1、第二章 原子結(jié)構(gòu)一、電子的發(fā)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo) 1、了解人類認(rèn)識(shí)物質(zhì)組成的一個(gè)重要?dú)v史過(guò)程電子的發(fā)現(xiàn)2、知道如何確定陰極射線粒子流的電荷的性質(zhì)，知道如何確定電子的電荷量和質(zhì)量，知道電子質(zhì)量和電荷量的大小重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)：陰極射線的研究、電子發(fā)現(xiàn)過(guò)程蘊(yùn)含的科學(xué)方法難點(diǎn)：湯姆孫發(fā)現(xiàn)電子的理論推導(dǎo)設(shè)計(jì)思想 本節(jié)由陰極射線和電子的發(fā)現(xiàn)兩部分內(nèi)容。重點(diǎn)是電子的發(fā)現(xiàn)過(guò)程蘊(yùn)含的科學(xué)方法。首先通過(guò)實(shí)驗(yàn)說(shuō)明陰極射線的存在，然后介紹英國(guó)物理學(xué)家J.J湯姆孫的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)來(lái)確定射線的帶電性質(zhì)，最后通過(guò)比荷的測(cè)定確認(rèn)電子是原子的組成部分，原子并不是組成物質(zhì)的最小微粒。設(shè)計(jì)時(shí)注重物理史實(shí)的介紹和研究，突出前人研究的思路和方法。但由于條

2、件的限制，幾乎不可能在課堂上還原相關(guān)的實(shí)驗(yàn)。但教師應(yīng)當(dāng)通過(guò)適當(dāng)?shù)姆绞綆椭鷮W(xué)生理解實(shí)驗(yàn)的原理和方法，訓(xùn)練學(xué)生科學(xué)的思維品質(zhì)。教學(xué)資源 多媒體課件教學(xué)設(shè)計(jì)【課堂引入】很早以來(lái)，人們一直認(rèn)為構(gòu)成物質(zhì)的最小粒子是原子，原子是一種不可再分割的粒子。這種認(rèn)識(shí)一直統(tǒng)治了人類思想近兩千年。直到19世紀(jì)末，科學(xué)家對(duì)實(shí)驗(yàn)中的陰極射線深入研究時(shí)，發(fā)現(xiàn)了電子，使人類對(duì)微觀世界有了新的認(rèn)識(shí)。電子的發(fā)現(xiàn)是19世紀(jì)末、20世紀(jì)初物理學(xué)三大發(fā)現(xiàn)之一?！菊n堂學(xué)習(xí)】學(xué)習(xí)活動(dòng)一：陰極射線的研究問(wèn)題一：射線從何而來(lái)的？氣體分子在高壓電場(chǎng)下可以發(fā)生電離，使本來(lái)不帶電的空氣分子變成具有等量正、負(fù)電荷的帶電粒子，使不導(dǎo)電的空氣變成導(dǎo)體。史

3、料：1858年德國(guó)物理學(xué)家普呂克爾較早發(fā)現(xiàn)了氣體導(dǎo)電時(shí)的輝光放電現(xiàn)象。德國(guó)物理學(xué)家戈德斯坦研究輝光放電現(xiàn)象時(shí)認(rèn)為這是從陰極發(fā)出的某種射線引起的。所以他把這種未知射線稱之為陰極射線。問(wèn)題二：射線是粒子還是電磁波？帶電嗎？對(duì)于陰極射線的本質(zhì)，有大量的科學(xué)家作出大量的科學(xué)研究，主要形成了兩種觀點(diǎn)。（1）電磁波說(shuō)：代表人物，赫茲。認(rèn)為這種射線的本質(zhì)是一種電磁波的傳播過(guò)程。（2）粒子說(shuō)：代表人物，湯姆孫。認(rèn)為這種射線的本質(zhì)是一種高速粒子流。思考：你能否設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行陰極射線的研究，能通過(guò)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象來(lái)說(shuō)明這種射線是一種電磁波還是一種高速粒子流。揚(yáng)中如果出現(xiàn)什么樣的現(xiàn)象就可以認(rèn)為這是一種電磁波，如果出現(xiàn)其

