【全程復(fù)習(xí)方略】2015-2016學(xué)年高中物理 18.1電子的發(fā)現(xiàn)(探究導(dǎo)學(xué)課型)課件 新人教版選修3-5

第 十 八 章 原 子 結(jié) 構(gòu)1 電 子 的 發(fā) 現(xiàn) 1.知 道 陰 極 射 線 是 由 電 子 組 成 的 ,電 子 是 原 子 的 組 成 部 分 ,是 比原 子 更 基 本 的 物 質(zhì) 單 元 。2.體 會(huì) 電 子 的 發(fā) 現(xiàn) 過 程 中 蘊(yùn) 含 的 科 學(xué) 方 法 。3.知 道 電 荷 是 量 子 化 的 ,即 任 何 電 荷 只 能 是 e的 整 數(shù) 倍 。4.領(lǐng) 會(huì) 電 子 的 發(fā) 現(xiàn) 對 揭 示 原 子 結(jié) 構(gòu) 的 重 大 意 義 。 一 、 陰 極 射 線1.演 示 實(shí) 驗(yàn) :如 圖 所 示 ,真 空 玻 璃 管 中 K是 金 屬 板 制 成 的 _,接 感 應(yīng) 圈 的 負(fù) 極 ,A是 金 屬 環(huán) 制 成 的 _,接 感 應(yīng) 圈 的 正 極 ,管中 十 字 狀 物 體 是 一 個(gè) 金 屬 片 。 接 電 源 后 ,感 應(yīng) 圈 會(huì) 產(chǎn) 生 _的 高 電 壓 加 在 兩 個(gè) 電 極 之 間 。 可 觀 察 到 玻 璃 壁 上 淡 淡 的 熒 光 及管 中 物 體 在 玻 璃 壁 上 的 _。 陰 極陽 極 近 萬 伏影 2.陰 極 射 線 :熒 光 的 實(shí) 質(zhì) 是 由 于 玻 璃 受 到 _發(fā) 出 的 某 種 射 線的 撞 擊 而 引 起 的 ,這 種 射 線 被 命 名 為 _。3.19世 紀(jì) ,對 陰 極 射 線 的 本 質(zhì) 的 認(rèn) 識 有 兩 種 觀 點(diǎn) 。 一 種 觀 點(diǎn) 認(rèn)為 陰 極 射 線 是 一 種 _,另 一 種 觀 點(diǎn) 認(rèn) 為 陰 極 射 線 是 _。 陰 極陰 極 射 線電 磁 輻 射 帶 電微 粒 二 、 電 子 的 發(fā) 現(xiàn)1.陰 極 射 線 的 實(shí) 質(zhì) :1897年 ,湯 姆 孫 根 據(jù) _在 電 場 和 磁場 中 的 _情 況 斷 定 ,其 本 質(zhì) 是 帶 _的 粒 子 流 ,并 求 出 了 這種 粒 子 的 _。2.電 子 的 電 量 :電 子 電 荷 量 的 精 確 測 定 是 _利 用 “ 油 滴 實(shí)驗(yàn) ” 做 出 的 ,電 子 電 荷 的 現(xiàn) 代 值 為 _,與 氫 離 子 帶 電量 相 同 。3.電 荷 量 的 量 子 化 :電 荷 是 量 子 化 的 ,即 任 何 帶 電 體 的 電 荷 只 能是 e的 _倍 。 陰 極 射 線偏 轉(zhuǎn) 負(fù) 電比 荷 密 立 根1.6 10-19C整 數(shù) 4.電 子 質(zhì) 量 :電 子 質(zhì) 量 的 數(shù) 量 級 為 _kg。5.質(zhì) 子 質(zhì) 量 與 電 子 質(zhì) 量 的 比 值 : =_。6.電 子 的 發(fā) 現(xiàn) 的 意 義 :電 子 的 發(fā) 現(xiàn) 使 人 們 認(rèn) 識 到 _是 可 以 分割 的 ,電 子 是 _的 組 成 部 分 ,是 比 _更 基 本 的 物 質(zhì) 單 元 。10-31pemm 1 836 原 子原 子 原 子 1.判 一 判 :(1)通 過 玻 璃 管 壁 上 的 熒 光 能 證 明 陰 極 射 線 的 存 在 。 ( )(2)電 子 的 質(zhì) 量 遠(yuǎn) 小 于 氫 離 子 的 質(zhì) 量 。 ( )(3)電 荷 是 不 連 續(xù) 的 。 ( )(4)原 子 是 最 小 的 粒 子 ,是 不 可 分 的 。 ( ) 提 示 :(1) 。 玻 璃 管 壁 上 發(fā) 出 的 熒 光 證 明 了 射 線 的 存 在 ,又 只能 從 陰 極 發(fā) 出 ,所 以 叫 陰 極 射 線 。(2) 。 氫 離 子 的 質(zhì) 量 是 電 子 質(zhì) 量 的 1 800多 倍 。(3) 。 密 立 根 的 “ 油 滴 實(shí) 驗(yàn) ” 證 明 了 任 何 帶 電 體 的 電 荷 只 能是 e的 整 數(shù) 倍 ,故 電 荷 是 量 子 化 的 、 不 連 續(xù) 的 。(4) 。 電 子 的 發(fā) 現(xiàn) 證 明 原 子 不 是 最 小 的 粒 子 ,是 可 分 的 。 2.想 一 想 :(1)氣 體 放 電 管 中 的 氣 體 為 什 么 會(huì) 導(dǎo) 電 ?提 示 :氣 體 分 子 內(nèi) 部 有 電 荷 ,正 電 荷 和 負(fù) 電 荷 的 數(shù) 量 相 等 ,對 外呈 電 中 性 ,當(dāng) 分 子 處 于 電 場 中 時(shí) ,正 電 荷 和 負(fù) 電 荷 受 電 場 力 的 方向 相 反 ,電 場 很 強(qiáng) 時(shí) 正 、 負(fù) 電 荷 被 “ 撕 ” 開 ,于 是 出 現(xiàn) 了 等 量 的正 、 負(fù) 電 荷 ,在 電 場 力 作 用 下 做 定 向 運(yùn) 動(dòng) ,氣 體 就 導(dǎo) 電 了 。 (2)只 有 磁 場 時(shí) ,電 子 在 磁 場 中 的 運(yùn) 動(dòng) 軌 跡 是 什 么 形 狀 ?提 示 :只 有 磁 場 時(shí) ,電 子 垂 直 磁 場 運(yùn) 動(dòng) ,其 運(yùn) 動(dòng) 軌 跡 是 圓 弧 。 主 題 一 陰 極 射 線 管 與 陰 極 射 線 【 問 題 探 究 】1.如 圖 是 陰 極 射 線 管 的 構(gòu) 造 圖 ,你 能 說 出 各 部 分 的 名 稱 嗎 ?提 示 :K是 金 屬 板 制 成 的 陰 極 ;A是 金 屬 環(huán) 制 成 的 陽 極 ;它 們 分 別連 接 在 感 應(yīng) 圈 的 負(fù) 極 和 正 極 上 。 管 中 十 字 狀 物 體 是 一 個(gè) 金 屬 片 。 2.陽 極 為 什 么 制 成 環(huán) 狀 或 網(wǎng) 狀 ?提 示 :陽 極 制 成 環(huán) 狀 或 網(wǎng) 狀 ,既 能 在 它 和 陰 極 之 間 產(chǎn) 生 電 場 ,從陰 極 金 屬 中 拉 出 電 子 ,又 能 使 電 子 被 加 速 。3.裝 置 中 產(chǎn) 生 的 射 線 為 什 么 稱 為 陰 極 射 線 ?提 示 :在 兩 極 間 加 有 高 壓 時(shí) ,陰 極 會(huì) 發(fā) 出 一 種 射 線 ,故 稱 為 陰 極射 線 。 4.陰 極 射 線 的 特 點(diǎn) 是 什 么 ?提 示 :陰 極 射 線 能 夠 使 熒 光 物 質(zhì) 發(fā) 光 。5.對 陰 極 射 線 的 本 質(zhì) 的 認(rèn) 識 主 要 有 哪 兩 種 觀 點(diǎn) ?提 示 :19世 紀(jì) 后 期 的 兩 種 觀 點(diǎn) :(1)認(rèn) 為 是 電 磁 輻 射 ,類 似 X射線 ;(2)是 帶 電 粒 子 。 