高中物理 第十八章 第1节 电子的发现课件 新人教版选修35.ppt

第十八章 第1节 新知预习 巧设计 名师课堂 一点通 创新演练 大冲关 随堂检测归纳小结 课下作业综合提升 要点一 要点二 要点三 1 知道阴极射线是由电子组成的 电子是原子的组成部分 2 知道汤姆孙研究阴极射线发现电子的实验及理论推导的过程与方法 3 了解电子的发现对揭示原子结构的重大意义 1 阴极射线 1 实验研究 如图18 1 1所示 真空玻璃管中k是金属板制成的 接感应线圈的负极 a是金属环制成的 接感应线圈的正极 接电源后 线圈会产生近万伏的高电压加在两极间 可观察到玻璃壁上及管中物体在玻璃壁上的 阴极 阳极 淡淡的荧光 影子 图18 1 1 2 阴极射线 荧光的实质是由于玻璃受到发出的某种射线的撞击而引起的 这种射线被命名为 3 阴极射线的特点 在真空中沿传播 碰到物体可使物体发出 4 对阴极射线认识的两种观点 电磁辐射 阴极 阴极射线 直线 荧光 带电微粒 2 电子的发现 1 汤姆孙的探究方法 让阴极射线分别通过电场或磁场 根据现象 证明它是的粒子流并求出了其比荷 换用不同的阴极做实验 所得的数值都相同 是氢离子比荷的近倍 汤姆孙研究的新现象 如光电效应 热离子发射效应和 射线等 发现不论阴极射线 射线 光电流还是热离子流 它们都包含 偏转 带负电 比荷 两千 电子 2 结论 关键一点 对于真空度不高的放电管 阴极射线除来自于阴极的热电子外 还有一部分来自于气体电离后生成的正离子被电场加速后撞击阴极 正离子的轰击 而产生的 1 发射阴极射线的阴极射线管中的高电压的作用是 a 使管内气体电离b 使管内产生阴极射线c 使管内障碍物的电势升高d 使电子加速解析 在阴极射线管中 阴极射线是由阴极处于炽热状态而发射的电子流 通过高电压加速而获得能量 与玻璃碰撞而产生荧光 故选项d正确 答案 d 2 关于阴极射线的性质 判断正确的是 a 阴极射线带负电b 阴极射线带正电c 阴极射线的比荷比氢原子的比荷大d 阴极射线的比荷比氢原子的比荷小解析 通过让阴极射线在电场 磁场中的偏转的研究发现阴极射线带负电 而且比荷比氢原子的比荷大得多 故仅a c正确 答案 ac 答案 ad 4 如图18 1 2所示 电子射线管放在蹄形磁铁的n极与s极之间 射线管的a和b两极分别接在直流高压电源的 极和 极 此时 荧光屏上的电子束运动径迹将 偏转 填 向上 向下 或 不 解析 因为a极发射电子 所以a接负极 b接正极 再由左手定则可知电子受洛伦兹力向下 电子束运动径迹向下偏转 答案 负正向下 图18 1 2 答案 见解析 1 阴极射线的发现 1 辉光放电现象 放电管若有稀薄气体 在放电管两极加上高压可看到辉光放电现象 但若管内气体非常稀薄即接近真空时 辉光现象消失 辉光放电的应用 利用其发光效应 如霓虹灯 日光灯 以及正常辉光放电的稳压效应 如氖稳压管 2 荧光的产生 玻璃管内气体接近真空 在阴极孔外玻管壁上观察到荧光 并且能使不透明物体产生阴影 后来就认定产生这种现象的原因是阴极发出的某种射线撞击玻璃的结果 即阴极射线 3 阴极射线的来源 在高真空的放电管中 阴极射线中的粒子主要来自阴极 对于真空度不高的放电管 粒子还可能来自管中的气体 2 阴极射线的产生机理真空管中残存气体分子中的正负电荷在强电场的作用下被 拉开 即气体分子被电离 正电子 即正离子 在电场加速下撞击阴极 于是阴极释放更多电子形成了阴极射线 3 阴极射线带电性质的判断 1 利用电场 粒子在电场中运动如图18 1 3所示 带电粒子在电场中运动 受电场力作用运动方向发生改变 粒子质量忽略不计 带电粒子在不受其他力作用时 若沿电场线方向偏转 则粒子带正电 若逆着电场线方向偏转 则粒子带负电 图18 1 3 2 利用磁场 粒子在磁场中运动 如图18 1 4所示 粒子将受到洛伦兹力作用f qvb 速度方向始终与洛伦兹力方向垂直 利用左手定则即可判断粒子的电性 不考虑其他力的作用 如果粒子按图示方向进入磁场 且做顺时针的圆周运动 则粒子带正电 若做逆时针的圆周运动 则粒子带负电 图18 1 4 4 阴极射线的应用如示波管 电视显像管 电子显微镜 高速的阴极射线打在某些金属靶上能产生x射线 还能用于研究物质晶体结构 直接用于切割 熔化 焊接等 名师点睛 当阴极射线穿过电场或磁场区域时 其重力远小于电场力或洛伦兹力 因此一般不考虑其重力 1 如图18 1 5所示是电子射线管示意图 接通电源后 电子射线由阴极沿x轴正方向射出 在荧光屏上会看到一条亮线 要使荧光屏上的亮线向下 z轴负方向 偏转 在下列措施中可采用的是 图18 1 5 a 加一磁场 磁场方向沿z轴负方向b 加一磁场 磁场方向沿y轴正方向c 加一电场 电场方向沿z轴负方向d 加一电场 电场方向沿y轴正方向 思路点拨 判断带负电的电子在磁场中的偏转时 用左手定则进行 四指应指向运动方向的反向 电子在电场中运动时 电场力与电场方向相反 解析 由于电子沿x轴正方向运动 若所受洛伦兹力向下 使电子射线向下偏转 由左手定则可知磁场方向应沿y轴正方向 若加电场使电子射线向下偏转 所受电场力方向向下 则所加电场方向应沿z轴正方向 由此可知b正确 答案 b 电场和磁场都能使带电粒子发生偏转 但两种情况下发生偏转的原因 受力实质 不同 图18 1 6 图18 1 8 1 油滴实验1910年美国物理学家密立根通过著名的 油滴实验 简练精确地测定了电子的电量 电子电荷的现代值为e 1 602 10 19c 图18 1 9 他测定了数千个带电油滴的电量 发现这些电量都是某个最小电量的整数倍 这个最小的电量就是电子的电量 2 实验结论 带电体所带电荷量是量子化的 即任何带电体所带的电量只能是元电荷的整数倍 即q ne 并求得了元电荷即电子或质子所带的电荷量e 名师点睛 密立根的 油滴实验 中易忽视带电油滴的重力 从而使问题无从下手 像油滴 尘埃 小颗粒 小球等宏观物体除特别说明外都要考虑重力 3 如图18 1 10所示为美国物理学家密立根测量油滴所带电荷量装置的截面图 两块水平放置的金属板间距为d 油滴从喷雾器的喷嘴喷出时 由于与喷嘴摩擦而带负电 油滴散布在油滴室中 在重力作用下 少