4、他什么樣的現(xiàn)象就可以認(rèn)為這是一種高速粒子流，并能否測(cè)定這是一種什么粒子。問(wèn)題三：湯姆生是如何確定射線的性質(zhì)和電性的。小結(jié)：湯姆生使陰極射線在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)，來(lái)確定射線微粒的帶電性質(zhì)。實(shí)驗(yàn)表明，陰極射線就是帶負(fù)電的粒子流。學(xué)習(xí)活動(dòng)二：射線微粒比荷的測(cè)定問(wèn)題一：什么是比荷？測(cè)定比荷對(duì)確定微粒的性質(zhì)有何意義？問(wèn)題二：如何利用磁場(chǎng)或電場(chǎng)確定電子的比荷？英國(guó)物理學(xué)家湯姆孫在研究陰極射線時(shí)發(fā)現(xiàn)了電子。（1）當(dāng)在平行極板上加一如圖所示的電場(chǎng)，發(fā)現(xiàn)陰極射線打在熒光屏上的位置向下偏，則可判定，陰極射線帶有負(fù)電荷。（2）為使陰極射線不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，則請(qǐng)思考可在平行極板區(qū)域采取什么措施。（3）根據(jù)帶電的陰極射線在

5、電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)情況可知，其速度偏轉(zhuǎn)角根據(jù)已知量，可求出陰極射線的比荷。思考：利用磁場(chǎng)使帶電的陰極射線發(fā)生偏轉(zhuǎn)，能否根據(jù)磁場(chǎng)的特點(diǎn)和帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律來(lái)計(jì)算陰極射線的比荷？湯姆孫發(fā)現(xiàn)，用不同材料的陰極和不同的方法做實(shí)驗(yàn)，所得比荷的數(shù)值是相等的。這說(shuō)明，這種粒子是構(gòu)成各種物質(zhì)的共有成分。并由實(shí)驗(yàn)測(cè)得的陰極射線粒子的比荷是氫離子比荷的近兩千倍。若這種粒子的電荷量與氫離子的電荷量機(jī)同，則其質(zhì)量約為氫離子質(zhì)量的近兩千分之一。湯姆孫后續(xù)的實(shí)驗(yàn)粗略測(cè)出了這種粒子的電荷量確實(shí)與氫離子的電荷量差別不大，證明了湯姆孫的猜測(cè)是正確的。 學(xué)習(xí)活動(dòng)三：電子電荷量的精確測(cè)定 元電荷問(wèn)題：如何利用如圖的裝置測(cè)定電子的

6、電荷量？學(xué)生自學(xué)后討論、歸納、總結(jié)，或由教師介紹。第一次較為精確測(cè)量出電子電荷量的是美國(guó)物理學(xué)家密立根利用油滴實(shí)驗(yàn)測(cè)量出的。電子的電荷量 e1.1019C，它是最小電荷的帶電量元電荷。密立根通過(guò)實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)，任何電荷只能是e的整數(shù)倍。電子的質(zhì)量 m9.1031kg學(xué)習(xí)活動(dòng)四：電子發(fā)現(xiàn)的偉大意義科學(xué)家在對(duì)陰極射線的研究中發(fā)現(xiàn)了電子，使人們對(duì)微觀世界的認(rèn)識(shí)進(jìn)入了一個(gè)新的時(shí)代，電子的發(fā)現(xiàn)是19世紀(jì)末物理學(xué)史上的三大發(fā)現(xiàn)之一。在物理學(xué)的發(fā)展中具有比較重要的作用。了解科學(xué)家是如何發(fā)現(xiàn)電子的，應(yīng)用了哪些研究方法，對(duì)我們學(xué)好物理有重要的幫助作用。【課堂小結(jié)】問(wèn)題1：陰極射線的性質(zhì)問(wèn)題1：湯姆生為什么認(rèn)為陰極射

