物理新课堂学案选修3-5粤教版课件：第三章第一节敲开原子的大门
2019版物理新课堂学案选修3-5粤教版课件：第三章第一节敲开原子的大门
判断正误 (1) 汤 姆 生 用 实 验 证 实 了 电 子 是 比 原 子 更 小 的 微 粒．(√) (2)电子是原子的组成部分，电子电荷量可以取任意 数值．(×)
小试身手 2．(多选)关于电子的下列说法中正确的是( A．发现电子是从研究阴极射线开始的 B．任何物质中均有电子，它是原子的组成部分 C．电子发现的意义是：使人们认识到原子不是组成 物质的最小微粒，原子本身也具有复杂的结构 D．电子是带正电的，它在电场中受到的电场力方向 与电场线的切线方向相同 )
(1)不加任何偏转电场和偏转磁场，从高压电场的阴 极发出的阴极射线，穿过 AB 后沿直线打在荧光屏 P1 上.
(2)当在平行极板上加一如上图所示的电场，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． (3)为使阴极射线不发生偏转，在平行极板区域加一 磁场，且磁场方向必须垂直纸面向外．当满足条件 qvB E ＝qE 时，则阴极射线不发生偏转．则：v＝B.
(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．阴极射线的本质． 汤姆生根据阴极射线在电场和磁场中的偏转断定， 阴极射线的本质是带负电的粒子流，并求出了这种粒子 的荷质比．后来，组成阴极射线的粒子被称为电子．
4．荷质比的测定． 实验装置如图所示，阴极射线的本质是电子，在电磁 场中运动时，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，一般不考虑重力影响．
解析：由物理学史知识可知，人们从研究阴极射线开 始，发现了电子，认识到它是原子的组成部分，原子本身 也是可以再分的．故选项 A、B、C 对，D 错． 答案：ABC
拓展一 对阴极射线的探究
如图所示为汤姆生的气体放电管．
最新原子结构之谜全章课件(粤教版选修3-5)培训讲学
电子离开阴极时速度可以忽略，电子经加速后从K的小孔中射
出时的速度大小为v，下面说法正确的是：( )
A、如果A、K间距离减半，电压U、不变，则离开时速率变为
2v
B、如果A、
K间距离减半，电压U、不变，则离开时速率变为v/2
C、如果A、K间距离不变，电压U减半，则离开时速率变为2v
D、如果A、K间距离不变，电压U减半，则离开时速率变为
当大真空管中加 入磁场时,射线就会 偏转,被接收器接收 到
经检验为负电荷
荷质比的测定
1.荷质比的概念：带电粒子的电荷与质量之比。它是带电粒子的基 本参量。 2.测定荷质比的装置： A：电离室:S1—S2：加速电场
S2—S3：速度选择器
B：匀强磁场 D：照相底片
3.电子就是通过测定荷质比而被发现的。 4.测定荷质比的装置――质谱仪（最初由汤姆生 发现的）。
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 用达到最大偏转
r d2 h
密立根油滴实验的原理图
• 密立根测量出电子的电量
e1.60 2 1 2 0 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
课堂练习
1、关于阴极射线的本质，说法对的是（C） A、阴极射线的本质是氢原子 B、阴极射线的本质是电磁波 C、阴极射线的本质是电子 D、阴极射线的本质是X射线
课堂小结
1897年,汤姆生在研究阴极射线: 1.测出了阴极射线的电性 2.测出了它的速度和偏转情况 3.测出了它的荷质比 4.发现用不同的金属做电极所有的射线一样 的性质.
思考与研讨
习题1：如图，在两平行板间有平行的均匀电
场E，匀强磁场B。MN是荧光屏，中心为O，
高中物理第三章原子结构之谜第一节敲开原子的大门第二节原子的结构同步备课课件粤教版选修3_5
斥力很小，它们的运动方向几乎不改变. 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.
答案
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，一种观点认为是一种电磁 波，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 ( 电场 ) 方向
射入之后发生了偏转，则该射线是由带电微粒组成的.
度散射.
答案
知识梳理 1.α粒子散射实验装置由 α粒子源、金箔 、 带有荧光屏的放大镜 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生的“枣糕模型”无法解释.