【 探 究 總 結(jié) 】 陰 極 射 線 的 產(chǎn) 生 機(jī) 理陰 極 射 線 的 產(chǎn) 生 就 是 讓 電 子 從 金 屬 中 逃 逸 出 來 ,也 就 是 想 辦 法讓 電 子 動(dòng) 能 變 大 ,原 子 核 束 縛 不 住 電 子 ,這 樣 電 子 就 飛 出 去 了 。方 法 有 加 熱 、 用 光 子 照 射 陰 極 表 面 (光 電 效 應(yīng) )、 用 別 的 陰 極 產(chǎn)生 的 電 子 轟 擊 陰 極 等 。 本 節(jié) 中 的 陰 極 射 線 管 是 利 用 外 加 電 場 把電 子 “ 拉 ” 出 來 ,稱 為 場 發(fā) 射 陰 極 。 【 即 時(shí) 訓(xùn) 練 】1.(多 選 )關(guān) 于 陰 極 射 線 的 性 質(zhì) ,下 列 判 斷 正 確 的 是 ( )A.陰 極 射 線 帶 負(fù) 電B.陰 極 射 線 帶 正 電C.陰 極 射 線 的 比 荷 比 氫 離 子 比 荷 大D.陰 極 射 線 的 比 荷 比 氫 離 子 比 荷 小 【 解 題 探 究 】 (1)陰 極 射 線 的 本 質(zhì) 是 電 子 流 ,電 子 帶 _。(2)電 子 電 荷 量 與 氫 離 子 電 荷 量 相 同 ,但 電 子 的 質(zhì) 量 _氫 離子 的 質(zhì) 量 (選 填 “ 大 于 ” “ 小 于 ” 或 “ 等 于 ” )。 負(fù) 電小 于 【 解 析 】 選 A、 C。 通 過 對 陰 極 射 線 在 電 場 、 磁 場 中 的 偏 轉(zhuǎn) 的 研究 ,發(fā) 現(xiàn) 陰 極 射 線 帶 負(fù) 電 ,而 且 陰 極 射 線 的 比 荷 比 氫 離 子 的 比 荷大 得 多 ,故 A、 C正 確 。 2.下 面 對 陰 極 射 線 的 認(rèn) 識 正 確 的 是 ( )A.陰 極 射 線 是 由 陰 極 發(fā) 出 的 粒 子 撞 擊 玻 璃 管 壁 上 的 熒 光 而 產(chǎn) 生的B.只 要 陰 陽 兩 極 間 加 有 電 壓 ,就 會(huì) 有 陰 極 射 線 產(chǎn) 生C.陰 極 射 線 可 以 穿 透 薄 鋁 片 ,這 說 明 它 是 電 磁 波D.陰 陽 兩 極 間 加 有 高 壓 時(shí) ,電 場 很 強(qiáng) ,陰 極 中 的 電 子 受 到 很 強(qiáng) 的庫 侖 力 作 用 而 脫 離 陰 極 【 解 析 】 選 D。 陰 極 射 線 是 由 陰 極 直 接 發(fā) 出 的 ,A錯(cuò) 誤 ;只 有 當(dāng) 兩極 間 加 有 高 壓 且 陰 極 接 電 源 負(fù) 極 時(shí) ,陰 極 中 的 電 子 才 會(huì) 受 到 足夠 大 的 庫 侖 力 作 用 而 脫 離 陰 極 成 為 陰 極 射 線 ,B錯(cuò) 誤 ,D正 確 ;陰極 射 線 可 以 穿 透 薄 鋁 片 ,可 能 是 電 磁 波 ,也 可 能 是 更 小 的 粒 子 ,C錯(cuò) 誤 。 主 題 二 電 子 的 發(fā) 現(xiàn) 【 問 題 探 究 】1.用 什 么 方 法 判 斷 陰 極 射 線 是 帶 電 微 粒 還 是 電 磁 波 ?提 示 :若 陰 極 射 線 是 帶 電 微 粒 ,則 加 上 合 適 的 電 場 或 磁 場 后 會(huì) 發(fā)生 偏 轉(zhuǎn) ;若 陰 極 射 線 是 電 磁 波 ,則 在 任 何 情 況 下 加 上 電 場 或 磁 場都 不 會(huì) 發(fā) 生 偏 轉(zhuǎn) 。 2.如 何 判 斷 陰 極 射 線 的 帶 電 性 質(zhì) ?