7、線中的微粒是比原子更小的物質(zhì)？問(wèn)題2：密立根是如何確定電子的電量的？什么是元電荷？問(wèn)題3：電子發(fā)現(xiàn)的偉大意義。隨堂訓(xùn)練：如圖所示，一只陰極射線管，左側(cè)不斷有射線射出，若在管的正下方放一通電直導(dǎo)線AB時(shí)，發(fā)現(xiàn)射線徑跡下偏，則()A導(dǎo)線中的電流由A流向BB導(dǎo)線中的電流由B流向AC若要使電子束的徑跡往上偏，可以通過(guò)改變AB中的電流方向來(lái)實(shí)現(xiàn)D電子束的徑跡與AB中的電流方向無(wú)關(guān)解答此題應(yīng)注意幾點(diǎn)：(1)陰極射線的粒子帶負(fù)電，由左手定則判斷管內(nèi)磁場(chǎng)垂直紙面向里(2)由安培定則判定AB中電流的方向由B向A.(3)電流方向改變，管內(nèi)磁場(chǎng)方向改變，電子受力方向也改變，故C對(duì)【答案】BC【板書設(shè)計(jì)】第1節(jié) 電子

8、一、陰極射線二、比荷三、電子電量的測(cè)定 元電荷課堂反饋1關(guān)于陰極射線的實(shí)質(zhì)，下列說(shuō)法正確的是()A陰極射線實(shí)質(zhì)是氫原子B陰極射線實(shí)質(zhì)是電磁波C陰極射線實(shí)質(zhì)是電子D陰極射線實(shí)質(zhì)是X射線2電子的發(fā)現(xiàn)說(shuō)明()A原子是由原子核和電子組成的B物質(zhì)是帶電的且一定帶負(fù)電C原子可進(jìn)行再分D原子核可再分3關(guān)于電荷量，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A物體的帶電荷量可以是任意值B物體的帶電荷量只能是某些值C物體的帶電荷量的最小值為1.61019 CD一個(gè)物體帶1.6109 C的正電荷，這是它失去了1010個(gè)電子的緣故4陰極射線是從陰極射線管的陰極發(fā)出的高速運(yùn)動(dòng)的粒子流，這些微觀粒子是_若在如圖所示的陰極射線管內(nèi)加上垂直于紙面

9、向里的磁場(chǎng)，陰極射線將_(填“向上”、“向下”、“向里”或“向外”)偏轉(zhuǎn)5如圖所示，有一電子束穿過(guò)具有勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)的空間區(qū)域，該區(qū)域的電場(chǎng)強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度分別為E和B. (1)如果電子束的速度為v0，要使電子束穿過(guò)上述空間區(qū)域不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，電場(chǎng)和磁場(chǎng)應(yīng)滿足什么條件？(2)如果撤去磁場(chǎng)，電場(chǎng)區(qū)域的長(zhǎng)度為l，電場(chǎng)強(qiáng)度的方向和電子束初速度方向垂直，電場(chǎng)區(qū)域右邊緣離屏之間的距離為d，要使電子束在屏上偏移距離為y，所需加速電壓為多大？參考答案：1、C 2、C 3、A 4、電子向下5解析：(1)要使電子不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，則有eEev0B，Ev0B.(2)電子在電場(chǎng)中向上的偏轉(zhuǎn)量st2，設(shè)偏轉(zhuǎn)角為，則tan，

