《2018学年高中物理选修3-5学案：第2章第1节电子的发现与汤姆孙模型含解析.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2018学年高中物理选修3-5学案：第2章第1节电子的发现与汤姆孙模型含解析.pdf（5页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、第 1 节电子的发现与汤姆孙模型 学 习 目 标知 识 脉 络 1.了解物质结构早期探究的基本历程 2知道阴极射线的产生及其本质，理解汤姆孙对阴 极射线研究的方法及电子发现的意义(重点、难点) 3了解汤姆孙原子模型 (重点) 物 质 结 构 的 早 期 探 究 先填空 1古人对物质的认识 (1)我国西周的“五行说”认为万物是由金、木、水、火、土 5 种基本“元素” 组成的 (2)古希腊的亚里士多德认为万物的本质是土、水、火、空气四种“元素”， 天体则由第五种“元素” “以太”构成 (3)古希腊哲学家德谟克利特等人建立了早期的原子论，认为宇宙间存在一种 或多种微小的实体，叫做“原子” 2通过实验
2、了解物质的结构 (1)1661 年，玻意耳以化学实验为基础建立了科学的元素论 (2)19 世纪初，道尔顿提出了原子论，认为原子是元素的最小单位 (3)1811 年，意大利化学家阿伏伽德罗提出了分子假说，指出分子可以由多个 相同的原子组成 319 世纪初期形成的分子 原子论认为，在物质的结构中存在着分子、原 子这样的层次，宏观物质的化学性质决定于分子，而分子则由原子组成原子是 构成物质的不可再分割的最小颗粒，它既不能创生，也不能消灭 再判断 1玻意耳认为万物的本质是土、水、火、空气四种元素的元素论() 2阿伏伽德罗提出分子可以由多个原子组成() 319 世纪初期形成的原子论观点认为原子是构成物质
3、的最小颗粒是不可分 的() 后思考 试简述道尔顿提出原子论的依据 【提示】18 世纪一系列重要的实验结果，如化学反应遵从质量守恒定律， 元素形成化合物时遵从定比定律、倍比定律等，启示人们推想物质是由一些不可 毁灭的微粒构成的，而且各种不同的元素微粒按照一定的比例形成化合物，在此 基础上， 19 世纪初，道尔顿提出了原子论，认为原子是元素的最小单元 电 子 的 发 现 及 汤 姆 孙 模 型 先填空 1阴极射线 ：科学家在研究稀薄气体放电时发现，当玻璃管内的气体足够稀 薄时，阴极发出一种射线，这种射线能使玻璃管壁发出荧光，这种射线称为阴极 射线 2汤姆孙对阴极射线本质的探究 (1)通过实验：巧妙
4、利用静电偏转力和磁场偏转力相抵消等方法，确定了阴极 射线粒子的速度，并测量出了粒子的比荷 (2)换用不同材料的阴极和不同的气体，所得粒子的比荷相同，这说明不同物 质都能发射这种带电粒子，它是各种物质中共有的成分 3结论 (1)阴极射线是带电粒子流 (2)不同物质都能发射这种带电粒子，它是各种物质中共有的成分，比最轻的 氢原子的质量还要小得多，汤姆孙将这种带电粒子称为电子 (3)电子的发现说明原子具有一定的结构，即原子是由电子和其他物质组成的 4电子发现的意义 ：电子的发现揭开了认识原子结构的序幕 519 世纪末微观世界三大发现 (1)1895 年伦琴发现了 X 射线； (2)X 射线发现后不久
5、，贝克勒尔发现了放射性； (3)1897 年汤姆孙发现了电子 6汤姆孙的原子模型 原子带正电的部分充斥整个原子，很小很轻的电子镶嵌在球体的某些固定位 置，正像葡萄干嵌在面包中那样 再判断 1电子的发现，说明原子具有一定的结构() 2电子是第一种被人类发现的微观粒子() 3电子的发现，是19世纪末的三大著名发现之一() 后思考 为什么汤姆孙要通过电场和磁场研究阴极射线？ 【提示】当时对阴极射线本质的认识存在两种认识：一是认为是带电粒子， 二是认为是以太波而汤姆孙认为阴极射线是带电粒子，而带电粒子可受电场力 和磁场力 核心点击 1对阴极射线的认识 (1)现象：真空玻璃管两极加上高电压，玻璃管壁上发