图3
(2)撤去电场(如图4)，保留磁场，让粒子单纯地在磁场中运动，由洛伦兹 v2 力提供向心力，即Bqv＝ m ，根据轨迹偏转情况，由几何知识求出其半 r 径r.
图4
q E (3)由以上两式确定粒子的荷质比表达的“油滴实验”精确地测出了电子电荷量.电子电荷量
一般取e＝ 1.6×10－19 C ，电子质量me＝ 9.1×10－31 kg .
即学即用 判断下列说法的正误. (1)阴极射线在真空中沿直线传播.( √ ) (2)英国物理学家汤姆生认为阴极射线是一种电磁辐射.( × ) (3)组成阴极射线的粒子是电子.( √ ) (4)电子是原子的组成部分，电子电荷量可以取任意数值.( × )
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第三章原子结构之谜第一节敲开原子的大门A级抓基础1．阴极射线是()A．光子流B．电子流C．质子流D．中子流解析：阴极射线是电子流，电子带负电．而γ射线是光子流，故B正确，A、C、D错误．答案：B2．以下说法正确的是()A．密立根用摩擦起电的实验发现了电子B．密立根用摩擦起电的实验测定了电子的电荷量C．密立根用油滴实验发现了电子D．密立根用油滴实验测定了电子的电荷量解析：密立根用油滴实验测定了电子的电荷量，故D正确．答案：D3．(多选)1897年英国物理学家汤姆生发现了电子，被称为“电子之父”，下列关于电子的说法正确的是()A．汤姆生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荷质比B．汤姆生通过对光电效应的研究，发现了电子C．电子的质量无法测定D．汤姆生通过对不同材料的阴极发出的射线的研究，并研究了光电效应等现象，说明电子是原子的组成部分，是比原子更基本的物质单元解析：汤姆生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荷质比，故A正确；汤姆生通过对阴极射线的研究，发现了电子，故B错误；根据电子的电荷量及荷质比，可以测出电子的质量，故C错误；汤姆生通过对不同材料的阴极发出的射线的研究，并研究了光电效应等现象，说明电子是原子的组成部分，是比原子更基本的物质单元，故D正确．答案：AD4．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，如图所示．若要使射线向上偏转，所加磁场的方向应为()A．平行于纸面向左 B．平行于纸面向上C．垂直于纸面向外 D．垂直于纸面向里解析：由于阴极射线的本质是电子流，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，使电子所受洛伦兹力方向平行于纸面向上，由此可知磁场方向应为垂直于纸面向外，故C正确．答案：CB级提能力5．下列说法正确的是()A．阴极射线在电场中一定会受到电场力的作用B．阴极射线在磁场中一定会受到磁场力的作用C．阴极射线所受电场力的方向与电场的方向是相同的D．阴极射线所受磁场力的方向与磁场的方向是相同的解析：阴极射线是高速运动的电子流，在电场中一定要受到电场力的作用，所受电场力方向与电场方向相反，A对，C错．在磁场中如果电子运动方向与磁场方向平行则电子不受磁场力，当受磁场力时，由左手定则知所受磁场力方向与磁场方向垂直，B、D错．答案：A6．从阴极射线管发射出的一束电子，通过图示的磁场，以下四幅图中能正确描绘电子偏转情况的是()A B C D解析：如题图，电子束从阴极(负极)射出，根据左手定则：伸开左手，磁感线穿过手心，四指指向电子运动的相反方向，拇指指向洛伦兹力方向，判断得知电子所受的洛伦兹力方向向下，则电子束向下偏转，故B正确．答案：B7．如图是阴极射线管示意图．接通电源后，阴极射线由阴极沿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()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轴正方向解析：若加磁场，由左手定则可知，所加磁场方向沿y轴正方向，故A错误，B正确；若加电场，因电子向下偏转，则电场方向沿z 轴正方向，故C、D错误．答案：B8．电子所带电荷量最早是由美国科学家密立根所做的油滴实验测出的．密立根实验的原理如图所示．两块水平放置的平行金属板A、B与电源相接，使上面的A板带正电，下面的B板带负电．油滴从喷雾器喷出后，经上面金属板中间的小孔，落到两板之间的匀强电场E中．大多数油滴在经过喷雾器喷嘴时，因摩擦而带负电，油滴在电场力、重力和空气阻力的作用下下降，观察者可在强光照射下，借助显微镜进行观察．如图所示，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＝k v，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)：_____________________________________________________.解析：mg －U d q ＝0，mg －k v ＝0，解得q ＝k v d U.油滴的带电荷量是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：k v d U 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。
高中物理粤教版选修3-5课件：3.1敲开原子的大门
自主预习
一 二 知识精要 思考探究
合作探究
典题例解
触类旁通
迁移应用
(多选)关于空气导电性能,下列说法正确的是( ) A.空气导电,因为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,是因为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.空气越稀薄,越容易发出辉光 答案：BD 解析：空气是由多种气体组成的混合气体,在正常情况下,气体 分子不带电(显中性),是较好的绝缘体.但在射线、受热及强电场作 用下,空气分子被电离,才具有导电性能,且空气密度较大时,电离的 自由电荷很容易与其他空气分子碰撞,正、负电荷重新复合,难以 形成稳定的放电电流,因而电离后的自由电荷在稀薄气体环境中导 电性能更好,B、D正确.
