山东省成武一中高中物理 18.1 电子的发现课件 新人教版选修35.ppt

知识与技能1 知道阴极射线的概念 了解电子的发现过程 2 知道电子是原子的组成部分 3 知道电子的电荷量及其他电荷与电子电荷量的关系 过程与方法经历电子的发现过程 情感 态度与价值观1 体验发现新事物的乐趣 2 认识到人们对物质结构的了解永无止境 1 1897年 汤姆孙根据阴极射线在电场和磁场中的偏转情况断定 它的本质是带 的粒子流并求出了这种粒子的 后来汤姆孙直接测到了阴极射线粒子的 它的电荷量的大小与氢离子大致相同 2 组成阴极射线的粒子被称为 电子是 的组成部分 是比原子更基本的物质单元 3 电子电荷的精确测定是在1910年前后由 通过著名的 做出的 电子电荷的值一般取做e c 4 密立根实验更重要的发现是 电荷是 的 即任何带电体的电荷只能是e的 5 质子质量与电子质量的比值为 答案 1 负电比荷电荷量2 电子原子3 密立根 油滴实验 1 6 10 194 量子化整数倍1836 1 阴极射线的产生阴极射线由阴极射线管产生 如图18 1 1所示 真空玻璃管中k是金属板制成的阴极 a是金属环制成的阳极 它们分别连接在感应圈的负极和正极上 管中十字状物体是一个金属片 玻璃壁上涂有荧光 图18 1 1 2 阴极射线在两极间加有高压时 阴极会发生一种射线 这种射线称为阴极射线 3 阴极射线的特点阴极射线能够使荧光物质发光 4 对阴极射线的本质的认识 19世纪后期的两种观点 1 认为是电磁辐射 类似x射线 2 是带电粒子 例1 关于阴极射线的本质 下列说法正确的是 a 阴极射线本质是氢原子b 阴极射线本质是电磁波c 阴极射线本质是电子d 阴极射线本质是x射线 答案 c 解析 阴极射线是原子受激发射出的电子 关于阴极射线是电磁波 x射线都是在研究阴极射线过程中的一些假设 是错误的 知识点2电子的发现1 汤姆孙对阴极射线的实验研究从1890年起 英国物理学家汤姆孙进行了一系列实验研究 于1897年汤姆孙根据阴极射线在电场和磁场中的偏转断定 它的本质是带负电的粒子流并求出这种粒子的比荷 并通过实验确定不同物质都能发射这种带电粒子 它是构成各种物质的共有成分 并通过进一步研究光电效应 热离子发射效应和 射线等 结合这种带电粒子的质量是最轻原子质量的二千分之一多一点 得出电子是原子的组成部分 是比原子更基本的物质单元 2 密立根的 油滴实验 1910年密立根通过 油滴实验 精确测定了电子电荷现代值为e 1 60217733 49 10 19c 有关计算中一般使用e 1 6 10 19c 该实验还发现 电荷是量子化的 即任何带电体的电荷只能是e的整数倍 由比荷及e的数值确定电子的质量为me 9 1093897 10 31kg 质子质量与电子质量的比值为 1836 例2 汤姆孙用来测定电子的比荷 电子的电荷量与质量之比 的实验装置如图18 1 2所示 真空管内的阴极k发出的电子 不计初速 重力和电子间的相互作用 经加速电压加速后 穿过a 中心的小孔沿中心轴o1o的方向进入到两块水平正对放置的平行极板p和p 间的区域 当极板间不加偏转电压时 电子束打在荧光屏的中心o点处 形成了一个亮点 加上偏转电压u后 亮点偏离到o 点 o 点与o点的竖直间距为d 水平间距可忽略不计 此时 在p和p 间的区域 再加上一个方向垂直于纸面向里的匀强磁场 调节磁场的强弱 当磁感应强度的大小为b时 亮点重新回到o点 已知极板水平方向的长度为l1 极板间距为b 极板右端到荧光屏的距离为l2 1 求打在荧光屏o点的电子速度的大小 2 推导出电子的比荷的表达式 1 阴极射线带电性质的判断方法方法一 粒子在电场中运动时 如图18 1 3所示 带电粒子在电场中运动 受电场力作用运动发生改变 粒子质量忽略不计 带电粒子在不受其它力时 沿电场线方向偏转时 粒子带正电 逆电场线方向偏转时 粒子带负电 2 粒子在磁场中运动时 如图18 1 4所示 粒子将受到洛伦滋力作用f洛 qvb 而我们曾学习过 速度方向v始终与洛伦兹力方向f洛垂直 利用左手定则 即可判断粒子的电性 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 如做逆时针的圆周运动 则粒子带负电 通过上述方法可判定阴极射线是带有负电性质的电荷 汤姆孙的成就汤姆孙最重要的贡献是发现了电子 最初 由于对麦克斯韦的电磁辐射理论感兴趣 他进行了阴极射线的研究 x射线的发现使人们对气体电离行为的考察更加深入 在阴极射线本质的争论中他明确支持粒子说 接着他用一个巧妙的实验成功地证实了阴极射线在电场和磁场中发生偏转 这是判定阴极射线确实是带电粒子的决定性证据 继而 他采用静电偏转力和磁场偏转力相抵消等方法确定阴极射线粒子的速度 测量出这些粒子的荷质比 并进一步测出它们的质量约为氢原子质量的1 1837 由此推断 阴极射线粒子比原子要小得多 可见这种粒子是组成一切原子的基本材料 汤姆孙于1807年4月30日宣布了他的发现 后来人们命名这种粒子为电子 电子是人类所认识的第一种基本粒子 此后 他又提出了 电子浸浮于均匀正电球 的原子结构模型 汤姆孙模型 该模型虽然在后来被卢瑟福的核原子模型所替代 但它是建立原子结构模型的开端 1906年 由于汤姆孙对电子研究的重要贡献而被授予诺贝尔物理奖 1908年又被册封为爵士 汤姆孙的另一个重要贡献是在研究极隧射线 穿过阳极细孔的带正电的粒子流 时发展了质谱方法 他的方法经过同事f 阿斯顿 f w aston 1877 1945 的改进和完善 发展为今天的质谱仪 在极隧射线的研究中 他根据实验现象最先指出 普通元素也可能有同位素 1913年首次用物理方法成功地分离出了稳定元素的同位素 从而确立了这一事实 他也是经典金属电子论的创始人之一 此外 汤姆孙还是一位卓越的教师和科研事业领导人 他在担任卡文迪许实验室教授期间 创建了完整的研究生培养制度和培育了良好的学术风气 他理论与实验并重 特别提倡自制仪器 又善于抓住要害 进行精确的理论分析 他的博学 敏捷 科学直觉 想象力与创造力带领着一大批学者前进在科学前沿上 使卡文