.,第十八章原子結(jié)構(gòu),第一節(jié)電子的發(fā)現(xiàn),.,回顧：公元前5世紀，希臘哲學(xué)家德謨克利特等人認為：萬物是由大量的不可分割的微粒構(gòu)成的，即原子。,19世紀初，英國科學(xué)家道爾頓提出近代原子學(xué)說，他認為原子是微小的不可分割的實心球體,物質(zhì)由原子組成,原子不能被創(chuàng)造,也不能被毀滅,在化學(xué)變化中原子不可分割,他們的性質(zhì)在化學(xué)反應(yīng)中保持不變。,.,陰極射線,1、玻璃管，內(nèi)裝極其稀薄的氣體。2、電極，接上高壓電源的負極的一端稱“陰極”，另一端則稱為“陽極或?qū)﹃帢O”3、演示:接通高壓電源后，從陰極會射出一種射線，撞在熒光板上發(fā)光，出現(xiàn)一條光帶,這種射線最早是1858年由德國物理學(xué)家普呂克爾J.Plucker發(fā)現(xiàn)的，1876年另一位物理學(xué)家戈德斯坦E.Goldstein命名其為“陰極射線”,.,陰極射線Cathoderay,J.J湯姆孫J.JThomson18571940英國,赫茲H.RudolfHertz18571894德國,認為陰極射線是一種“電磁波”,認為陰極射線是一種“高速粒子流”,PK,我看到的是：1、它在電場中不偏轉(zhuǎn)，因此不帶電2、它能穿透薄鋁片粒子是做不到的但波可以!,讓我們一起來好好想想,重走科學(xué)探索路,.,陰極射線的本質(zhì),一種認為陰極射線像X射線一樣是電磁輻射,一種認為陰極射線是帶電微粒,思考1：電磁輻射和帶電微粒最大的區(qū)別是什么？,思考2：根據(jù)帶電粒子在電磁場中的運動規(guī)律，你知道哪些方法可以判斷運動的帶電粒子所帶電荷的正負號？,.,二、電子的發(fā)現(xiàn),1.認識實驗裝置的作用，分析陰極射線的運動情況。及其課本上的思考與討論實驗裝置,自學(xué)指導(dǎo)：閱讀教材47頁最后一段到48頁最后一段：思考問題,2.電子的發(fā)現(xiàn)及其意義,氣體放電管示意圖,.,湯姆孫的氣體放電管的示意圖,帶電粒子的電荷量與其質(zhì)量之比比荷q/m，是一個重要的物理量。根據(jù)帶電粒子在電場和磁場中受力的情況，可以得出組成陰極射線的微粒的比荷。下面我們自己算一算。,.,1.當(dāng)金屬板D1、D2之間未加電場時，射線不偏轉(zhuǎn)，射在屏上P1點。施加電場E之后，射線發(fā)生偏轉(zhuǎn)并射到屏上P2處。由此可以推斷陰極射線帶有什么性質(zhì)的電荷？,湯姆孫的氣體放電管的示意圖,.,2.如果要抵消陰極射線的偏轉(zhuǎn)，使它從P2點回到P1，需要在兩塊金屬板之間的區(qū)域再施加一個大小、方向合適的磁場。這個磁場的方向是？寫出此時每個陰極射線微粒（質(zhì)量為m，速度為v）受到的洛侖茲力和電場力。你能求出陰極射線的速度v的表達式嗎？,湯姆孫的氣體放電管的示意圖,.,速度選擇器,.,湯姆遜管,設(shè)粒子質(zhì)量為m，帶電荷為e,受到磁場力和電場力的作用，如果不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，則受力平衡:,電場力：,磁場力：,.,3.由于金屬板D1、D2間的距離是已知的，兩板間的電壓是可測量的，所以兩板間的電場強度E也是已知量。磁感應(yīng)強度B可以由電流的大小算出，同樣按已知量處理。,湯姆孫的氣體放電管的示意圖,.,4.如果去掉D1、D2間的電場E，只保留磁場B，磁場方向與射線運動方向垂直。陰極射線在有磁場的區(qū)域?qū)纬梢粋€半徑為r的圓弧(r可以通過P3的位置算出)。此時，組成陰極射線的粒子做圓周運動的向心力就是_力。,湯姆孫的氣體放電管的示意圖,.,帶電粒子在磁場中偏轉(zhuǎn)模型,O,r,磁偏轉(zhuǎn)模型的原理只存在磁場的情況下，偏轉(zhuǎn)圓弧為圓周運動一部分，出磁場后成勻速直線運動根據(jù)有關(guān)幾何知識，我們一定是可以求出帶電粒子圓周運動的半徑r的。