进行观察，屏上观察不到任何闪光C．卢瑟福选用不同金属箔片作为α粒子散射的靶，观察到的实验结果基本相似D．α粒子发生散射的主要原因是α粒子撞击到金箔原子后产生的反弹解析α粒子散射实验现象：绝大多数α粒子沿原方向前进，少数α粒子有大角度散射．所以A处观察到的粒子数多，B处观察到的粒子数少，所以选项A、B错误．α粒子发生散射的主要原因是受到原子核库仑斥力的作用，所以选项D错误，C正确．答案 C规律总结解决这类问题的关键是理解并熟记以下两点：(1)明确实验装置中各部分的组成及作用．(2)弄清实验现象，知道“绝大多数”、“少数”和“极少数”α粒子的运动情况及原因．针对训练卢瑟福利用α粒子轰击金箔的实验研究原子结构，正确反映实验结果的示意图是()答案 D解析α粒子轰击金箔后偏转，越靠近金原子核，偏转的角度越大，所以A、B、C错误，D 正确．四、原子的核式结构分析例4(多选)下列对原子结构的认识中，正确的是()A．原子中绝大部分是空的，原子核很小B．电子在核外运动，库仑力提供向心力C．原子的全部正电荷都集中在原子核里D．原子核的直径大约为10－10 m解析卢瑟福α粒子散射实验的结果否定了关于原子结构的汤姆孙模型，提出了关于原子的核式结构学说，并估算出原子核直径的数量级为10－15 m，原子直径的数量级为10－10 m，原子直径是原子核直径的十万倍，所以原子内部是十分“空旷”的，核外带负电的电子由于受到带正电的原子核的吸引而绕核旋转，所以A、B、C正确，D错误．答案ABC归纳总结1．原子核在原子中体积非常小．原子直径的数量级是10－10m，原子核直径的数量级是10－15 m.2．掌握原子核的组成及特点.1．(多选)英国物理学家汤姆孙通过对阴极射线的实验研究发现()A．阴极射线在电场中偏向正极板一侧B．阴极射线在磁场中受力情况跟正电荷受力情况相同C．不同材料所产生的阴极射线的比荷不同D．汤姆孙并未得出阴极射线粒子的电荷量答案AD解析阴极射线实质上就是高速电子流，所以在电场中偏向正极板一侧，A正确．由于电子带负电，所以其在磁场中受力情况与正电荷不同，B错误．不同材料所产生的阴极射线都是电子流，所以它们的比荷是相同的，C错误．在汤姆孙实验证实阴极射线就是带负电的电子流时并未得出电子的电荷量，最早测出电子电荷量的是美国物理学家密立根，D正确．2．(多选)1897年英国物理学家汤姆孙发现了电子被称为“电子之父”，下列关于电子的说法正确的是()A．汤姆孙通过阴极射线在电场和磁场中的运动得出了阴极射线是带负电的粒子的结论，并求出了阴极射线的比荷B．汤姆孙通过对光电效应的研究，发现了电子C．电子的电荷量是由密立根油滴实验测得的D．物体所带电荷量最小值为1.6×10－19 C答案ACD3．X表示金原子核，α粒子射向金核被散射，若它们入射时的动能相同，其偏转轨道可能是下图中的()答案 D解析α粒子离金核越远其所受斥力越小，轨道弯曲程度就越小，故选项D正确．一、选择题(1～9为单选题，10为多选题)1．历史上第一个发现电子的科学家是()A．贝可勒尔B．道尔顿C．伦琴D．汤姆孙答案 D解析贝可勒尔发现了天然放射现象，道尔顿提出了原子论，伦琴发现了X射线，汤姆孙发现了电子．2．关于阴极射线，下列说法正确的是()A．阴极射线就是很微弱的荧光B．阴极射线是在真空管内由正极放出的电子流C．阴极射线的比荷比氢原子的比荷大D．阴极射线的比荷比氢原子的比荷小答案 C解析阴极射线是真空管中由阴极发出的电子流，故A、B错；阴极射线本质是电子流，故其比荷比氢原子比荷大得多，故C正确，D错误．3．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1所示．若要使射线向上偏转，所加磁场的方向应为()图1A．平行于纸面向左B．平行于纸面向上C．垂直于纸面向外D．垂直于纸面向里答案 C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，为使电子所受洛伦兹力方向平行于纸面向上，磁场方向应为垂直于纸面向外，故选项C正确．4．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 D5．α粒子散射实验中，使α粒子散射的原因是()A．α粒子与原子核外电子碰撞B．α粒子与原子核发生接触碰撞C．α粒子发生明显衍射D．