自主预习
一 二 知识精要 思考探究
合作探究
典题例解
触类旁通
迁移应用
在演示实验的仪器中,制成阳极的金属环能否换成金属片? 答案：不能.阴极射线是由阴极发出的某种射线,这种射线通过阳 极后撞击到玻璃壁上,而产生淡淡的荧光.若将阳极换成金属片,阴 极射线就无法通过阳极到达玻璃管上了,此时也就观察不到在玻璃 管上的荧光了.
自主预习
目标导航 预习导引 一
Hale Waihona Puke 合作探究二触类旁通
预习交流1 怎样用实验的方法判断阴极射线的电性? 答案：为了研究阴极射线的带电性质,汤姆生设计了如图所示的装 置.从阴极发出的阴极射线,经过与阳极相连的小孔,射到管壁上,产 生荧光斑点;用磁铁使射线偏转,进入集电圆筒;用静电计检测的结 果表明,收集到的是负电荷.
自主预习
一 二 知识精要 思考探究
合作探究
典题例解
2015-2016高中物理 第3章 第1节 敲开原子的大门课件 粤教版选修3-5
原子结构之谜
第一节
敲开原子的大门
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． 2．了解汤姆生发现电子的研究方法及蕴含的科学 思想． 3．领会电子的发现对揭示原子结构的重大意义．
栏 目 链 接
对阴极射线的探究
如图所示的演示实验中，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？
中由平衡条件得：
＝qvB，①
，② 解①②③得：
栏 目 链 接
撤去电场后，由牛顿第二定律得：qvB＝ R＝ 答案： ►课堂训练 ，③
2．如图所示，一束电子(电量为e)以速度 v垂直射入磁感强度 为B，宽度为 d的匀强磁场中，穿透磁场时速度方向与原来入
射方向的夹角是 30°，则电子的质量是 ______ ，穿透磁场的
栏 目 链 接
方法总结：应用左手定则时，要注意负电荷运动的方向与它
形成的电流方向相反，即应用左手定则时负电荷运动的方向 应与四指所指的方向相反．
►课堂训练
1．关于阴极射线的本质，下列说法正确的是(C)
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流，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，
栏 目 链 接
若测出轨道半径为r，则粒子的荷质比是多大？
提示：(1)负电 (2)粒子受两个力作用：电场力和磁场力，两个力平衡，即有 qE＝qvB，得：v＝
(3)根据洛伦兹力充当向心力：qvB＝m
又v＝ ，则
，得出：
栏 目 链 接
.测出E、B、r即可求荷质比.
