3.1《敲开原子的大门》刘忠老师公开课
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3.1敲开原子的大门
密立根油滴实验
精确测量
1)电子的电量:
e 1.6022 10
19
C
2).电子的质量: 根据荷质比，可以精确地计算出
m 9.1094 10
31
kg
知识小结
1.指出普里克、汤姆生、密立根对电子发 现的贡献。
2. 简述测电子荷质比实验利用了那些
物理规律？ 3.阴极射线的本质是什么？
【课堂练习】
教材练习、 如图,为密立根测量电量实验的示意 图,油滴从喷雾器喷出后,落到两平行板间,油滴由 于摩擦而带电,调节两板间的电压,可使油滴悬浮. 通过显微镜观察到某个半径r=1.6×10-4cm的 油滴恰静止在电场中, 此时两金属板间匀强电 场E=1.9×105N/C. 已知油滴的密度为 ρ =0.85×103kg/m3. 喷雾器 求：该油滴所带的电荷量 E 是元电荷的多少倍？ 显微 镜
)
【课堂练习】
3.电子的发现说明了 ( A.原子具有复杂的结构 B.原子核具有复杂的结构 C.原子是由原子核和电子构成的 D.原子核是由质子和中子构成的 )
解析:选A.电子的发现说明了原子不是构成物质的最小微粒,原子不 是不可再分的,它具有复杂的结构,A项对.
【课堂练习】
4、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 现射线径迹向下偏，则：（ BC ） A．导线中的电流由A流向B B A 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， 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
1.1897年J.J.汤姆孙根据放电管中的阴极射线 电场 和_____ 磁场 作用下的轨迹确定阴极射线 在_____ 粒子 带_____ 负电 ，并测出其荷质比 中的______ _____，这在 一定意义上是历史上第一次发现电子，12年 后R.A.密立根用油滴实验 _______测出了电子的 电荷量 。 ______
高中物理 3.1 敲开原子的大门同步备课课件 粤教版选修35
第九页，共22页。
知识点1 对阴极射线(yīn jí shè xiàn)的探究
1．什么是阴极射线．
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，使正对阴极的玻璃管壁上出现绿色荧光，这种奇妙的射线被称 栏
目
为阴极射线．
链
接
2．阴极射线带电性质的判断．
(1)方法(fāngfǎ)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．
栏
(yī zhǒnɡ)分子和原子的质量都小得多，它的电荷与氢原子的
目 链
电荷大小基本相同．电子所带电量为e＝1.602 2×10－19 C.
接
2．电子电量的测定——密立根油滴实验．
第十五页，共22页。
(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(diàn chǎng)中．
接
又由 r＝mBev，
得 m＝2dvBe.
第十九页，共22页。
由于 AB 圆心角是 30°，
故穿透时间 t＝1T2＝3πvd.
栏
目
带电粒子的匀速圆周运动的求解关键是画出匀速圆周 链
接
运动的轨迹，利用几何知识找出圆心及相应的半径，从而找
到圆弧所对应的圆心角．
答案：2dvBe
πd 3v
第二十页，共22页。
心力即为洛伦兹力：m＝____e_v_B__，只要确定了粒子(lìzǐ)运
栏 目
动的_速__率__(_s_ù_lǜ及) _半__径__(_b_à_n，jì就ng可) 以测出比荷．
链 接
4．美国科学家___密__立__根_精确测定了电子的电量e＝ 1.6022×10－19 C.
知识点1 对阴极射线(yīn jí shè xiàn)的探究
1．什么是阴极射线．
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，使正对阴极的玻璃管壁上出现绿色荧光，这种奇妙的射线被称 栏
目
为阴极射线．
链
接
2．阴极射线带电性质的判断．
(1)方法(fāngfǎ)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．
栏
(yī zhǒnɡ)分子和原子的质量都小得多，它的电荷与氢原子的
目 链
电荷大小基本相同．电子所带电量为e＝1.602 2×10－19 C.
接
2．电子电量的测定——密立根油滴实验．
第十五页，共22页。
(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(diàn chǎng)中．
接
又由 r＝mBev，
得 m＝2dvBe.
第十九页，共22页。
由于 AB 圆心角是 30°，
故穿透时间 t＝1T2＝3πvd.
栏
目
带电粒子的匀速圆周运动的求解关键是画出匀速圆周 链
接
运动的轨迹，利用几何知识找出圆心及相应的半径，从而找
到圆弧所对应的圆心角．
答案：2dvBe
πd 3v
第二十页，共22页。
心力即为洛伦兹力：m＝____e_v_B__，只要确定了粒子(lìzǐ)运
栏 目
动的_速__率__(_s_ù_lǜ及) _半__径__(_b_à_n，jì就ng可) 以测出比荷．
链 接
4．美国科学家___密__立__根_精确测定了电子的电量e＝ 1.6022×10－19 C.
