卓越课堂：181电子的发现教案.doc

课题人教版物理选修3-5第十八章第一节电子的发现授课人陈迎春 高二物理组教材分析本节教科书由阴极射线和电子的发现两部分组成。重点是电子的发现过程蕴含的科学方法。首先通过实验说明阴极射线的存在，然后指出“19世纪后期，物理学家对阴极射线的本质的认识有两种观点”，最后通过实验发现了电子。电子的发现说明原子不是组成物质的最小微粒，对揭示原子结构有重大意义，是近代物理的三大发现（X射线、放射性、电子）之一。电子的发现是一个很好的培养学生分析问题和解决问题能力的内容。认识电子发现的重大意义，体会电子的发现过程中蕴含的科学方法，是教学重点。学情分析学生在初中物理和化学课中已经学过原子的核式结构，对电子已经比较熟悉，但对电子是怎么发现的却知之甚少，因此对发现电子的过程应该抱有极大兴趣。针对这一特点，教材介绍了人类怎样一步一步发现电子，认识原子的结构，学生通过这段历史可以进一步了解科学探究的过程，了解人类认识围观世界的方法和途径有利于培养他们的探索兴趣，发展他们的思维能力。 教学目标一、知识与技能1知道阴极射线是由电子组成的，电子是原子的组成部分，是比原子更基本的物质单元。 2知道汤姆孙研究阴极射线发现电子的实验及理论推导。二、过程与方法1体会电子的发现过程中蕴含的科学方法。2通过对教材“思考与讨论”的处理，培养学生对问题的分析和解决能力。三、情感、态度与价值观理解人类对原子的认识和研究经历了一个十分漫长的过程，这一过程也是辩证发展的过程。根据事实建立学说，发展学说，或是决定学说的取舍，发现新的事实，再建立新的学说。人类对原子结构的认识，生动地体现了科学发展的这一过程。教学重点和难点重点：认识电子发现的重大意义，体会电子的发现过程中蕴含的科学方法。难点：汤姆孙发现电子的理论推导教学过程教学环节教师活动预设学生行为设计意图一、设置问题，引入新课师：请同学们翻开教材第46页，今天我们开始进入第十八章原子结构。首先问同学们两个问题：问题1：你知道原子的基本结构是什么吗？问题2：你知道电子是怎样发现的吗？过渡：看来同学们对原子的结构已经原子结构有了一定的了解，我记得你们在初中的物理和化学课中都曾经学习过原子的结构，对吧！但你们绝大部分同学并不了解这些知识是怎样获得的。这节课，我们就一起追寻科学家们的足迹，去了解人类是怎样发现电子，认识原子结构的。板书：18.1 电子的发现生回答：原子是由原子核和核外电子两部组成；原子核处在原子中央，核外电子绕原子核做圆周运动。设置疑问，激发学生的兴趣二、新课教学教师：很早以来，人们一直认为原子是构成物质的最小微粒，是不可再分的。这种认识一直统治了人类思想近两千年。直到19世纪末，科学家对实验中的阴极射线进行深入研究时，才发现原来原子也是有内部结构的。接下来我们通过一个演示实验来认识一下阴极射线。（一） 阴极射线实验一：观察阴极射线（边演示边介绍器材：真空玻璃管有两个极阴极和阳极；把它们分别连接在感应圈的负极和正极上。接通电源时，感应圈会产生近万伏的高压。注意观察实验现象。）实验现象：玻璃管内出现了荧光早在1858年，德国物理学家普吕克尔就在类似的实验中观察到了玻璃管壁上的荧光及管中物体在玻璃壁上的影。 1876年，德国物理学家戈德斯坦认为管壁上的荧光是由于玻璃受到的阴极发出的某种射线的撞击而引起的，并把这种未知射线称之为阴极射线。这种阴极射线到底是什么？当时学术界对阴极射线的本质主要有两种观点：一种观点认为这种射线的本质是一种电磁辐射；代表人物，赫兹。另一种观点则认为这种射线的本质是一种高速运动的带电微粒；代表人物，汤姆生。思考与讨论：你支持上述哪种观点？你该如何去验证你的观点？实验二：对学生提出的想法进行验证。问：你能根据带电粒子的偏转情况判断出粒子带的是什么电荷吗？学生讨论、回答：电荷在电场中要受电场力，加竖直方向的电场，观察射线的轨迹是否偏转。如偏转，则是带点微粒，不偏转则是电磁波。运动电荷在磁场中要受洛伦兹力，加水平方向的磁场，观察射线是否偏转。同上。学生根据左手定则判断：带负电。让学生参与到课堂活动中，激发学生的学习的积极性。（二）电子的发现过渡：接下来我们一起来看汤姆孙当时是怎样对阴极射线进行研究的。这是汤姆孙当时使用的实验装置示意图：（1）K、A部分产生阴极射线（2）A、B只让水平运动的阴极射线通过（3）D1、D2之间加电场或磁场检测阴极射线是否带电和带电性质（4）荧光屏显示阴极射线到达的位置，对阴极射线的偏转做定量的测定汤姆孙发现，当金属板D1、D2之间未加电场时射线不偏转，射在屏上的P1点，按图示方向加电场E之后，射线发生偏转并射到屏上的P2点，由此，他得出阴极射线的本质是带负电的粒子流。思考：如何测定带电粒子进入平行板时的速度？阴极射线受库仑力和洛伦兹力共同作用，通过适当地调整电场、磁场的强度，当，可使其做匀速直线运动；同时可求出其速度。做一做：若去掉电场，只保留磁场，能否根据磁场的特点和带电粒子在磁场中的运动规律来计算阴极射线的比荷？由此可知，只要测出E、B、L以及粒子打到屏上的速度方向与水平方向的夹角，便可求出这种带电粒子的比荷。汤姆孙就是通过这种方式测出了阴极射线粒子的比荷，其比荷约为氢离子比荷的2000倍。接下来，汤姆孙又进一步拓展了研究对象，他用不同材料的阴极做实验，还研究了光电效应、热粒子发射效应和射线等许多新现象，都得到了相同的结果。这说明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。后来，人们把这种粒子称为电子。阅读与思考：1、为什么说电子是原子的组成部分，是比原子更基本的物质单元？ 2、电子的电荷量是由谁精确测定的？学生思考，回答：在平行板间加垂直于电场向外的磁场。学生独立完成后上黑板展示：学生阅读后回答： 2、密立根利用油滴实验测量出。密立根的实验表明，电荷具有量子化的特征。即任何带电体的电量只能是e的整数倍。切身体会电子的发现过 程。1889年4月30日，J.J.汤姆孙正式宣布发现电子； 电子的发现，结束了关于阴极射线本质的争论；从此，人类意识到，原子并不是组成物质的最小单位，探索原子结构的序幕由此拉开由于J.J.汤姆生的杰出贡献，1906年他获得诺贝尔物理