測得射出磁場時速度偏角為,.,實驗結(jié)論,1897年，湯姆孫得出陰極射線的本質(zhì)是帶負電的粒子流并求出了這種粒子的比荷。,當(dāng)湯姆孫在測定比荷實驗時發(fā)現(xiàn)，用不同材料的陰極做實驗，所發(fā)出射線的粒子都有相同的比荷，這表明什么？,這說明不同物質(zhì)都能發(fā)射這種帶電粒子，它是構(gòu)成各種物質(zhì)的共有成分。,.,電子是原子的組成部分，是比原子更基本的物質(zhì)單元。,電子,美國科學(xué)家密立根又精確地測定了電子的電量：e=1.60221019C根據(jù)荷質(zhì)比，可以精確地計算出電子的質(zhì)量為：m=9.10941031kg,質(zhì)子質(zhì)量與電子質(zhì)量的比值：,.,1.關(guān)于陰極射線的性質(zhì)，判斷正確的是()A陰極射線帶負電B陰極射線帶正電C陰極射線的比荷比氫原子核的比荷大D陰極射線的比荷比氫原子核的比荷小,AC,.,C,2、關(guān)于陰極射線的實質(zhì)，下列說法正確的是()A陰極射線實質(zhì)是氫原子B陰極射線實質(zhì)是電磁波C陰極射線實質(zhì)是電子D陰極射線實質(zhì)是X射線,.,3.關(guān)于電子的發(fā)現(xiàn)者，下列說法正確的是()A英國的湯姆孫B德國的普呂克爾C德國的戈德斯坦D美國的密立根,A,.,湯姆孫發(fā)現(xiàn)了電子，并且知道了電子是帶負電荷的，人們推斷出原子中還有帶正電的物質(zhì)。那么這兩種物質(zhì)是怎樣構(gòu)成原子的呢？,？,.,湯姆孫的原子模型,在湯姆孫的原子模型中，原子是一個球體，正電荷均勻分布在整個球內(nèi)，電子鑲嵌其中。,.,粒子散射實驗,19091911年，英國物理學(xué)家盧瑟福和他的助手們進行了粒子散射實驗。,.,絕大多數(shù)粒子穿過金箔后仍沿原來的方向前進，但少數(shù)粒子發(fā)生了較大的偏轉(zhuǎn)，并且有極少數(shù)粒子的偏轉(zhuǎn)超過了90，有的甚至幾乎達到180。,粒子散射實驗的結(jié)果,.,西瓜模型或棗糕模型能否解釋這種現(xiàn)象？,根據(jù)湯姆孫模型計算的結(jié)果：電子質(zhì)量很小，對粒子的運動方向不會發(fā)生明顯影響；由于正電荷均勻分布，粒子所受庫侖力也很小，故粒子偏轉(zhuǎn)角度不會很大。,.,原子的核式結(jié)構(gòu)的提出,在原子的中心有一個很小的核，叫做原子核。原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核里，帶負電的電子在核外空間繞著核旋轉(zhuǎn)。,.,原子核的核式結(jié)構(gòu),根據(jù)盧瑟福的原子結(jié)構(gòu)模型，原子內(nèi)部是十分“空曠”的，舉一個簡單的例子：,體育場,.,原子核的電荷和大小,根據(jù)盧瑟福的原子核式模型和粒子散射的實驗數(shù)據(jù)，可以推算出各種元素原子核的電荷數(shù)，還可以估計出原子核的大小。(1)原子的半徑約為1010m、原子核半徑約是1015m，原子核的體積只占原子的體積的萬億分之一。(2)原子核所帶正電荷數(shù)與核外電子數(shù)以及該元素在周期表內(nèi)的原子序數(shù)相等。(3)電子繞核旋轉(zhuǎn)所需向心力就是核對它的庫侖力。,.,B,1.在用粒子轟擊金箔的實驗中，盧瑟福觀察到的粒子的運動情況是()A.全部粒子穿過金屬箔后仍按原來的方向前進B.絕大多數(shù)粒子穿過金屬箔后仍按原來的方向前進，少數(shù)發(fā)生較大偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)甚至被彈回C.少數(shù)粒子穿過金屬箔后仍按原來的