高二物理敲开原子的大门(教学课件201911)
一个质量为m,电量为e的带电粒子,以速度v垂直进
入磁场B中, m v2 evB r
M
N
在平行板MN间产生竖直向上的电场E,在垂直电场向 外的方向上加一磁场B,适当地调节电场和磁场的强
度,可以测出速度大小V= E/B
设平行板MN之间的距离为h,板的水平长度为 d,首先使阴极仅受电场作用并达到最大偏转,测 得此时的场强E,随后保持E不变,外加磁场使射线 恢复水平不再偏转,测得此时的磁场的强度B
y轴向上，x轴垂直纸面向外，一束速度、荷质
比相同的粒子沿OO’方向从O’射入，打在
屏上P（- 3 L, L ）点，求：
36
（1）粒子带何种电荷？
MO
（3）粒子的荷质比？
N
习题2：示波管中电子枪的原理图如图。管内为空，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 0.707v
喷雾器
求：该油滴所带的电荷量 E
是元电荷的多少倍？
显微镜
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 象中，可从不同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，发现该粒子的电 荷与氢离子的电荷大基本上相同，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。
物理选修3-5学案3.1敲开原子的大门
3.1敲开原子的大门【学习目标】1．知识与技能（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。
2．过程与方法（1）通过对阴极射线的探索，知道利用已有的电磁学知识判断未知粒子的电荷及荷质比的方法。
（2）通过讨论与交流，培养灵活的迁移知识解决实际问题的能力。
3．情感态度与价值观通过对电子发现历史的学习，体会到科学是在不断的失败与成功中前进的，并培养对未知世界浓厚的兴趣。
【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。
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。
2、汤姆孙的研究英国物理学家汤姆孙在研究阴极射线时发现了电子。
实验装置如图所示，从高压电场的阴极发出的阴极射线，穿过C 1C 2后沿直线打在荧光屏A ＇上。
⑴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。
⑵为使阴极射线不发生偏转，则请思考可在平行极板区域采取什么措施。
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：qE B qv =0 时，'则阴极射线不发生偏转。
则：BE v =0 ⑶根据带电的阴极射线在电场中的运动情况可知，其速度偏转角为：20tan mv qEL =θ 又因为：)2(tan L D y+=θ 且B E v =0 则：L B L D Ey m q 2)2(+= 根据已知量，可求出阴极射线的比荷。
2019_2020学年高中物理第3章原子结构之谜第1节敲开原子的大门课件粤教版选修3_5
测量荷质比的方法
1．让粒子通过正交的电磁场，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＝BE.如图 所示．
2．在其他条件不变的情况下，撤去电场，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＝mrv2， 根据磁场情况和轨迹偏转情况，由几何知识求出其半径 r.如图 所示．
2．氢原子具有不同形状的电子云，这些电子云是( ) A．电子运动时辐射的电磁波 B．电子运动轨道的形状 C．反映电子在各处出现的概率分布 D．电子衍射产生的图样 【答案】C 【解析】电子云的概念，是用来描述电子在原子核外空间 各处出现的概率分布的，电子没有固定的轨道，故只有C正 确．
一、探索阴极射线
3．由以上两式确定粒子的荷质比表达式mq ＝BE2r，最后经 定量计算汤姆生认定组成阴极射线的粒子为电子．
例2 在汤姆生测阴极射线荷质比的实验中，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，阴极射线将向上偏移；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：
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，极板区的中点M 到荧光屏中点O的距离为L＝12.50 cm，U＝200 V，B＝6.3×10 －4 T．P点到O点的距离y＝3.0 cm，试求电子的荷质比．
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。
2013-2014学年高二物理配套课件：3.1 敲开原子的大门（粤教版选修3-5）
转，AB中的电流方向由B到A，则
该射线的本质为
( )．
图3－1－5
A．电磁波 B．带正电的高速粒子流 C．带负电的高速粒子流 D．不带电的高速中性粒子流 点拨 首先由AB中的电流方向判断出射线所在处的磁场 方向，再由粒子的偏转方向确定洛伦兹力的方向，最后由 左手定则确定出粒子的性质．
解析 射线在电流形成的磁场中发生偏转，即可确定该射线 是由带电粒子构成的粒子流．根据安培定则可知，AB上方的 磁场是垂直纸面向里的．粒子向下偏转，洛伦兹力方向向 下，由左手定则可知射线所形成的电流方向向左，与粒子的 运动方向相反，故粒子带负电． 答案 C 借题发挥 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．
解析 带电粒子进入电场，经电场加
速．根据动能定理 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q ＝2152B82UL2.
