学年高中物理第二章原子结构第1节电子教案教科版选修3_5

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1、第二章原子结构一、电子的发现教学目标1、了解人类认识物质组成的一个重要历史过程——电子的发现2、知道如何确定阴极射线粒子流的电荷的性质，知道如何确定电子的电荷量和质量，知道电子质量和电荷量的大小重点难点重点：阴极射线的研究、电子发现过程蕴含的科学方法难点：汤姆孙发现电子的理论推导设计思想本节由阴极射线和电子的发现两部分内容。重点是电子的发现过程蕴含的科学方法。首先通过实验说明阴极射线的存在，然后介绍英国物理学家J.J汤姆孙的两个实验来确定射线的带电性质，最后通过比荷的测定确认电子是原子的组成部分，原子并不是组成物质的最小微粒。设计时注重物理史实的介绍和研究，突出前人研究的思路和方法

2、。但由于条件的限制，几乎不可能在课堂上还原相关的实验。但教师应当通过适当的方式帮助学生理解实验的原理和方法，训练学生科学的思维品质。教学资源多媒体课件教学设计【课堂引入】很早以来，人们一直认为构成物质的最小粒子是原子，原子是一种不可再分割的粒子。这种认识一直统治了人类思想近两千年。直到19世纪末，科学家对实验中的阴极射线深入研究时，发现了电子，使人类对微观世界有了新的认识。电子的发现是19世纪末、20世纪初物理学三大发现之一。【课堂学习】学习活动一：阴极射线的研究问题一：射线从何而来的？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

3、电的空气变成导体。史料：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。问题二：射线是粒子还是电磁波？带电吗？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。思考：你能否设计一个实验来进行阴极射线的研究，能通过实验现象来说明这种射线是一种电磁波还是一种高速粒子流。扬中如果出现什么样的现象就可

4、以认为这是一种电磁波，如果出现其他什么样的现象就可以认为这是一种高速粒子流，并能否测定这是一种什么粒子。问题三：汤姆生是如何确定射线的性质和电性的。小结：汤姆生使阴极射线在电场和磁场中产生偏转，来确定射线微粒的带电性质。实验表明，阴极射线就是带负电的粒子流。学习活动二：射线微粒比荷的测定问题一：什么是比荷？测定比荷对确定微粒的性质有何意义？问题二：如何利用磁场或电场确定电子的比荷？英国物理学家汤姆孙在研究阴极射线时发现了电子。（1）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。（2）为使阴极射线不发生偏转，则请思考可在平行极板

5、区域采取什么措施。（3）根据带电的阴极射线在电场中的运动情况可知，其速度偏转角根据已知量，可求出阴极射线的比荷。思考：利用磁场使带电的阴极射线发生偏转，能否根据磁场的特点和带电粒子在磁场中的运动规律来计算阴极射线的比荷？汤姆孙发现，用不同材料的阴极和不同的方法做实验，所得比荷的数值是相等的。这说明，这种粒子是构成各种物质的共有成分。并由实验测得的阴极射线粒子的比荷是氢离子比荷的近两千倍。若这种粒子的电荷量与氢离子的电荷量机同，则其质量约为氢离子质量的近两千分之一。汤姆孙后续的实验粗略测出了这种粒子的电荷量确实与氢离子的电荷量差别不大，证明了汤姆孙的猜测是正确的。学习活动三：电子电荷

6、量的精确测定元电荷问题：如何利用如图的装置测定电子的电荷量？学生自学后讨论、归纳、总结，或由教师介绍。第一次较为精确测量出电子电荷量的是美国物理学家密立根利用油滴实验测量出的。电子的电荷量e＝1.60217733×10－19C，它是最小电荷的带电量——元电荷。密立根通过实验还发现，任何电荷只能是e的整数倍。电子的质量m＝9.1093897×10－31kg学习活动四：电子发现的伟大意义科学家在对阴极射线的研究中发现了电子，使人们对微观世界的认识进入了一个新的时代，电子的发现是19世纪末物理学史上的三大发现之一。在物理学的发展中具有比较重要的作用。了解科学家是如何发现电子的，应用了哪些

7、研究方法，对我们学好物理有重要的帮助作用。【课堂小结】问题1：阴极射线的性质问题1：汤姆生为什么认为阴极射线中的微粒是比原子更小的物质？问题2：密立根是如何确定电子的电量的？什么是元电荷？问题3：电子发现的伟大意义。随堂训练：如图所示，一只阴极射线管，左侧不断有射线射出，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(　　)A．导线中的电流由A流向BB．导线中的电流由B流向AC．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A