高中物理第十八章原子结构第1节电子的发现学案新人教版

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1、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

2、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　1.6×10－19C　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”

3、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＝。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＝，根据磁场情况和轨迹偏转情况，由几何知识求出其半径R。③由以上方法确定粒子比荷的表达式：＝。类型一电子电荷量的测量【例题1】电子

4、所带电荷量最早是由美国科学家密立根通过油滴实验测出的。油滴实验的原理如图所示，两块水平放置的平行金属板与电源连接，上、下板分别带正、负电荷。油滴从喷雾器喷出后，由于摩擦而带电，油滴进入上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情况。两金属板间的距离为d，忽略空气对油滴的浮力和阻力。(1)调节两金属板间的电势差U，当U＝U0时，使得某个质量为m的油滴恰好做匀速运动。该油滴所带电荷量q为多少？(2)在某次测量中，他得到了如下的数据，你根据这些数据能得出什么结论呢？液滴编号12345…电荷量q/C6.41×10－199.70×10

5、－193.20×10－194.81×10－191.60×10－19…点拨：利用平衡方程求解油滴所带的电荷量。解析：(1)油滴匀速下落过程中受到的电场力和重力平衡，可见油滴所带电荷为负电荷，即q＝mg，得q＝mg。(2)研究这些数据发现，它们几乎都是1.60×10－19的整数倍，从而得出电荷的最小带电单位是1.60×10－19，即e＝1.60×10－19C。答案：(1)mg　(2)见解析题后反思：不同的油滴质量和带电荷量不同，如果重力和电场力大小不等，这样的油滴必做变速运动；如果某油滴受到的重力和电场力大小相等、方向相反，则这个油滴必处于平衡状

6、态，可利用平衡条件求得其所带电荷量。触类旁通：由例题1(2)中油滴所带电荷量的情况你还能得出什么结论？类型二阴极射线的比荷测定方法【例题2】在汤姆孙测阴极射线比荷的实验中，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、G平行板间，接着在荧光屏F中心出现荧光斑。若在D、G间加上方向向下、电场强度为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、G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

7、题：(1)说明阴极射线的电性；(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。点拨：利用阴极射线在电场、磁场中的偏转情况可以判断阴极射线的电性以及阴极射线的比荷大小。解析：(1)在电场中，由于阴极射线向上偏转，因此阴极射线所受电场力的方向向上，又由于匀强电场方向向下，则电场力的方向与电场方向相反，所以阴极射线带负电。(2)由于所加磁场使阴极射线受到向下的洛伦兹力，由左手定则得磁场的方向垂直纸面向里。(3)设此射线所带电荷量为q，质量为m，当射线在D、G间做匀速直线运动时，由平衡条件得qE＝Bqv当射线在D、G间的磁

8、场中偏转时，由洛伦兹力提供向心力得Bqv＝由几何关系得l＝Rsinθ解得＝。答案：(1)负电　(2)垂直纸面向里　(3)题后反思：利用磁偏转测比荷，由qvB＝m得＝