1、第十八章原子結(jié)構(gòu) 1電子的發(fā)現(xiàn),1.知道陰極射線是由電子組成的,電子是原子的組成部分,是比原子更基本的物質(zhì)單元。 2.體會電子的發(fā)現(xiàn)過程中蘊含的科學(xué)方法。 3.知道電荷是量子化的,即任何電荷只能是e的整數(shù)倍。 4.領(lǐng)會電子的發(fā)現(xiàn)對揭示原子結(jié)構(gòu)的重大意義。,一、陰極射線 1.演示實驗:如圖所示,真空玻璃管中K是金屬板制成的_, 接感應(yīng)圈的負(fù)極,A是金屬環(huán)制成的_,接感應(yīng)圈的正極,管 中十字狀物體是一個金屬片。接電源后,感應(yīng)圈會產(chǎn)生_的高電壓加在兩個電極之間?？捎^察到玻璃壁上淡淡的熒光及 管中物體在玻璃壁上的_。,陰極,陽極,近萬伏,影,2.陰極射線:熒光的實質(zhì)是由于玻璃受到_發(fā)出的某種射線 的撞

2、擊而引起的,這種射線被命名為_。 3.19世紀(jì),對陰極射線的本質(zhì)的認(rèn)識有兩種觀點。一種觀點認(rèn) 為陰極射線是一種_,另一種觀點認(rèn)為陰極射線是_ _。,陰極,陰極射線,電磁輻射,帶電,微粒,二、電子的發(fā)現(xiàn) 1.陰極射線的實質(zhì):1897年,湯姆孫根據(jù)_在電場和磁 場中的_情況斷定,其本質(zhì)是帶_的粒子流,并求出了這 種粒子的_。 2.電子的電量:電子電荷量的精確測定是_利用“油滴實 驗”做出的,電子電荷的現(xiàn)代值為_,與氫離子帶電 量相同。 3.電荷量的量子化:電荷是量子化的,即任何帶電體的電荷只能 是e的_倍。,陰極射線,偏轉(zhuǎn),負(fù)電,比荷,密立根,1.610-19C,整數(shù),4.電子質(zhì)量:電子質(zhì)量的數(shù)量

3、級為_kg。 5.質(zhì)子質(zhì)量與電子質(zhì)量的比值: =_。 6.電子的發(fā)現(xiàn)的意義:電子的發(fā)現(xiàn)使人們認(rèn)識到_是可以分 割的,電子是_的組成部分,是比_更基本的物質(zhì)單元。,10-31,1 836,原子,原子,原子,1.判一判: (1)通過玻璃管壁上的熒光能證明陰極射線的存在。() (2)電子的質(zhì)量遠(yuǎn)小于氫離子的質(zhì)量。() (3)電荷是不連續(xù)的。() (4)原子是最小的粒子,是不可分的。(),提示:(1)。玻璃管壁上發(fā)出的熒光證明了射線的存在,又只能從陰極發(fā)出,所以叫陰極射線。 (2)。氫離子的質(zhì)量是電子質(zhì)量的1 800多倍。 (3)。密立根的“油滴實驗”證明了任何帶電體的電荷只能是e的整數(shù)倍,故電荷是量

4、子化的、不連續(xù)的。 (4)。電子的發(fā)現(xiàn)證明原子不是最小的粒子,是可分的。,2.想一想: (1)氣體放電管中的氣體為什么會導(dǎo)電? 提示:氣體分子內(nèi)部有電荷,正電荷和負(fù)電荷的數(shù)量相等,對外呈電中性,當(dāng)分子處于電場中時,正電荷和負(fù)電荷受電場力的方向相反,電場很強(qiáng)時正、負(fù)電荷被“撕”開,于是出現(xiàn)了等量的正、負(fù)電荷,在電場力作用下做定向運動,氣體就導(dǎo)電了。,(2)只有磁場時,電子在磁場中的運動軌跡是什么形狀? 提示:只有磁場時,電子垂直磁場運動,其運動軌跡是圓弧。,主題一 陰極射線管與陰極射線 【問題探究】 1.如圖是陰極射線管的構(gòu)造圖,你能說出各部分的名稱嗎? 提示:K是金屬板制成的陰極;A是金屬環(huán)制

