2022年高中物理第章原子结构第节电子的发现与汤姆孙模型教师用书鲁科版选修- .pdf

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1、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通过实验了解物质的结构(1)166

2、1 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的最小颗粒是不可分的()后思考 试简述道尔顿提

3、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，元素形成名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页，共 5 页 -2 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：

4、巧妙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，贝克勒尔发现了放射性；(

5、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，二是认为名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页，共 5 页 -3 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

6、两极加上高电压，玻璃管壁上发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vEB.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动，由

7、洛伦兹力提供向心力，即Bqvmv2r，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：qmEB2r.图 2-1-21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名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页，共 5 页 -4 B导线中的电流由B流向AC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】

8、阴极射线是高速电子流，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qm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，开启阴极射线管电源，发射的电子束从两极板

9、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d2Uq2dmLv2，qmd2v2UL2.由此可以看出这一步的目的

10、是使粒子在电场中的偏转位移成为已知量，就可以表示出比荷名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 4 页，共 5 页 -5 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qvBmv2R得qmvBR，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即可方法二：利用电偏转测比荷，偏转量y12at212qUmdLv2，故qm2ydv2UL2.所以在偏转电场U、d、L已知时，只需测量v和y即可名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 5 页，共 5 页 -