粤教版敲开原子的大门PPT课件
7.下列关于细胞膜化学组成的表述最全面的是
ＡA、蛋白质、糖类、脂质
B、糖蛋白、核酸、脂质 C、蛋白质、糖类、脂肪 D、糖蛋白、核酸、脂肪
８.小麦细胞细胞膜的主要组成元素是（ ） Ａ. Ｃ、Ｈ、Ｏ、Ｎ
ＢＢ．Ｃ、Ｈ、Ｏ、Ｎ、Ｐ
Ｃ．Ｃ、Ｈ、Ｏ、Ｓ Ｄ．Ｃ、Ｈ、Ｏ、Ｎ、Ｓ
电流方向来实现
答案 AD 解析 由于电子带负电，并且向下偏转，由左手定则知该 处的磁场方向应垂直纸面向里，又由安培定则可判断导线 中的电流方向为由A到B.可以通过改变导线中的电流方向 来改变粒子的径迹．故正确答案为A、D. 借题发挥 本题是运用左手定则和安培定则的综合性题目， 在应用左手定则判断洛伦兹力的方向时，一定要注意运动 电荷的正负．
针对训练1 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________．若在图3－1－2所 示的阴极射线管中部加上垂直于纸面向里的磁场，阴极射 线将________(填“向下”、“向里”或“向外”)偏转．
图3－1－2
答案 电子 向下 解析 阴极射线的实质是电子流，电子流形成的等效电流 方向向左，当加上垂直纸面向里的磁场后，由左手定则判 知电子受到的洛伦兹力的方向向下，故阳极射线将向下偏 转．
细胞不着色，从而判断细胞是否死亡。你
能解释“染色排除法”的原理吗？
活细胞的细胞膜具有控制物质进出 的能力，染色剂无法进入细胞内；当细 胞死亡后，细胞膜随之失去控制物质进 出的能力，染色剂进入细胞，细胞被染 成蓝色。
３.细胞膜上含量最多的成分是
A、蛋白质
B、糖类
ＣC、脂质
D、水
４.细胞之间依靠细胞膜进行信息交流，下列 不属于信息交流的是 A、激素与细胞膜表面受体结合 B、相邻细胞的细胞膜接触 C、植物细胞的胞间连丝
粤教版高中物理选修(3-5)第三章《敲开原子的大门》word学案
学案1 敲开原子的大门[学习目标定位] 1.了解阴极射线及电子发现的过程.2.知道汤姆生是如何测定电子荷质比的，知道电子的电荷量和质量．1．电场和磁场对电荷的作用力(1)电场力F＝qE，正电荷受力方向与场强E方向相同，负电荷受力方向与场强E方向相反．(2)洛伦兹力：磁场对运动电荷的作用力f＝qvB，其方向可用左手定则判断．2．探索阴极射线(1)阴极射线：在一个被抽成真空的玻璃管两端加上高电压，这时阴极发出的一种使正对阴极的玻璃管壁上出现绿色荧光的射线叫做阴极射线．(2)汤姆生设计了阴极射线管来测定阴极射线的电荷．他通过阴极射线在磁场中偏转、在电场中偏转的实验证明阴极射线本质上是由带负电的微粒组成的，这种粒子的荷质比大约比当时已知的质量最小的氢离子的荷质比大2_000倍．3．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，随后又发现在气体电离和光电效应等现象中，可以从不同物体中逸出这种带电粒子，这表明它是构成各种物体的共同成分．汤姆生发现该粒子的电荷与氢离子的电荷大小基本上相同，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，电子是构成原子的组成部分．4．美国物理家密立根精确地测定了电子的电荷量，并根据荷质比精确地计算出了电子的质量．5．电子的发现打破了传统的“原子不可分”的观念，使人类对自然世界的认识又向前迈进了一步.一、阴极射线[问题设计]1．在图1所示的演示实验中，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磁场，若射线垂直于磁场方向进入磁场后发生了偏转，则该射线是由带电微粒组成的．[要点提炼]1．阴极射线科学家用真空度很高的真空管做放电实验时，发现真空管阴极会发射出一种射线，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．英国物理学家汤姆生通过阴极射线在磁场和电场中产生偏转的实验，确定了射线微粒的带电性质．二、电子的发现[问题设计]如图2所示为测定阴极射线粒子比荷的装置，从阴极K发出的阴极射线通过一对平行金属板D1、D2间的匀强电场，发生偏转．图2(1)在D1、D2间加电场后射线偏到P2，则由电场方向知，该射线带什么电？