5、成的陽極;它們分別連接在感應(yīng)圈的負(fù)極和正極上。管中十字狀物體是一個金屬片。,2.陽極為什么制成環(huán)狀或網(wǎng)狀? 提示:陽極制成環(huán)狀或網(wǎng)狀,既能在它和陰極之間產(chǎn)生電場,從陰極金屬中拉出電子,又能使電子被加速。 3.裝置中產(chǎn)生的射線為什么稱為陰極射線? 提示:在兩極間加有高壓時,陰極會發(fā)出一種射線,故稱為陰極射線。,4.陰極射線的特點是什么? 提示:陰極射線能夠使熒光物質(zhì)發(fā)光。 5.對陰極射線的本質(zhì)的認(rèn)識主要有哪兩種觀點? 提示:19世紀(jì)后期的兩種觀點:(1)認(rèn)為是電磁輻射,類似X射線;(2)是帶電粒子。,【探究總結(jié)】 陰極射線的產(chǎn)生機(jī)理 陰極射線的產(chǎn)生就是讓電子從金屬中逃逸出來,也就是想辦法讓電子動

6、能變大,原子核束縛不住電子,這樣電子就飛出去了。方法有加熱、用光子照射陰極表面(光電效應(yīng))、用別的陰極產(chǎn) 生的電子轟擊陰極等。本節(jié)中的陰極射線管是利用外加電場把電子“拉”出來,稱為場發(fā)射陰極。,【即時訓(xùn)練】 1.(多選)關(guān)于陰極射線的性質(zhì),下列判斷正確的是() A.陰極射線帶負(fù)電 B.陰極射線帶正電 C.陰極射線的比荷比氫離子比荷大 D.陰極射線的比荷比氫離子比荷小,【解題探究】(1)陰極射線的本質(zhì)是電子流,電子帶_。 (2)電子電荷量與氫離子電荷量相同,但電子的質(zhì)量_氫離 子的質(zhì)量(選填“大于”“小于”或“等于”)。,負(fù)電,小于,【解析】選A、C。通過對陰極射線在電場、磁場中的偏轉(zhuǎn)的研究,發(fā)

7、現(xiàn)陰極射線帶負(fù)電,而且陰極射線的比荷比氫離子的比荷大得多,故A、C正確。,2.下面對陰極射線的認(rèn)識正確的是() A.陰極射線是由陰極發(fā)出的粒子撞擊玻璃管壁上的熒光而產(chǎn)生的 B.只要陰陽兩極間加有電壓,就會有陰極射線產(chǎn)生 C.陰極射線可以穿透薄鋁片,這說明它是電磁波 D.陰陽兩極間加有高壓時,電場很強(qiáng),陰極中的電子受到很強(qiáng)的庫侖力作用而脫離陰極,【解析】選D。陰極射線是由陰極直接發(fā)出的,A錯誤;只有當(dāng)兩極間加有高壓且陰極接電源負(fù)極時,陰極中的電子才會受到足夠大的庫侖力作用而脫離陰極成為陰極射線,B錯誤,D正確;陰極射線可以穿透薄鋁片,可能是電磁波,也可能是更小的粒子,C錯誤。,主題二 電子的發(fā)現(xiàn)

8、 【問題探究】 1.用什么方法判斷陰極射線是帶電微粒還是電磁波? 提示:若陰極射線是帶電微粒,則加上合適的電場或磁場后會發(fā)生偏轉(zhuǎn);若陰極射線是電磁波,則在任何情況下加上電場或磁場都不會發(fā)生偏轉(zhuǎn)。,2.如何判斷陰極射線的帶電性質(zhì)? 提示:方法一:在陰極射線所經(jīng)區(qū)域加上電場,通過打在熒光屏上的亮點的位置變化和電場的情況確定帶電的性質(zhì)。 方法二:在陰極射線所經(jīng)區(qū)域加一磁場,根據(jù)熒光屏上亮點位置的變化和左手定則確定帶電的性質(zhì)。,3.湯姆孫是通過怎樣的實驗和推理過程發(fā)現(xiàn)電子的? 提示:湯姆孫通過測定陰極射線的電性實驗,測得陰極射線中含有帶負(fù)電的粒子,然后通過帶電粒子在磁場或電場中的運動實驗測得陰極射線中