一、对阴极射线的理解 阴极射线实际上就是电子束． 辉光现象产生的条件是：气体稀薄． 阴极射线的来源：若真空度高，阴极射线的粒子主要来自 阴极；若真空度不高，粒子可能来自管中气体． 阴极射线不是X射线．
阴极射线带电性质的判断方法 (1)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．
第一节 敲开原子的大门
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.
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
教学资源
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。
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。
《敲开原子的大门 电子的发现》 说课稿
《敲开原子的大门电子的发现》说课稿尊敬的各位评委、老师：大家好！今天我说课的题目是“敲开原子的大门电子的发现”。
接下来，我将从教材分析、学情分析、教学目标、教学重难点、教法与学法、教学过程以及教学反思这几个方面来展开我的说课。
一、教材分析“敲开原子的大门电子的发现”这一内容是高中物理选修 3-5 中的重要章节。
它不仅是近代物理学发展的重要里程碑，也为后续学习原子结构和量子力学奠定了基础。
教材首先介绍了人们对原子结构的早期认识，然后通过一系列实验和研究，逐步引出电子的发现过程。
这部分内容有助于培养学生的科学思维和探究能力，让学生了解科学研究的方法和过程。
二、学情分析对于高二的学生来说，他们已经具备了一定的物理基础知识和逻辑思维能力，但对于微观世界的认识还相对较少。
在学习这部分内容时，可能会对抽象的概念和复杂的实验过程感到困惑。
因此，在教学中需要通过形象直观的方式帮助学生理解，激发他们的学习兴趣。
三、教学目标1、知识与技能目标（1）了解人类对原子结构的认识过程。
（2）知道阴极射线的性质，理解电子的发现对揭示原子结构的重要意义。
（3）掌握汤姆孙发现电子的实验装置和实验方法。
2、过程与方法目标（1）通过对电子发现过程的学习，培养学生分析问题和解决问题的能力。
（2）让学生经历科学探究的过程，体会科学研究的方法。
3、情感态度与价值观目标（1）激发学生对科学的好奇心和求知欲，培养学生勇于探索的精神。
（2）让学生体会科学研究的艰辛和科学家们的执着精神，培养学生的科学态度和价值观。
四、教学重难点1、教学重点（1）阴极射线的性质和电子的发现过程。
（2）汤姆孙发现电子的实验装置和实验方法。
2、教学难点（1）对电子发现实验现象的分析和理解。
（2）电子发现对揭示原子结构的重要意义。
五、教法与学法1、教法（1）讲授法：对于重要的概念和知识，通过讲解让学生理解。
（2）问题引导法：通过设置问题，引导学生思考和探究。
（3）演示法：利用多媒体等手段进行演示，增强学生的直观感受。
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得出的结论
汤姆生完全确认了电子 的存在，电子是构成物 质的基本粒子，是比原 子更小的粒子，原子是 可以再分的。
成功来之不易
进行实验
测定阴极射线 的电荷 测定阴极射线 荷质比 从不同物质击 出这种粒子 直接测量粒子 电荷大小
实验结果
带负电 荷质比约为氢 粒子的2000倍 构成各种物体 的共同成分 电荷和氢离子 的电荷约相等
2000倍
实验结果：荷质比约为氢粒子的2000倍 进一步分析试验结果两种可能：
（1）带电粒子的电荷很大
（2）带电粒子的质量很小
后来，汤姆生直接测 量出粒子的电荷，发 现该粒子的电荷与氢 离子的电荷大小基本 上相同
汤姆生对射线粒子的普遍性的研究
进一步拓展研究对象：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象中， 可从不同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。
E 显微镜
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. 测出了它的荷质比 3.直接测出粒子的电荷量 4.发现用不同的金属做电极所有的射线一样的性质. 结论：确认了电子的存在，电子是构成物质的基 本粒子，是比原子更小的粒子，原子是可以再分 的。
1897年汤姆生
Joseph John Thomson 1858-1940
中国中铁电气化局一公司
敲开原子大门
一、探索阴极射线
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。
汤姆生探索阴极射线
是一次科学研究艰辛的 历程，充满着艰巨性和 创造性，洋溢着科学的 精神，渗透着科学的思 想和方法。
阴极射线本质是什么？
电磁波
粒子
假如你是汤姆生的坚定的支 持者（fans)，你应该用事实去 验证汤姆生的观点，你应该怎么 做？