(2)再在D1、D2间加一磁场(图中未画出)，电场与磁场垂直，让射线恰好不偏转．设电场强度为E，磁感应强度为B，则电子的速度多大？(3)撤去电场，只保留磁场，使射线在磁场中做圆周运动，若测出轨道半径为r，则粒子的荷质比q m是多大？ 答案 (1)负电(2)粒子受两个力作用：电场力和磁场力，两个力平衡，即有qE ＝qvB ，得：v ＝E B(3)根据洛伦兹力充当向心力：qvB ＝m v 2r ，得出：q m ＝vBr.又v ＝EB ，则q m ＝E B 2r .测出E 、B 、r 即可求荷质比qm. [要点提炼]1．汤姆生的研究方法及结论(1)汤姆生根据阴极射线在电场和磁场中的偏转断定，它的本质是带负电的粒子流，并求出了这种粒子的荷质比．(2)汤姆生用不同材料的阴极和不同的气体做实验，所得的荷质比都是相同的，是氢离子荷质比的近两千倍．(3)汤姆生直接测量了阴极射线粒子的电荷，发现这种粒子的电荷与氢离子电荷大小基本相同．后来把组成阴极射线的粒子称为电子． 2．对电子的认识 电子的电荷量e ＝1.6×10－19C ，是由密立根通过著名的“油滴实验”测出来的．并计算出电子的质量m ＝9.1×10－31kg ，质子的质量与电子的质量的比值：m pm e＝1_836.一、对阴极射线的认识例1 (单选)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所示．若要使射线向上偏转，所加磁场的方向应为( )图3A ．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，利用左手定则，使电子所受洛伦兹力方向平行于纸面向上，由此可知磁场方向应为垂直于纸面向外，故选项C 正确． 答案 C二、测量带电粒子的比荷例2 带电粒子的荷质比qm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，以求得电子的荷质比，实验装置如图4所示．图4(1)他们的主要实验步骤如下：A ．首先在两极板M 1、M 2之间不加任何电场、磁场，开启阴极射线管电源，射出的电子从两极板中央通过，在荧光屏的正中心处观察到一个亮点；B ．在M 1、M 2两极板间加合适的电场：加上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，在M 1M 2区域加一个大小、方向合适的磁场B ，使荧光屏正中心重现亮点，试问外加磁场的方向如何？(2)根据上述实验步骤，同学们正确推算出电子的荷质比与外加电场、磁场及其他相关量的关系为q m ＝UB 2d 2.一位同学说，这表明电子的荷质比将由外加电压决定，外加电压越大则电子的荷质比越大，你认为他的说法正确吗？为什么？解析 依据运动的带电粒子在电场中受电场力和在磁场中受洛伦兹力，两者平衡列方程求荷质比．(1)B 中荧光屏上恰好看不到亮点说明电子刚好落在正极板的近荧光屏的边缘，目的是利用极板间的距离d 表示荷质比qm.C 中由于要求洛伦兹力方向向上，根据左手定则可知磁场方向垂直于纸面向外．(2)不正确，电子的荷质比q m是电子的固有参数，与测量所加U 、B 以及极板间距离d 无关． 答案 见解析敲开原子的大门⎩⎪⎨⎪⎧阴极射线⎩⎪⎨⎪⎧产生性质：带负电，真空中沿直线传播电子的发现⎩⎪⎨⎪⎧汤姆生的研究方法电子发现的意义电子的电荷量和质量1．(单选)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 C2．(单选)关于电子的下列说法中，不正确的是( ) A ．发现电子是从研究阴极射线开始的 B ．任何物质中均有电子，它是原子的组成部分C ．电子发现的意义是：使人们认识到原子不是组成物质的最小微粒，原子本身也具有复杂的结构D ．电子是带正电的，它在电场中受到的电场力方向与电场线的切线方向相同 答案 D3．(单选)关于密立根“油滴实验”，下列说法正确的是( )A ．密立根利用电场力和磁场力平衡的方法，测得了带电体的最小带电荷量B ．密立根利用电场力和重力平衡的方法，推测出了带电体的最小带电荷量C ．密立根利用磁偏转的知识推测出了电子的电荷量D ．密立根“油滴实验”直接验证了电子的质量不足氢离子质量的千分之一 答案B[概念规律题组]1．