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沪科版高中物理选修（3－5）第3章3.1《电子的发现及其重大意义》课件
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上传时间: 2014-08-17
上传者: admin
星级: 零星级
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3．1 电子的发现及其重大意义
核心要点突破
课堂互动讲练
课前自主学案
知能优化训练
3．1
课标定位
学习目标：1.了解阴极射线及电子发现的过程．
2．知道汤姆生研究阴极射线发现电子的实验及理论推导．
重点难点：测量阴极射线的比荷．
一、关于阴极射线的争论
在通常情况下，气体是不____的，但在强电场中，气体能够被____而导电．在阴极射线管的阴极和阳极接上高压电源后，用真空泵逐渐抽去玻璃管内的空气，管内稀薄气体____可以看到辉光放电现象．若把玻璃管抽成真空，管内变暗，不再发光，但此时由阴极发出的射线能使_________发光．
导电
电离
导电
荧光物质
思考感悟
将一磁铁靠近阴极射线管，发现射线发生了弯曲，说明什么？
提示：射线在磁场中弯曲了，说明射线带电．
二、汤姆生的发现
汤姆生用实验的方法测量了这种粒子的比荷．他将这种粒子引入电场，根据在电场中的偏转测量了比荷，这种粒子所带的电荷量与______的接近，这种粒子的质量小于氢原子质量的________．至此，进一步明确了它的身份，这是一种带___电的质量很小的粒子，物理学家把它叫做电子．
氢离子
千分之一
负
三、电子发现的重大意义
电子的发现，打破了____不可再分的神话，使人们认识到原子不是组成物质的最小微粒，原子也有复杂的内部结构．
原子
一、阴极射线
1．阴极射线：在真空放电管中，由于玻璃受到阴极发出的某种射线的撞击而引发荧光，这种射线叫做阴极射线．
2．阴极射线是怎样产生的？
大家都知道光电效应，也知道光电流的产生，即电子脱离金属表面需要光子提供一个逸出功．这个逸出功当然不是只有光子才能提供，任何来源的能量都是一样的．所以我们可以将金属加热，让其温度变得很高，粒子热运动加剧，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作用下向阳极运动，形成电子束，即阴极射线．
特别提醒：(1)阴极射线的来源：若真空度高的放电管，阴极射线的粒子主要来自阴极；若真空度不高的放电管，粒子可能来自管中气体．(2)阴极射线不是X射线．
即时应用(即时突破，小试牛刀)
1．关于阴极射线的下列说法正确的是( )
A．阴极射线是高速的质子流
B．阴极射线可以用人眼直接观察到
C．阴极射线是高速运动的电子流
D．阴极射线是电磁波
解析：选C.阴极射线是高速运动的电子流，人们只有借助于它与物质相互撞击作用时使一些物质发出荧光等方法才能观察到．故正确答案为C项．
二、汤姆生是怎样研究阴极射线的？
射线射到荧光物质上能产生荧光斑点，磁铁能使射线偏转，用静电计检测它的电性．阴极射线经过加速电场加速，加速后的速度为v，再进入偏转电场偏转，如图3－1－1所示，
图3－1－1
特别提醒：汤姆生测量阴极射线的比荷的原理是利用带电粒子在电磁场中运动的基本知识完成的．
即时应用(即时突破，小试牛刀)
2.阴极射线是从阴极射线管的阴极发出的高速运动的粒子流，这些微观粒子是________．若在如图3－1－2所示的阴极射线管中部加上垂直于纸面向里的磁场，阴极射线将________(填“向上”“向下”“向里”或“向外”)偏转．
图3－1－2
解析：由电子的发现过程可知，阴极射线本质上是高速运动的电子流．当电子在磁场中偏转时，由左手定则可知电子会受到向下的磁场力，故向下偏转．
答案：电子 向下
下列说法中正确的是( )
A．阴极射线在电场中一定会受到电场力的作用
B．阴极射线在磁场中一定会偏转
C．阴极射线在磁场中一定会受到磁场对它的作用力
D．阴极射线的本质是带电微粒——电子
【精讲精析】 阴极射线即电子流在电场中一定会受到电场力的作用，A对．只有阴极射线即电子流的速度方向与磁场方向有夹角时，才会受到磁场力(洛伦兹力)，故B、C错，阴极射线的本质是带电微粒——电子，故D对．
【答案】 AD
【规律总结】 阴极射线在电、磁场中受力，运动情况分析，就与带电粒子在电、磁场中情况一样．
汤姆生用来测定电子的比荷(电子的电荷量与质量之比)的实验装置如图3－1－3所示，真空管内的阴极K发出的电子(不计初速度、重力和电子间的相互作用)经加速电压加速后，穿过A′中心的小孔沿中心轴O1O的方向进入到两块水平正对放置的平行极板P和P′间的区域．当极板间不加偏转电压时，电子束打在荧光屏的中心O点处，形成了一个亮点；加上偏转电压U后，亮点偏离到O′点，(O′与O点的竖直间距为d，水平间距可忽略不计．)
此时，在P和P′间的区域，再加上一个方向垂直于纸面向里的匀强磁场．调节磁场的强弱，当磁感应强度的大小为B时，亮点重新回到O点．已知极板水平方向的长度为L1，极板间距为b，极板右端到荧光屏的距离为L2(如图3－1－3所示)．
图3－1－3
(1)求打在荧光屏O点的电子速度的大小．
(2)推导出电子比荷的表达式．
【思路点拨】 测定电子比荷问题，实质上是电荷在电场、磁场或复合场中的运动问题，根据相应的规律求解即可．
【规律总结】 电子在电场中偏转的过程中遵守平抛运动的规律，在复合场中电子在平衡状态下做匀速直线运动，这是速度选择器原理的具体应用．
变式训练 电子所带电量的精确数值最早是由美国物理学家密立根通过油滴实验测得的．他测定了数千个带电油滴的电量，发现这些电量都等于某个最小电量的整数倍．这个最小电量就是电子所带的电量．
密立根实验的原理如图3－1－4所示，A、B是两块平行放置的水平金属板，A板带正电，B板带负电．
图3－1－4
从喷雾器嘴喷出的小油滴，落到A、B两板之间的电场中．小油滴由于摩擦而带负电，调节A、B两板间的电压，可使小油滴受到的电场力和重力平衡．已知小油滴静止处的电场强度是1.92×105 N/C，油滴半径是1.64×10－4 cm，油的密度是0.851 g/cm3，求油滴所带的电量，此电量是电子电量的多少倍？
答案：5倍
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