α粒子与原子核的库仑斥力的作用答案 D解析α粒子与原子核外的电子的作用是很微弱的，A错误．由于原子核的质量和电荷量很大，α粒子与原子核很近时，库仑斥力很强，足以使α粒子发生大角度偏转甚至反向弹回，使α粒子散射的原因是库仑斥力的作用，B、C错误，D正确．6．α粒子散射实验中，不考虑电子和α粒子的碰撞影响，是因为()A．α粒子与电子根本无相互作用B．α粒子受电子作用的合力为零，电子是均匀分布的C．α粒子和电子碰撞损失的能量极少，可忽略不计D．电子很小，α粒子碰撞不到电子答案 C解析在α粒子散射实验中，电子与α粒子存在相互作用，A错；电子质量只有α粒子的17 300，电子与α粒子碰撞后，电子对α粒子的影响就像灰尘对枪弹的影响，完全可忽略不计，C正确，B、D错误．7．卢瑟福提出原子的核式结构模型的依据是用α粒子轰击金箔，实验中发现α粒子()A．全部穿过或发生很小偏转B．绝大多数穿过，只有少数发生较大偏转，有的甚至被弹回C．绝大多数发生很大偏转，甚至被弹回，只有少数穿过D．全部发生很大偏转答案 B解析卢瑟福的α粒子散射实验结果是绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，故选项A错误．α粒子被散射时只有少数发生了较大角度偏转，并且有极少数α粒子偏转角超过了90°，有的甚至被弹回，故选项B正确，C、D错误．8．如图所示为卢瑟福α粒子散射实验的原子核和两个α粒子的轨迹，其中可能正确的是()答案 A解析在α粒子散射实验中，α粒子十分接近原子核穿过时，受到很大的库仑力作用，偏转角度很大，可知只有A项正确．9．卢瑟福和他的助手做α粒子轰击金箔实验，获得了重大发现．关于α粒子散射实验的结果，下列说法正确的是()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．证明了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里D．证明了原子中的电子只能在某些轨道上运动答案 C解析α粒子散射实验发现了原子内存在一个集中了全部正电荷和几乎全部质量的核，数年后卢瑟福发现核内有质子并预测核内存在中子，所以C正确，A、B错误．玻尔发现了电子轨道量子化，D错误．10．下列说法中正确的是()A．汤姆孙精确地测出了电子电荷量e＝1.602 177 33(49)×10－19 CB．电子电荷量的精确值是密立根通过“油滴实验”测出的C．汤姆孙油滴实验更重要的发现是：电荷量是量子化的，即任何电荷量只能是e的整数倍D．通过实验测出电子的比荷和电子电荷量e的值，就可以确定电子的质量答案BD解析电子的电荷量是密立根通过“油滴实验”测出的，A、C错误，B正确；测出比荷的值em和电子电荷量e的值，可以确定电子的质量，故D正确．二、非选择题11．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2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2答案 mgd U解析由平衡条件得mg ＝q U d ，解得q ＝mgd U. 12．电子所带电荷量的精确数值最早是由美国物理学家密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．密立根实验的原理图如图3所示，A 、B 是两块平行放置的水平金属板，A 板带正电，B 板带负电．从喷雾器嘴喷出的小油滴，落到A 、B 两板之间的电场中．小油滴由于摩擦而带负电，调节A 、B 两板间的电压，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电场强度是1.92×105 N /C ，油滴半径是1.64×10－4 cm ，油的密度是0.851 g/cm 3，求油滴所带的电荷量．这个电荷量是电子电荷量的多少倍？(g 取9.8 m/s 2)图3答案 8.02×10－19 C 5解析小油滴质量m ＝ρV ＝ρ·43πr 3① 由题意知mg ＝qE ②由①②两式可得q ＝ρ·4πr 3g 3E＝0.851×103 ×4π×(1.64×10－6)3×9.83×1.92×105 C ≈8.02×10－19 Cq e ＝8.02×10－191.6×10－19≈5 因此小油滴所带电荷量q 是电子电荷量e 的5倍．。