(双选)关于阴极射线的性质，判断正确的是( ) A ．阴极射线带负电B．阴极射线带正电C．阴极射线的荷质比比氢原子荷质比大D．阴极射线的荷质比比氢原子荷质比小答案AC解析通过阴极射线在电场、磁场中的偏转发现阴极射线带负电，其荷质比比氢原子的荷质比大得多，故A、C正确．2．(双选)如图1所示，一只阴极射线管，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，发现射线径迹下偏，则( )图1A．导线中的电流由A流向BB．导线中的电流由B流向AC．如要使电子束的径迹向上偏，可以通过改变AB中电流方向来实现D．电子的径迹与AB中电流的方向无关答案BC解析阴极射线带负电，由左手定则判断管内磁场垂直纸面向里；由安培定则判断AB 中电流的方向由B流向A.电流方向改变，管内磁场方向改变，电子受力方向也改变．[方法技巧题组]3．(单选)如图2是阴极射线管示意图．接通电源后，阴极射线由阴极沿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2A．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轴正方向答案 B解析若加磁场，由左手定则可知，所加磁场方向沿y轴正方向，B正确；若加电场，因电子向下偏转，则电场方向沿z轴正方向．4．(单选)图3为示波管中电子枪的原理示意图，示波管内被抽成真空，A为发射热电子的阴极，K 为接在高电势点的加速阳极，A 、K 间电压为U ，电子离开阴极时的速度可以忽略，电子经加速后从K 的小孔中射出的速度大小为v .下面的说法中正确的是( )图3A ．如果A 、K 间距离减半而电压仍为U 不变，则电子离开K 时的速度变为2vB ．如果A 、K 间距离减半而电压仍为U 不变，则电子离开K 时的速度变为v2C ．如果A 、K 间距离保持不变而电压减半，则电子离开K 时的速度变为v2D ．如果A 、K 间距离保持不变而电压减半，则电子离开K 时的速度变为22v 答案 D解析 对电子从A 到K 的过程应用动能定理：eU ＝12mv 2－0，所以电子离开K 时的速度取决于A 、K 之间电压的大小，A 、B 错；如果电压减半，则v 应变为原来的22倍，C 错，D 对．5．亥姆霍兹线圈是一对彼此平行串联的共轴圆形线圈，两线圈大小相同，线圈之间距离d 正好等于圆形线圈的半径R ，如图4所示．这种线圈的特点是能在其公共轴线中点O 附近产生近似匀强磁场，且该匀强磁场的磁感应强度与线圈中的电流成正比，即B ＝kI .电子枪将灯丝溢出的电子经电压为U 的电场加速后，垂直射入上述匀强磁场中，测得电子做匀速圆周运动的半径为r ，试求电子的荷质比．图4答案2UkIr2解析 电子经电压U 加速，由动能定理得：eU ＝12mv 2①当电子垂直射入由亥姆霍兹线圈产生的匀强磁场中，在洛伦兹力作用下电子发生偏转，做圆周运动．洛伦兹力为向心力，则evB ＝m v 2r②由①②两式得：e m＝2UBr2又知，亥姆霍兹线圈产生的磁场与电流成正比，即B ＝kI ，则e m＝2UkIr2.[创新应用题组]6．汤姆生1897年用阴极射线管测量了电子的荷质比(电子电荷量与质量之比)，其实验原理如图5所示．电子流平行于极板射入，极板P 、P ′间同时存在匀强电场E 和垂直纸面向里的匀强磁场B 时，电子流不发生偏转；极板间只存在垂直纸面向里的匀强磁场B 时，电子流穿出平行板电容器时的偏向角θ＝115rad.已知极板长L ＝3.0×10－2 m ，电场强度大小为E ＝1.5×104V/m ，磁感应强度大小为B ＝5.0×10－4T ．求电子的荷质比．图5答案 1.3×1011C/kg 解析 无偏转时，有eE ＝evB只存在磁场时，有evB ＝m v 2r (或r ＝mv eB )，由几何关系得r ＝Lsin θ偏转角很小时，r ≈L θ，联立并代入数据得e m ＝E θB L＝1.3×1011C/kg.。
3.1 敲开原子的大门 课件(粤教版选修3-5)
课堂小结
1897年,汤姆生在研究阴极射线:
1.测出了阴极射线的电性
2.测出了它的速度和偏转情况 3.测出了它的荷质比
4.发现用不同的金属做电极所有的射线一
样的性质.