汤姆生设计的阴极 射线管如何测定阴 极射线的电荷？
还有其它方法确定阴 极射线是带电粒子？
要确定这种粒子是比原子更小的粒子
比大小 与谁比？ 比什么？ 测直径？
（1）比体积
1858
年普 吕克 尔
1897
年汤 姆生
历史回顾
公元前5世纪，希腊哲学家德谟克利特等 人认为: 万物是由大量的不可分割的微粒 构成的，即原子。
历史回顾
19世纪初，英国科学家道尔顿提出近代原子学
说，他认为原子是微小的不可分
割的实心球体,物质由原子组成,
原子不能被创造,也不能被毁灭,在
化学变化中原子不可分割,他们的
原子结构之谜
第一节
敲开原子大门
知识回顾
带电粒子在电场中的运动
1、带电粒子在电场中的加速 A d B E + U v
由动能定理：qU 1 mv 2
2
v
2qU m
2、带电粒子的偏转 v⊥
+ + + + + +
φ φ
v
F
d
y
0
v0
-q v
l/2
- - -l- - F qU 1.加速度: a = m = md l 2.飞行时间 t = v 0
性质在化学反应中保持不变。
阴极射线
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。
普吕克尔
阴极射线
1858年普吕克尔
阴极射线
• 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。 实验装置:电源,感应圈,阴极射线管 现象:.阴极射线使荧光屏发光（特点） 发光原理:在强电场中,气体被电离而导电
2
-
v
f
测v
测r
设平行板MN之间的距离为h,板的水平长度 为d,首先使阴极仅受电场作用并达到最大 偏转,测得此时的场强E,随后保持E不变, 外加磁场使射线恢复水平不再偏转,测粒子的初速率V为： = B
d
e Eh 2、证明射线粒子荷质比的表达式为：m = B2 d 2
2.当加入磁场后射线偏转
汤姆生如何测定出 粒子的荷质比（定 量）
1.利用磁场
一个质量为m,电量为e的带电粒子,以速度v
垂直进入磁场B中, 粒子在磁场中做圆周运动。 ＋
－
M ×××××××××
××××××××× ××××××××× ××××××××× ×××××××××
N
+
洛仑兹力提供向心力：
v m evB r e/m=v/rB
当阴极A产生的射线
进入大真空管D时, 可以
A
××××××× ××××××× ××××××× ××××××× ××××××× ×××××××
看到管壁上有荧光出现.
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。
还有其它方法确定阴极射线是粒子？
（1）磁偏转
（2）电偏转 实验装置:电源, 阴极射线管,磁铁 现象:1.阴极射线使荧光屏发光（特点）
运动状态分析：
匀变速曲线运动 （类平抛运动）
3.侧移距离
1 2 qUl2 y = at = 2 2 2mdv 0
带电粒子在磁场中的运动
匀速圆周运动
f洛
+
2
v0
v m evB r
历史回顾
十九世纪关于物质结构认识深度进程
公元 前4 世纪 德谟 克利 特 直到 19世 纪找 到原 子 英国 化学 家道 尔顿
实验结论 电子是构成 物质的基本 粒子，是比 原子更小的 粒子，原子 是可以再分 的
1910年美国科学家密立根又精确地测定了 电子的电量： e=1.6022×10－19 C 根据荷质比，可以精确地计算出电子的质 量为： m=9.1094×10－31 kg 由于发现电子的杰出贡献，汤姆生在1906 年获得诺贝尔物理学奖。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。
评估
学完本节课后，从科学发展 的角度谈谈你的感受，你认为 一个新的科学发现需要具备什 么样的基本素质？
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
2、 如图,为密立根测量电量实验的示意图,油滴 从喷雾器喷出后,落到两平行板间,油滴由于摩 擦而带电,调节两板间的电压,可使油滴悬浮.通 过显微镜观察到某个半径r=1.6×10-4cm的油滴 恰静止在电场中, 此时两金属板间匀强电场 E=1.9×105N/C. 已知油滴的密度为 ρ=0.85×103kg/m3. 喷雾器 求：该油滴所带的电荷量 是元电荷的多少倍？
证明：（1）当平行板M、N间外加磁场使射 线粒子恢复水平，则有 f 洛 =F 即 电
Be =eE E = B
（2）当射线粒子只受电场力时,做抛体运动 竖直方向：
h 1 2 Ee 2 = at t 2 2 2m
d 水平方向： d= t t= v
e Eh = 2 2 m Bd
实验结果： 荷质比约为氢粒子的
（2）测质量
称一称？
以上测量直径和质量的做法可行吗？还 有其它的方法解决这个问题吗？
汤姆生如何测定出 粒子的荷质比（定 量）
汤姆生对阴极射线的 普遍性的研究最终的 结论是什么？
[英]汤姆孙
汤姆生设计的阴极射线管如何测定阴极射线 的电荷
A
电荷接收器
汤姆生设计的阴极射线管如何测 定阴极射线的电荷