6、出荧光及管中物体在玻 璃壁上的影 (2)命名：德国物理学家戈德斯坦将阴极发出的射线命名为阴极射线 (3)猜想 阴极射线是一种电磁辐射 阴极射线是带电微粒 (4)验证：英国物理学家汤姆孙让阴极射线在电场和磁场中偏转，发现阴极射 线带负电并测出了粒子的比荷进而发现电子 (5)实验：密立根通过“油滴实验”精确测定了电子的电荷量和电子的质量 2电子比荷的测定方法 (1)让带电粒子通过相互垂直的电场和磁场(如图 2-1-1 甲)，让其做匀速直线运 动，根据二力平衡，即F洛F电(BqvqE)，得到粒子的运动速度vE B. 甲乙 图 2-1-1 (2)撤去电场 (如图乙 )，保留磁场，让粒子单纯地在磁场中运
7、动，由洛伦兹力提 供向心力，即 Bqvmv 2 r ，根据轨迹偏转情况，由几何知识求出其半径r. (3)由以上两式确定粒子的比荷表达式： q m E B 2r. 图 2-1-2 1如图 2-1-2 所示，一只阴极射线管，左侧不断有电子射出，若在管的正下 方放一通电直导线AB时，发现射线径迹向下偏转，则() 【导学号： 18850023】 A导线中的电流由A 流向 B B导线中的电流由B 流向 A C若要使电子束的径迹往上偏转，可以通过改变AB 中的电流方向来实现 D电子束的径迹与AB 中的电流方向无关 E若将直导线 AB 放在管的正上方，电流方向不变，则电子束的径迹将向上 偏 【解析】阴极射线
8、是高速电子流，由左手定则判断可知，磁场垂直纸面向 里，由安培定则可知，导线AB 中的电流由 B 流向 A，且改变 AB 中的电流方向时 可以使电子束的轨迹往上偏若电流方向不变，将导线AB 放在管的上方，由左手 定则可以判断，电子束的轨迹将向上偏故B、C、E 均正确 【答案】BCE 2带电粒子的比荷 q m是一个重要的物理量某中学物理兴趣小组设计了一个 实验，探究电场和磁场对电子运动轨迹的影响，以求得电子的比荷，实验装置如 图 2-1-3 所示其中两正对极板M1、M2之间的距离为 d，极板长度为 L. 图 2-1-3 他们的主要实验步骤如下： A首先在两极板M1、M2之间不加任何电场、磁场，开启
9、阴极射线管电源， 发射的电子束从两极板中央通过，在荧光屏的正中心处观察到一个亮点； B在 M1、M2两极板间加合适的电场：加极性如图所示的电压，并逐步调节 增大，使荧光屏上的亮点逐渐向荧光屏下方偏移，直到荧光屏上恰好看不见亮点 为止，记下此时外加电压为U.请问本步骤的目的是什么？ C保持步骤 B 中的电压 U 不变，对 M1、M2区域加一个大小、方向合适的磁 场 B，使荧光屏正中心处重现亮点试问外加磁场的方向如何？ 【解析】步骤 B 中电子在 M1、M2两极板间做类平抛运动， 当增大两极板间 电压时，电子在两极板间的偏转位移增大 当在荧光屏上看不到亮点时，电子刚好打在下极板M2靠近荧光屏端的边缘， 则d 2 Uq 2dm L v 2， q m d 2v2 UL 2. 由此可以看出这一步的目的是使粒子在电场中的偏转位移成为已知量，就可 以表示出比荷 步骤 C 加上磁场后电子不偏转， 电场力等于洛伦兹力，且洛伦兹力方向向上， 由左手定则可知磁场方向垂直于纸面向外 【答案】见解析 测量带电粒子比荷常用的两种方法 方法一：利用磁偏转测比荷，由qvBmv 2 R得 q m v BR ，只需知道磁感应强度B、 带电粒子的初速度v 和偏转半径 R 即可