2024-2025学年高中物理第18章原子结构1电子的发现教案新人教版选修3-5

4.跨学科整合思维：学生能够将物理知识与化学、生物学等相关领域知识相结合，形成对物质世界全面而深入的认识。他们能够理解原子结构与元素周期律的关系，解释电子排布对元素性质的影响。
5.创新精神与实践能力：学生通过学习电子的发现过程，培养了创新精神与实践能力。他们能够理解科学家是如何通过实验观察推测出理论模型的，并能够运用所学知识解决实际问题。
核心素养目标
本节课的核心素养目标旨在深化学生对物理学科本质的理解，培养其科学思维与科学探究能力。通过学习电子的发现及相关原子结构理论，学生将达成以下目标：1.掌握科学探究方法，如观察、实验、推理等，培养实证意识与创新精神；2.提高运用物理知识解释自然现象的能力，特别是在微观领域的应用；3.增强模型建构与模型分析的能力，理解卢瑟福原子模型的科学意义；4.培养跨学科整合思维，将物理知识与化学、生物学等相关领域知识相结合，形成对物质世界全面而深入的认识。这些素养目标与新教材的要求紧密相连，强调知识与实践、思考与创新的有机结合。
监控预习进度：通过在线平台跟踪学生的预习情况，确保每位学生都能对即将学习的内容有初步了解。
-学生活动：
自主阅读预习资料：学生按照要求阅读预习资料，理解电子的发现和原子结构的基础知识。
思考预习问题：学生针对预习问题进行独立思考，记录自己的理解和新产生的疑问。
提交预习成果：学生将预习笔记、思维导图或疑问通过平台提交，以便老师了解预习效果。
其次，我还注意到在课堂讨论环节，有些学生不太积极参与。他们可能感到害羞或者不确定自己的观点是否正确。为了解决这个问题，我计划在未来的教学中采取一些措施，如鼓励学生分享自己的观点，提供更多的反馈和支持，以及创造一个更加开放和包容的讨论环境。
此外，我还发现一些学生在完成课后作业时存在困难。他们可能没有完全掌握课堂上的知识点或者缺乏练习。为了帮助学生巩固学习，我计划在未来的教学中增加一些练习和复习的机会，提供更多的指导和支持，以及鼓励学生之间的合作和互助。

SCY-选修3-5(第十八章)知识点归纳及例题解析

第十八章：原子结构知识框架：第1节：电子的发现一．阴极射线阴极射线是从阴极射线管的阴极发出的高速运动的粒子流，这些微观粒子是电子．二．电子的发现1.1897年英国物理学家汤姆孙通过研究阴极射线发现了电子（注意电场与磁场对带电粒子流的作用力）2.1910年美国物理学家密立根通过著名的油滴实验实验精确测定了电子的电荷量．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__________C，任何带电体所带电量只能是电子电量的整数倍．（根据电子的比荷是q/m，可算出电子的质量约为__________kg.）3.密立根油滴实验的科学意义：①.测得了电子的电子的电荷量；②.提出来电荷分布的量子化观点电子例题：（3-5第50页3、4题）3．一个半径为1.64ⅹ10-4cm的带负电的油滴，在电场强度等于1.92ⅹ105V/m的竖直向下的匀强电场中，如果油滴受到的库伦力恰好与重力平衡，则这个油滴带有几个电子的电荷量？已知油滴的密度为0.851ⅹ103kg/m34.测定电子荷质比（电荷q与质量m之比q/m）的实验装置如图所示．真空玻璃管内，阴极K发出的电子，经阳极A与阴极K之间的高电压加速后，形成一束很细的电子流，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C、D间无电压，则离开极板区域的电子将打在荧光屏上的O点；若在两极板间加上电压U，则离开极板区域的电子将打在荧光屏上的P点；若再在极板间加一方向垂直于纸面向外、磁感应强度为B的匀强磁场，则打到荧光屏上的电子产生的光点又回到O点．现已知极板的长度l=5.00cm，C、D间的距离d=l.50cm，极板区的中点M到荧光屏中点O的距离为L=12.50cm，U=200V，P点到O点的距离y==3.0cm；B=6.3×10-4T．试求电子的荷质比．（不计重力影响）．解析：没有加磁场时，电子进入平行板电容器极板间做类平抛运动，由牛顿第二定律和运动学公式可推导出垂直于极板方向的位移，电子离开极板区域后做匀速直线运动，水平方向的速度等于电子刚进入极板间的初速度，求出匀速直线运动的时间，即可求出P点离开O点的距离．加上磁场B后，荧光屏上的光点重新回到O点，说明电子通过平行板电容器的过程中电子所受电场力与磁场力相等，即可得到电子进入极板时的初速度，联立可求出比荷．(电子的荷质比为1.6×1011 C/kg．)第2节：原子的核式结构模型一．汤姆孙的原子模型汤姆孙于1898年提出了原子模型，称为西瓜模型或枣糕模型．该模型能解释一些实验现象，但后来被α粒子散射实验实验否定了．二．α粒子散射实验1．α粒子：是从放射性物质中发射出来的快速运动的粒子，实质是氦的原子核。

高三物理选修3-5第十八章原子结构第一节电子的发现导学案设计

高三物理选修3-5第十八章原子结构第一节电子的发现导学案【教学目标】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的整数倍。