提 示 :方 法 一 :在 陰 極 射 線 所 經(jīng) 區(qū) 域 加 上 電 場 ,通 過 打 在 熒 光 屏上 的 亮 點(diǎn) 的 位 置 變 化 和 電 場 的 情 況 確 定 帶 電 的 性 質(zhì) 。方 法 二 :在 陰 極 射 線 所 經(jīng) 區(qū) 域 加 一 磁 場 ,根 據(jù) 熒 光 屏 上 亮 點(diǎn) 位 置的 變 化 和 左 手 定 則 確 定 帶 電 的 性 質(zhì) 。 3.湯 姆 孫 是 通 過 怎 樣 的 實(shí) 驗(yàn) 和 推 理 過 程 發(fā) 現(xiàn) 電 子 的 ?提 示 :湯 姆 孫 通 過 測 定 陰 極 射 線 的 電 性 實(shí) 驗(yàn) ,測 得 陰 極 射 線 中 含有 帶 負(fù) 電 的 粒 子 ,然 后 通 過 帶 電 粒 子 在 磁 場 或 電 場 中 的 運(yùn) 動(dòng) 實(shí)驗(yàn) 測 得 陰 極 射 線 中 帶 負(fù) 電 粒 子 的 比 荷 的 大 小 ,從 而 推 理 得 到 陰極 射 線 中 的 粒 子 是 電 子 。4.電 子 電 荷 的 精 確 測 定 是 密 立 根 通 過 “ 油 滴 實(shí) 驗(yàn) ” 測 定 的 ,密立 根 實(shí) 驗(yàn) 的 重 要 意 義 是 什 么 ?提 示 :發(fā) 現(xiàn) 電 荷 量 是 量 子 化 的 ,即 任 何 電 荷 只 能 是 e的 整 數(shù) 倍 。 【 探 究 總 結(jié) 】1.證 明 陰 極 射 線 是 電 子 的 思 路 :(1)通 過 陰 極 射 線 在 電 場 中 的 偏 轉(zhuǎn) 證 明 它 是 帶 電 的 粒 子 流 。(2)通 過 陰 極 射 線 在 電 場 和 磁 場 中 受 力 平 衡 求 出 它 的 速 度 。(3)通 過 它 在 磁 場 中 的 偏 轉(zhuǎn) 進(jìn) 一 步 求 出 陰 極 射 線 粒 子 的 比 荷 。(4)根 據(jù) 陰 極 射 線 粒 子 的 比 荷 與 氫 離 子 比 荷 的 關(guān) 系 求 出 它 的 質(zhì)量 。(5)證 明 陰 極 射 線 是 質(zhì) 量 遠(yuǎn) 小 于 氫 離 子 的 粒 子 電 子 。 2.電 子 發(fā) 現(xiàn) 的 意 義 :電 子 發(fā) 現(xiàn) 以 前 人 們 認(rèn) 為 物 質(zhì) 由 分 子 組 成 ,分子 由 原 子 組 成 ,原 子 是 不 可 再 分 的 最 小 微 粒 。 現(xiàn) 在 人 們 發(fā) 現(xiàn) 了各 種 物 質(zhì) 里 都 有 電 子 ,而 且 電 子 是 原 子 的 組 成 部 分 。 電 子 帶 負(fù)電 ,而 原 子 是 電 中 性 的 ,說 明 原 子 是 可 再 分 的 。 【 即 時(shí) 訓(xùn) 練 】1.如 圖 為 示 波 管 中 電 子 槍 的 原 理 示 意 圖 。示 波 管 內(nèi) 被 抽 成 真 空 ,A為 發(fā) 射 熱 電 子 的 陰極 ,K為 接 在 高 電 勢 點(diǎn) 的 加 速 陽 極 ,A、 K間電 壓 為 U。 電 子 離 開 陰 極 時(shí) 的 速 度 可 以 忽略 ,電 子 經(jīng) 加 速 后 從 K的 小 孔 中 射 出 時(shí) 的 速 度 大 小 為 v。 下 面 的說 法 中 正 確 的 是 ( ) A.如 果 A、 K間 距 離 減 半 而 電 壓 仍 為 U不 變 ,則 電 子 離 開 K時(shí) 的 速度 變 為 2vB.