資源簡介

(共25張PPT)
4.1.電子的發現
一、教學目標
知識目標
1.知道陰極射線是電子組成，電子是原子結構的組成部分，是比原子更小的物質單元。
2.知道湯姆孫研究陰極射線發現電子的實驗及理論推導。
能力目標
1.鞏固帶電粒子在磁場，電場中的運動規律。
2.通過思考，培養學生對問題的分析和解決能力。
情感目標
1.通過演示實驗，培養學生觀察實驗現象的能力。
2.體會科學家研究對原子的認識經歷了十分漫長的過程，培養學生辯證科學事實的能力。
二、教學重點 、難點
1.認識電子發現的重大意義，體會電子發現過程中的科學方法。
2.電子比荷的理論推導。

很早以來，人們一直認為原子是構成物質的最小微粒，是不可再分的。這種認識一直統治了人類思想近兩千年。直到19世紀末，科學家對實驗中的陰極射線進行深入研究時，才發現原來原子也是有內部結構的.
那么，你知道原子的基本結構是什么嗎？
你知道電子是怎樣發現的嗎？
1.演示實驗
實驗現象：玻璃管內出現了熒光
早在1858年，德國物理學家普呂克爾就在類似的實驗中觀察到了玻璃管壁上的熒光及管中物體在玻璃壁上的影。
1876年，德國物理學家戈德斯坦認為管壁上的熒光是由于玻璃受到的陰極發出的某種射線的撞擊而引起的，并把這種未知射線稱之為陰極射線。
一：陰極射線
代表人物，赫茲。認為這種射線的本質是一種電磁波的傳播過程。
電磁波說
代表人物，湯姆孫。認為這種射線的本質是一種高速粒子流。
粒子說
那么，陰極射線的本質是什么？電子的發現經歷了怎樣的曲折歷程？
思考與討論；你支持哪種觀點？你該如何去驗證你的觀點？
你能根據帶電粒子的偏轉情況判斷出粒子帶的是什么電荷嗎？
根據粒子在電場中受力判斷
湯姆孫實驗：
二 電子的發現
（ 1）K、A部分產生陰極射線
（2）A、B只讓水平運動的陰極射線通過
（3）D1、D2之間加電場或磁場檢測陰極射線是否帶電和帶電性質
（4）熒光屏顯示陰極射線到達的位置，對陰極射線的偏轉做定量的測定
湯姆孫實驗裝置示意圖
湯姆孫發現，當金屬板D1、D2之間未加電場時射線不偏轉，射在屏上的P1點，按圖示方向加電場E之后，射線發生偏轉并射到屏上的P2點，由此，他得出陰極射線的本質是帶負電的粒子流。
湯姆孫實驗裝置示意圖
例題1：如圖是電子射線管的示意圖，接通電源后，電子射線由陰極沿x軸方向射出，在熒光屏上會看到一條亮線．要使熒光屏上的亮線向下（z軸負方向）偏轉，下列措施中可行的是（ ）
A．加一沿z軸正方向的磁場
B．加一沿y軸正方向的磁場
C．加一沿z軸負方向的電場
D．加一沿y軸正方向的電場
【解析】若加磁場，由左手定則知，應加沿y軸正方向的磁場作用(注意電子的運動方向與電流方向剛好相反)；若加電場，則電場必在xOz平面內才行，且電子帶負電，則電場方向向上才能使電子受到向下的作用力.
答案 B
方法歸納：應用左手定則根據洛倫茲力的方向分析磁場方向
問題1：如何測定帶電粒子進入平行板時的速度？
湯姆孫實驗裝置示意圖
陰極射線受庫侖力和洛倫茲力共同作用，通過適當地調整電場、磁場的強度，當 時，可使其做勻速直線運動；同時可求出其速度v =
qE=qvB
E/B
湯姆孫實驗
問題2：如何求陰極射線微粒的比荷？
湯姆孫實驗裝置示意圖
方法一：只加磁場，利用磁場使帶電的陰極射線發生偏轉。
能否根據磁場的特點和帶電粒子在磁場中的運動規律來計算陰極射線的比荷？
q
m
屏幕
L
D


v0
P1
P2
y
q
m
屏幕
L
D
v0
θ
θ
θ
P1
P2
O
R
y
方法二：只加電場：
帶電粒子由P1 點偏離到 P2.
假設：P2 到 P1 豎直距離為 y，屏幕到金屬板 D1、D2 右端的距離為 D，你能算出陰極射線的比荷嗎？
q
m
屏幕
L
D


v0
y
P1
P2
q
m
屏幕
L
D


v0
θ
化簡得：
P1
P2
y
根據幾何關系：
根據類平拋運動：
1. 用“電偏轉”測定陰極射線比荷的表達式
2. 用“磁偏轉”測定陰極射線比荷的表達式
比荷求法
湯姆孫發現，用不同材料的陰極和不同的方法做實驗，所得比荷的數值是相等的。這說明，這種粒子是構成各種物質的共有成分。由實驗測得的陰極射線粒子的比荷是氫離子比荷的近2000倍。若這種粒子的電荷量與氫離子的電荷量相同，則其質量約為氫離子質量的近1/2000。湯姆孫后續的實驗粗略測出了這種粒子的電荷量確實與氫離子的電荷量差別不大，證明了他當初的猜測是正確的。后來，物理學家把新發現的這種組成陰極射線的粒子稱之為電子。
電子的發現
電子的發現具有偉大的意義，因為這一事件使
人們認識到自然界還有比原子更小的實物。電子的
發現打開了通向原子物理學的大門 ,人們開始研究
原子的結構。
湯姆孫被科學界譽為“一位最先打開通向基本
粒子物理學大門的偉人”。
電子發現的歷史影響
電子的電荷量是多少？由誰測量出的？電子電量的發現說明了什么？
第一次較為精確測量出電子電荷量的是美國物理學家密立根利用油滴實驗測量出的。
密立根油滴實驗

1. 一只陰極射線管，左側不斷有電子射出，若在管的正下方，
放一通電直導線 AB 時，發現射線徑跡向下偏，則 ( )
A. 導線中的電流由 A 流向 B
B. 導線中的電流由 B 流向 A
C. 若要使電子束的徑跡往上偏，可以通過改變 AB 中的電流
方向來實現
D. 電子束的徑跡與 AB 中的電流方向無關
A
B
BC

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