4．领会电子的发现对揭示原子结构的重大意义。

【教学重点】电子的发现过程中蕴含的科学方法【教学难点】体会电子的发现过程中蕴含的科学方法【自主学习】一、阴极射线1．演示实验：如图所示，真空玻璃管中K是金属板制成的______，A是金属环制成的______；把它们分别连接在感应线圈的负极和正极上。

管中狮子状物体是一个金属片。

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。

2．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______及管中物体在玻璃壁上的影。

3．实验分析：荧光的实质是由于玻璃受到______发出的某种射线的撞击而引起的，这种射线被命名为__________．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。

（2）1897年，汤姆孙根据阴极射线在电场和磁场中的偏转情况断定，它的本质是的粒子流并求出了这种粒子的比荷。

（3）汤姆孙发现，用不同材料的阴极做实验，所得__________的数值都是相同的。

这说明不同物质都能发射这种带电粒子，它是构成各种物质的共有成分。

由实验测得的阴极射线粒子的比荷是氢离子比荷的近两千倍。

它认为，这可能表示阴极射线粒子电荷量的大小与氢离子一样，而质量比氢离子小得多。

汤姆孙后续的实验粗略测出了这种粒子的电荷量确实与氢离子的电荷量差别不大，证明了汤姆孙的猜测是正确的。

2018-2019学年高中物理第十八章原子结构 18.1 电子的发现优质课件新人教版选修3-5

密立根油滴实验
密立根油滴实验的原理图
பைடு நூலகம்
密立根测量出电子的电量
e1.602 10 2 1C 9
根据荷质比，可以精确地计算出电子的质量
m9.10 914 031 kg
谢谢欣赏
THANK YOU FOR WATCHING
用达到最大偏转
r d2 h
计算出的荷质比大约比当时知道的质量最小的氢离子的荷质比达2000倍。这有两种可能：或者这种带电粒子的电荷量很大；或者它的质量很小。
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，随后又发现在气体的电离和光电效应等现象中，可从不同的物体中击出这种带电粒子，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，发现粒子的电荷与氢离子的电荷基本相同，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。
阴极射线究竟是什么？汤姆生如何测定阴极射线的电荷？
汤姆生如何测定出粒子的荷质比？
让带电粒子垂直射入匀强磁场，如果仅受磁场力作用，将做匀速圆周运动，洛仑兹力提
供向心力： v2 m evB r
汤姆生如何测定出粒子速度v和半径r？
1、让粒子垂直射入正交的电磁场做匀速直
线运动：
v E B
2、让粒子垂直射入匀强电场仅受电场力作
第十八章原子结构
第1节电子的发现
一、阴极射线
汤姆生的伟大发现
汤姆生发现电子之前人们认为原子是组成物体的最小微粒，是不可再分的。汤姆生对阴极射线等现象的研究中发现了电子，从而敲开了原子的大门。
探索阴极射线
1858年德国的科学家普里克（J.Plucker， 1801——1868）发现了阴极射线。

人教版高中物理选修3-5第18章第1节电子的发现公开课教学共27张ppt课件

vx v0ຫໍສະໝຸດ L v0tv0E B
P2
根据几何关系：tan
D
y
L
2
化简得： q m
(D
Ey L)B2L
2
比荷求法
1. 用“电偏转〞测定阴极射线比荷的表达式
q Ey m (D l )B2L
2
2. 用“磁偏转〞测定阴极射线比荷的表达式
q m
Esin
B2L
电子的发现
汤姆孙发现，用不同资料的阴极和不同的方法做实验，所得比荷的数值是相等的。这阐明，这种粒子是构成各种物质的共有成分。由实验测得的阴极射线粒子的比荷是氢离子比荷的近2000倍。假设这种粒子的电荷量与氢离子的电荷量一样，那么其质量约为氢离子质量的近1/2000。汤姆孙后续的实验粗略测出了这种粒子的电荷量确实与氢离子的电荷量差别不大，证明了他当初的猜测是正确的。后来，物理学家把新发现的这种组成阴极射线的粒子称之为电子。
1.经过演示实验，培育学生察看实验景象的才干。 2.领会科学家研讨对原子的认识阅历了非常漫长的过程，培育学生辩证科学现实的才干。
二、教学重点、难点 1.认识电子发现的艰苦意义，领会电子发现过程中的科学方法。 2.电子比荷的实际推导。
很早以来，人们不断以为原子是构成物质的最小微粒，是不可再分的。这种认识不断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进展深化研讨时，才发现原来原子也是有内部构造的.
根据粒子在电场中受力判别
二电子的发现汤姆孙实验：
汤姆孙实验安装表示图
〔 1〕K、A部分产生阴极射线〔2〕A、B只让程度运动的阴极射线经过〔3〕D1、D2之间加电场或磁场检测阴极射线能否带电和带电性质〔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