课堂练习
1、关于阴极射线的本质，说法对的是（ C ） A、阴极射线的本质是氢原子 B、阴极射线的本质是电磁波 C、阴极射线的本质是电子 D、阴极射线的本质是X射线
物理学家对阴极射线的研究，引发了19世纪
末的三大发现： 1895年伦琴发现了X射线。 1896年贝克勒尔发现了天然放射现象。 1897年汤姆生发现了电子。
一、探索阴极射线
实验装置:电源,感应圈,阴极射线管,磁铁
产生：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，这种射线为阴极射线。
h
d r h
2
d
证明:当阴极射线只受电场力时,做抛体运动
h Ee 2 t 2 2m
v2 m evB r
得出
d=vt
Eed 得: v mh
2
2
erE mv eBr V
2d r hຫໍສະໝຸດ e Eh 2 2 所以: m B d
实验结果：荷质比约为质子的2000倍
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，随后又发现在气体电离和电光效应等现
粤教版选修3-5
第三章 原子结构之谜
第一节 敲开原子的大门
相当长时间,人们认为原子不可分，英国科 学家汤姆生对阴极射线中发现电子!敲开了原子 的大门!
汤姆生
约瑟夫· 约翰· 汤姆生(Joseph John Thomson)1856 年12月18日生于英国曼彻斯特郊区，父亲是苏格兰人， 以卖书为业。汤姆生14岁进曼彻斯特欧文学院学习工程。 1876年入剑桥大学三一学院，毕业后，进入卡文迪许实 验室，在瑞利指导下进行电磁场理论的实验研究工作。 1884年，年仅28岁便当选为皇家学会会员。同年末，又 继瑞利之后担任卡文迪许实验室教授。
2024-2025学年高中物理第三章原子结构之谜第1节敲开原子的大门教案粤教版选修3-5
1.硬件资源：原子结构模型教具、电子示教板、多媒体投影仪。
2.软件资源：物理教学软件、原子结构动画演示程序。
3.课程平台：校园网络教学平台、教室互动教学系统。
4.信息化资源：电子教材、在线实验模拟系统、科普视频。
5.教学手段：PPT展示、课堂讨论、小组合作、实验探究、案例分析。
教学过程
首先，让我们一起来回顾一下我们已经了解的原子知识。在初中阶段，你们已经学习过原子由原子核和电子组成的基本概念。今天，我们将深入探索原子的内部结构，揭开原子之谜。（5分钟）
（3）绘制原子核式结构模型图和电子云模型图，标注出主要组成部分和特点。
（4）撰写一篇小论文，探讨原子结构与化学性质之间的关系，结合实例进行分析。
2.作业反馈：
（1）在批改学生的作业时，重点关注学生对原子结构基本概念的理解，以及能否正确运用所学知识解决问题。
（2）针对学生在作业中出现的共性问题，如对原子核式结构模型的理解偏差、电子云模型图绘制不准确等，进行集中讲解和纠正。
学情分析
本节课面向的是高中年级学生，他们在知识层面已具备基本的物理和化学知识，对原子概念有初步了解。在能力方面，学生具备一定的实验观察和数据分析能力，能够理解科学探究的过程。然而，对于较为抽象的原子内部结构及其运动规律的深入理解，可能还存在困难。在素质方面，学生的科学思维和创新能力有待加强，对物理现象的好奇心和求知欲是推动学习的积极因素。
答案：原子核式结构模型和电子云模型是原子结构研究的两个重要阶段。原子核式结构模型强调了原子核和电子的位置关系，而电子云模型进一步解释了电子在原子中的具体分布情况。两者之间的关系在于，电子云模型在原子核式结构模型的基础上，提供了更精细的电子运动描述，从而更准确地解释了原子的化学性质。
物理粤教版选修3-5 第三章第一节敲开原子的大门 课件
q E 3．由以上两式确定粒子的比荷表达式： ＝ 2 ，最后经 m Br 定量计算汤姆生认定组成阴极射线的粒子为电子．
(2014· 河源高二检测)一种测定电子比荷的实验装置如 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,形成细细的一束电子流，以平行于平板 电容器极板的方向进入两极板C、D间的区域．若两极板C、 D间无电压，电子将打在荧光屏上的O点；若在两极板间施加 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 在极板间施加一个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＝5.00 cm，C、D间的距离d＝1.50 cm，极板区的中
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．使电子所受洛伦兹力方向平行于纸面向上，由此可
知磁场方向应为垂直于纸面向外，故C正确．
1．(单选)关于阴极射线的本质，下列说法正确的是( C ) 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．
[ 想一想 ]
为什么说电子的发现打破了“原子不可分”这一
观点？
提示：英国科学家道尔顿建立了科学的原子理论 ,此后“原子 是不可分割的实物粒子”这一观点牢牢占据统治地位.1897年,
汤姆生用实验证实了存在比原子更小的微粒 ——电子，从此
改变了这一观点.