9、帶負(fù)電粒子的比荷的大小,從而推理得到陰極射線中的粒子是電子。 4.電子電荷的精確測定是密立根通過“油滴實驗”測定的,密立根實驗的重要意義是什么? 提示:發(fā)現(xiàn)電荷量是量子化的,即任何電荷只能是e的整數(shù)倍。,【探究總結(jié)】 1.證明陰極射線是電子的思路: (1)通過陰極射線在電場中的偏轉(zhuǎn)證明它是帶電的粒子流。 (2)通過陰極射線在電場和磁場中受力平衡求出它的速度。 (3)通過它在磁場中的偏轉(zhuǎn)進(jìn)一步求出陰極射線粒子的比荷。 (4)根據(jù)陰極射線粒子的比荷與氫離子比荷的關(guān)系求出它的質(zhì)量。 (5)證明陰極射線是質(zhì)量遠(yuǎn)小于氫離子的粒子電子。,2.電子發(fā)現(xiàn)的意義:電子發(fā)現(xiàn)以前人們認(rèn)為物質(zhì)由分子組成,分子由原子組

10、成,原子是不可再分的最小微?！，F(xiàn)在人們發(fā)現(xiàn)了各種物質(zhì)里都有電子,而且電子是原子的組成部分。電子帶負(fù)電,而原子是電中性的,說明原子是可再分的。,【即時訓(xùn)練】 1.如圖為示波管中電子槍的原理示意圖。 示波管內(nèi)被抽成真空,A為發(fā)射熱電子的陰 極,K為接在高電勢點的加速陽極,A、K間 電壓為U。電子離開陰極時的速度可以忽 略,電子經(jīng)加速后從K的小孔中射出時的速度大小為v。下面的說法中正確的是(),A.如果A、K間距離減半而電壓仍為U不變,則電子離開K時的速 度變?yōu)?v B.如果A、K間距離減半而電壓仍為U不變,則電子離開K時的速 度變?yōu)?C.如果A、K間距離保持不變而電壓減半,則電子離開K時的速度 變

11、為 D.如果A、K間距離保持不變而電壓減半,則電子離開K時的速度 變?yōu)?v,【解析】選D。由qU= mv2得v= ,由公式可知,電子經(jīng)加速 電場加速后的速度與加速電極之間的距離無關(guān),對于確定的加 速粒子電子,其速度只與電壓有關(guān),由此不難判定D正確。,2.在湯姆孫測陰極射線比荷的實驗中,采用了如圖所示的陰極射線管,從C出來的陰極射線經(jīng)過A、B間的電場加速后,水平射入長度為L的D、G平行板間,接著在熒光屏F中心出現(xiàn)熒光斑。若在D、G間加上方向向下、場強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場,陰極射線將向上偏轉(zhuǎn);如果再利用通電線圈在D、G電場區(qū)加上一垂直紙面的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(圖中未畫),熒光斑恰好回到熒光屏中心,接著再去掉電場,陰極射線向下偏轉(zhuǎn),偏轉(zhuǎn)角為,試解決下列問題:,(1)說明陰極射線的電性; (2)說明圖中磁場的方向; (3)根據(jù)L、E、B和,求出陰極射線的比荷。,【解題探究】(1)如何確定陰極射線的電性? 提示:根據(jù)電場的方向和陰極射線偏轉(zhuǎn)的方向可確定其電性。 (2)如何確定磁場的方向? 提示:根據(jù)電場力和陰極射線的運動方向及洛倫茲力的方向, 由左手定則確定磁場的方向。 (3)陰極射線在磁場中做_,_提供向心 力。,勻速圓周運動,洛倫茲力,【解析】(1)由于陰極射線向上偏轉(zhuǎn),因此受電場力方向向