10、其中vyt.在加速電場(chǎng)中eUmv，v0.偏移距離ysdtan，由以上各式可得U.課后測(cè)評(píng)1關(guān)于電子的發(fā)現(xiàn)者，下列說(shuō)法正確的是()A英國(guó)的湯姆孫 B德國(guó)的普呂克爾C德國(guó)的戈德斯坦 D美國(guó)的密立根2湯姆孫對(duì)陰極射線的探究，最終發(fā)現(xiàn)了電子，由此被稱為“電子之父”，關(guān)于電子的說(shuō)法正確的是()A物質(zhì)中可能有電子，也可能沒(méi)有電子B不同的物質(zhì)中具有不同的電子C電子質(zhì)量是質(zhì)子質(zhì)量的1836倍D電子是一種粒子，是構(gòu)成物質(zhì)的基本單元3.如圖所示，在陰極射線管正上方平行放一根通有強(qiáng)電流的長(zhǎng)直導(dǎo)線，則陰極射線將()A向紙內(nèi)偏轉(zhuǎn)B向紙外偏轉(zhuǎn)C向下偏轉(zhuǎn)D向上偏轉(zhuǎn)4如圖是電子射線管示意圖，接通電源后，電子射線由陰極沿x軸方

11、向射出，在熒光屏上會(huì)看到一條亮線，要使熒光屏上的亮線向下(z軸負(fù)方向)偏轉(zhuǎn)，在下列措施中可采用的是()A加一磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向沿z軸負(fù)方向B加一磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向沿y軸正方向C加一電場(chǎng)，電場(chǎng)方向沿z軸負(fù)方向D加一電場(chǎng)，電場(chǎng)方向沿y軸正方向5.如圖所示為示波管中電子槍的原理示意圖，示波管內(nèi)抽成真空，A為發(fā)射電子的陰極，K為接在高電勢(shì)點(diǎn)的加速電極，A、K之間電壓為U，電子離開陰極時(shí)的速度可以忽略，電子經(jīng)加速后從K的小孔中射出的速度大小為v，下列說(shuō)法正確的是()A如果AK間距離減半而電壓仍為U不變，則電子離開K時(shí)的速度為2vB如果AK間距離減半而電壓仍為U不變，則電子離開K時(shí)的速度為C如果AK間距離保持不變

12、而電壓減半，則電子離開K時(shí)的速度為D如果AK間距離保持不變而電壓減半，則電子離開K時(shí)的速度為v6來(lái)自宇宙的質(zhì)子流，沿與地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一點(diǎn)，則這些質(zhì)子在進(jìn)入地球周圍的空間時(shí)，將()A豎直向下沿直線射向地面B相對(duì)于預(yù)定地點(diǎn)向東偏轉(zhuǎn)C相對(duì)于預(yù)定點(diǎn)，稍向西偏轉(zhuǎn)D相對(duì)于預(yù)定點(diǎn)，稍向北偏轉(zhuǎn)7向熒光屏上看去，電子向我們飛來(lái)，在偏轉(zhuǎn)線圈中通以如圖所示電流，電子的偏轉(zhuǎn)方向?yàn)?)A向上B向下C向左 D向右8關(guān)于密立根“油滴實(shí)驗(yàn)”的科學(xué)意義，下列說(shuō)法正確的是()A測(cè)得了電子的電荷量B提出了電荷分布的量子化觀點(diǎn)C為電子質(zhì)量的最終獲得作出了突出貢獻(xiàn)D為人類進(jìn)一步研究原子的結(jié)構(gòu)提供了一定的理論依據(jù)9在顯像管的電子槍中，從熾熱的金屬絲不斷放出的電子進(jìn)入電壓為U的加速電場(chǎng)，設(shè)其初速度為零，經(jīng)加速后形成橫截面積為S、電流為I的電子束已知電子的電荷量為e、質(zhì)量為m，則在剛射出加速電場(chǎng)時(shí)，一小段長(zhǎng)為l的電子束內(nèi)的電子個(gè)數(shù)是()A. B. C. D. 10測(cè)量油滴帶電荷量的裝置如圖所示，兩塊水平放置的平行金屬板與電源連接，上、下板分別帶正、負(fù)電荷油滴從噴霧器噴