对“阴极义，阴极射线是阴极放射出来的射线．经验证它实际
带电粒子比荷的测定
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 E ＝ B
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§3.1敲开原子的大门【学习目标】1、了结汤姆生发现电子的历史过程。
2、知道什么是阴极射线，了解他的实质。
3、体会研究阴极射线的方法。
【学习重点】电子发现的方法和过程。
通过实验说明阴极射线的存在，对阴极射线的一系列实验研究发现了电子。
电子的发现说明原子不是组成物质的最小微粒。
【知识回顾】1、带电粒子在匀强电场中的偏转质量为m 电荷量为q 的带电粒子以平行于极板的初速度v 0射入长L 板间距离为d 的平行板电容器间，两板间电压为U ，求射出时的侧移、偏转角。
⑴侧移： 运动时间： 加速度：电场方向的位移：电场方向的速度：⑵偏角：注意到θtan 2L y =，说明穿出时刻的末速度的反向延长线与初速度延长线交点恰好在水平位移的中点。
这一点和平抛运动的结论相同。
2、带电粒子在磁场中的运动洛伦兹力的方向符合左手定则：——伸开左手，使大拇指跟其余四指垂直，且处于同一平面内，把手放入磁场中，磁感线垂直穿过手心，四指指向正电荷运动的方向，那么，拇指所指的方向就是正电荷所受洛伦兹力的方向．若是负电荷运动的方向，那么四指应指向其反方向。
洛伦兹力的大小： （公式）【知识要点】1、阴极射线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qE m F U d a m m q ===2202122ql U dm t y v a ==0t l v =20y x t ql U d v v g mv θ==0y ql U d v at mv ==量正、负电荷的带电粒子，使不导电的空气变成导体。
史料：科学家在研究气体导电时发现了辉光放电现象。
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，并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 。
对于 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。
粤教版物理选修3-5课件：第3章 第1节 敲开原子的大门
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[再判断] 1．阴极射线实际上是高速运动的电子流．(√) 2．电子的电荷量是汤姆生首先精确测定的．(×) 3．带电体的电荷量可以是任意值．(×)
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[后思考] 汤姆生怎样通过实验确定阴极射线是带负电的粒子？ 【提示】 汤姆生通过气体放电管研究阴极射线的径迹，未加电场时，射 线不偏转，施加电场后，射线向偏转电场的正极板方向偏转，由此确定阴极射 线是带负电的粒子．
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1．电子荷质比(或电荷量)的测定方法 根据电场、磁场对电子的偏转测量比荷(或电荷量)，可按以下方法： (1)让电子通过正交的电磁场，如图 3-1-3 甲所示，让其做匀速直线运动，根 据二力平衡，即 F 洛＝F 电(Bqv＝qE)得到电子的运动速度 v＝EB.
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甲
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【解析】 若加磁场，由左手定则可判定其方向应沿 y 轴正方向；若加电场， 根据受力情况可知其方向应沿 z 轴正方向．
【答案】 y 轴正 z 轴正
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注意阴极射线电子从电源的负极射出，用左手定则判断其受力方向时四指 的指向和射线的运动方向相反.
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电子的发现
[先填空] 1．汤姆生的探究方法及结论 (1)根据阴极射线在_电__场_和_磁__场_中的偏转情况断定，它的本质是带负__电的粒 子流，并求出了这种粒子的荷质比． (2)换用_不__同__材__料__的阴极做实验，所得荷质比的数值都相__同__，汤姆生计算出 的荷质比大约比当时已知的质量最小的氢离子的荷质比大 2 000 倍．