高中物理 3.1 敲開原子的大門課件 粵教版選修3-5.ppt

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高中物理 選修3 5 粵教版 第三章原子結構之謎第一節(jié)敲開原子的大門 目標定位 1 了解陰極射線及電子發(fā)現(xiàn)的過程 2 知道湯姆生研究陰極射線發(fā)現(xiàn)電子的實驗及理論推導 3 知道電子電荷是1910年由密立根通過著名的 油滴實驗 得出 一 探索陰極射線1 陰極射線 在抽成真空的玻璃管兩端加上 時 從 發(fā)出的一種使玻璃管壁上出現(xiàn)熒光的射線 2 湯姆生對陰極射線的探索方法 1 讓陰極射線通過電場 根據(jù) 可判斷陰極射線帶 2 讓陰極射線通過磁場 根據(jù) 測出陰極射線的 高電壓 陰極 偏轉情況 負電 偏轉情況 荷質比 二 電子的發(fā)現(xiàn)湯姆生的探究方法1 換用不同的放電氣體 或用不同金屬材料制作電極 測得陰極射線的荷質比 2 在氣體電離 光電效應中 可從不同物質中放出這種射線粒子 3 這種粒子的電荷與氫離子基本相同 卻比氫原子小得多 相同 質量 4 結論 想一想電子發(fā)現(xiàn)的重大意義是什么 答案電子是人類發(fā)現(xiàn)的第一個比原子小的粒子 電子的發(fā)現(xiàn) 打破了原子不可再分的傳統(tǒng)觀念 使人們認識到原子不是組成物質的最小微粒 原子本身也有內部結構 從此 原子物理學飛速發(fā)展 人們對物質結構的認識進入了一個新時代 一 對陰極射線性質的研究1 陰極射線的本質是電子 在電場 或磁場 中所受電場力 或洛倫茲力 遠大于所受重力 故研究電場力 或洛倫茲力 對電子運動的影響時 一般不考慮重力的影響 2 帶電性質的判斷方法 1 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的變化和電場的情況確定帶電的性質 2 方法二 在陰極射線所經(jīng)區(qū)域加一磁場 根據(jù)亮點位置的變化和左手定則確定帶電的性質 例1 雙選 如圖3 1 1所示 一只陰極射線管的左側不斷有電子射出 如果在管的正上方放一通電直導線AB時 發(fā)現(xiàn)射線的徑跡往下偏轉 則下列判斷正確的是 A 導線中的電流從A流向BB 導線中的電流從B流向AC 電子束的徑跡與AB中的電流無關D 若要使電子束的徑跡往上偏轉 可以通過改變AB中的電流方向來實現(xiàn) 圖3 1 1 答案AD解析由于電子帶負電 并且向下偏轉 由左手定則知該處的磁場方向應垂直紙面向里 又由安培定則可判斷導線中的電流方向為由A到B 可以通過改變導線中的電流方向來改變粒子的徑跡 故正確答案為A D 借題發(fā)揮本題是運用左手定則和安培定則的綜合性題目 在應用左手定則判斷洛倫茲力的方向時 一定要注意運動電荷的正負 針對訓練1陰極射線是從陰極射線管的陰極發(fā)出的高速運動的粒子流 這些微觀粒子是 若在圖3 1 2所示的陰極射線管中部加上垂直于紙面向里的磁場 陰極射線將 填 向下 向里 或 向外 偏轉 圖3 1 2 答案電子向下解析陰極射線的實質是電子流 電子流形成的等效電流方向向左 當加上垂直紙面向里的磁場后 由左手定則判知電子受到的洛倫茲力的方向向下 故陽極射線將向下偏轉 二 電子荷質比的測定實驗探究如圖3 1 3所示為測定陰極射線粒子荷質比的裝置 從陰極K發(fā)出的陰極射線通過一對平行金屬板D1 D2間的勻強電場 發(fā)生偏轉 圖3 1 3 1 在D1 D2間加電場后射線偏到P2 則由電場方向知 該射線帶什么電 2 再在D1 D2間加一磁場 圖中未畫出 電場與磁場垂直 讓射線恰好不偏轉 設電場強度為E 磁感應強度為B 則電子的速度多大 答案 1 負電 例2 1897年 物理學家湯姆生正式測定了電子的荷質比 打破了原子是不可再分的最小單位的觀點 因此 湯姆生的實驗是物理學發(fā)展史上最著名的經(jīng)典實驗之一 在實驗中湯姆生采用了如圖3 1 4所示的陰極射線管 從電子槍C出來的電子經(jīng)過A B間的電場加速后 水平射入長度為L的D E平行板間 接著在熒光屏F中心出現(xiàn)熒光斑 若在D E間加上方向向下 場強為E的勻強電場 電子將向上偏轉 如果再利用通電線圈在D E電場區(qū)加上一垂直紙面的磁感應強度為B的勻強磁場 圖中未畫 熒光斑恰好回到熒光屏中心 接著再去掉電場 電子向下偏轉 偏轉角為 試解決下列問題 圖3 1 4 1 說明圖中磁場沿什么方向 2 根據(jù)L E B和 求出電子的荷質比 答案 1 垂直紙面向里 解析 1 磁場方向垂直紙面向里 2 當電子在D E間做勻速直線運動時有 eE Bev 當電子在D E間的磁場中偏轉時有 借題發(fā)揮 1 荷質比的測定問題只是帶電粒子在磁場和電場中運動的一類典型例子 這種方法可以推廣到帶電粒子在復合場中運動 求其他相關的問題 2 解決帶電粒子在電磁場中運動的問題時要注意以下幾點 帶電粒子的帶電性質 正確描繪運動軌跡 能確定半徑 圓心 會利用幾何知識把有關線段與半徑聯(lián)系起來 針對訓練2如圖3 1 5所示為測量某種離子的荷質比的裝置 讓中性氣體分子進入電離室A 在那里被電離成離子 這些離子從電離室的小孔飄出 從縫S1進入加速電場被加速 然后讓離子從縫S2垂直進入勻強磁場 最后打在底片上的P點 已知加速電壓為U 磁場的磁感應強度為B 縫S2與P之間的距離為a 離子從縫S1進入電場時的速度不計 求該離子的荷質比 圖3 1 5