如 果 A、 K間 距 離 減 半 而 電 壓 仍 為 U不 變 ,則 電 子 離 開 K時(shí) 的 速度 變 為C.如 果 A、 K間 距 離 保 持 不 變 而 電 壓 減 半 ,則 電 子 離 開 K時(shí) 的 速 度變 為D.如 果 A、 K間 距 離 保 持 不 變 而 電 壓 減 半 ,則 電 子 離 開 K時(shí) 的 速 度變 為 vv2v222 【 解 析 】 選 D。 由 qU= mv2得 v= ,由 公 式 可 知 ,電 子 經(jīng) 加 速電 場 加 速 后 的 速 度 與 加 速 電 極 之 間 的 距 離 無 關(guān) ,對 于 確 定 的 加速 粒 子 電 子 ,其 速 度 只 與 電 壓 有 關(guān) ,由 此 不 難 判 定 D正 確 。12 2qUm 2.在 湯 姆 孫 測 陰 極 射 線 比 荷 的 實(shí) 驗(yàn) 中 ,采 用 了 如 圖 所 示 的 陰 極射 線 管 ,從 C出 來 的 陰 極 射 線 經(jīng) 過 A、 B間 的 電 場 加 速 后 ,水 平 射入 長 度 為 L的 D、 G平 行 板 間 ,接 著 在 熒 光 屏 F中 心 出 現(xiàn) 熒 光 斑 。若 在 D、 G間 加 上 方 向 向 下 、 場 強(qiáng) 為 E的 勻 強(qiáng) 電 場 ,陰 極 射 線 將 向上 偏 轉(zhuǎn) ;如 果 再 利 用 通 電 線 圈 在 D、 G電 場 區(qū) 加 上 一 垂 直 紙 面 的磁 感 應(yīng) 強(qiáng) 度 為 B的 勻 強(qiáng) 磁 場 (圖 中 未 畫 ),熒 光 斑 恰 好 回 到 熒 光 屏中 心 ,接 著 再 去 掉 電 場 ,陰 極 射 線 向 下 偏 轉(zhuǎn) ,偏 轉(zhuǎn) 角 為 ,試 解 決下 列 問 題 : (1)說 明 陰 極 射 線 的 電 性 ;(2)說 明 圖 中 磁 場 的 方 向 ;(3)根 據(jù) L、 E、 B和 ,求 出 陰 極 射 線 的 比 荷 。 【 解 題 探 究 】 (1)如 何 確 定 陰 極 射 線 的 電 性 ?提 示 :根 據(jù) 電 場 的 方 向 和 陰 極 射 線 偏 轉(zhuǎn) 的 方 向 可 確 定 其 電 性 。(2)如 何 確 定 磁 場 的 方 向 ?提 示 :根 據(jù) 電 場 力 和 陰 極 射 線 的 運(yùn) 動(dòng) 方 向 及 洛 倫 茲 力 的 方 向 ,由 左 手 定 則 確 定 磁 場 的 方 向 。(3)陰 極 射 線 在 磁 場 中 做 _,_提 供 向 心力 。 勻 速 圓 周 運(yùn) 動(dòng) 洛 倫 茲 力 【 解 析 】 (1)由 于 陰 極 射 線 向 上 偏 轉(zhuǎn) ,因 此 受 電 場 力 方 向 向 上 ,又 由 于 勻 強(qiáng) 電 場 方 向 向 下 ,則 電 場 力 的 方 向 與 電 場 方 向 相 反 ,所以 陰 極 射 線 帶 負(fù) 電 。(2)由 于 所 加 磁 場 使 陰 極 射 線 受 到 向 下 的 洛 倫 茲 力 ,而 與 電 場 力平 衡 ,由 左 手 定 則 得 磁 場 的 方 向 垂 直 紙 面 向 里 。 (3)設(shè) 此 射 線 帶 電 量 為 q,質(zhì) 量 為 m,當(dāng) 射 線在 D、 G間 做 勻 速 直 線 運(yùn) 動(dòng) 時(shí) ,有 qE=Bqv。當(dāng) 射 線 在 D、 G間 的 磁 場 中 偏 轉(zhuǎn) 時(shí) ,有 Bqv=同 時(shí) 又 有 L=r sin ,如 圖 所 示 。解 得 答 案 :見 解 析2mvr 2q Esinm B L 。