教科版选修35 电子 第1课时 学案.docx

1电子 目标定位1.了解阴极射线及电子发现的过程.2.知道汤姆孙研究阴极射线发现电子的实验及理论推导.3.知道电子电荷是1910年由密立根通过著名的“油滴实验”得出一、阴极射线1实验：如图211所示，图211真空玻璃管中k是金属板制成的阴极，接感应线圈的负极，a是金属环制成的阳极，在k、a间加近万伏的高电压，可观察到玻璃壁上黄绿色的荧光及管中物体在玻璃壁上的影2阴极射线：荧光的实质是由于玻璃受到阴极发出的某种射线的撞击而引起的，这种射线被命名为阴极射线二、电子的发现1让阴极射线分别通过电场或磁场，根据偏转情况，证明了它的本质是带负电的粒子流，并求出其比荷2密立根通过著名的“油滴实验”精确地测出了电子电荷电子电荷量一般取e1.61019_c，电子质量me9.11031_kg3元电荷：最小的电荷量，e1.6021019 c，所有物体所带电量是元电荷的整数倍想一想电子发现的重大意义是什么？答案电子是人类发现的第一个比原子小的粒子电子的发现，打破了原子不可再分的传统观念，使人们认识到原子不是组成物质的最小微粒，原子本身也有内部结构从此，原子物理学飞速发展，人们对物质结构的认识进入了一个新时代.一、对阴极射线性质的研究1阴极射线的本质是电子，在电场(或磁场)中所受电场力(或洛伦兹力)远大于所受重力，故研究电场力(或洛伦兹力)对电子运动的影响时，一般不考虑重力的影响2带电性质的判断方法(1)方法一：在阴极射线所经区域加上电场，通过打在荧光屏上的亮点的变化和电场的情况确定带电的性质(2)方法二：在阴极射线所经区域加一磁场，根据亮点位置的变化和左手定则确定带电的性质【例1】图212如图212所示，一只阴极射线管的左侧不断有电子射出，如果在管的正上方放一通电直导线ab时，发现射线的径迹往下偏转，则下列判断正确的是()a导线中的电流从a流向bb导线中的电流从b流向ac电子束的径迹与ab中的电流无关d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答案ad解析由于电子带负电，并且向下偏转，由左手定则知该处的磁场方向应垂直纸面向里，又由安培定则可判断导线中的电流方向为由a到b.可以通过改变导线中的电流方向来改变粒子的径迹故正确答案为a、d.借题发挥本题是运用左手定则和安培定则的综合性题目，在应用左手定则判断洛伦兹力的方向时，一定要注意运动电荷的正负针对训练1阴极射线是从阴极射线管的阴极发出图213的高速运动的粒子流，这些微观粒子是_若在图213所示的阴极射线管中部加上垂直于纸面向里的磁场，阴极射线将_(填“向下”、“向里”或“向外”)偏转答案电子向下解析阴极射线的实质是电子流，电子流形成的等效电流方向向左，当加上垂直纸面向里的磁场后，由左手定则判知电子受到的洛伦兹力的方向向下，故阴极射线将向下偏转二、电子比荷的测定实验探究如图214所示为测定阴极射线粒子比荷的装置，从阴极k发出的阴极射线通过一对平行金属板d1、d2间的匀强电场，发生偏转图214(1)在d1、d2间加电场后射线偏到p2，则由电场方向知，该射线带什么电？(2)再在d1、d2间加一磁场，电场与磁场垂直，让射线恰好不偏转设电场强度为e，磁感应强度为b，则电子的速度多大？(3)撤去电场，只保留磁场，使射线在磁场中做圆周运动，若测出轨道半径为r，则粒子的比荷是多大？答案(1)负电(2)粒子受两个力作用：电场力和磁场力，两个力平衡，即有qeqvb，得：v(3)由洛伦兹力充当向心力：qvbm，得出：.又v，则.测出e、b、r即可求出比荷.【例2】1897年，物理学家汤姆孙正式测定了电子的比荷，打破了原子是不可再分的最小单位的观点因此，汤姆孙的实验是物理学发展史上最著名的经典实验之一，在实验中汤姆孙采用了如图215所示的阴极射线管，从电子枪c出来的电子经过a、b间的电场加速后，水平射入长度为l的d、e平行板间，接着在荧光屏f中心出现荧光斑，若在d、e间加上方向向下，场强为e的匀强电场，电子将向上偏转；如果再利用通电线圈在d、e电场区加上一垂直纸面的磁感应强度为b的匀强磁场(图中未画)荧光斑恰好回到荧光屏中心接着再去掉电场，电子向下偏转，偏转角为，试解决下列问题：图215(1)说明图中磁场沿什么方向(2)根据l、e、b和，求出电子的比荷答案(1)垂直纸面向里(2)解析(1)磁场方向垂直纸面向里(2)当电子在d、e间做匀速直线运动时有：eebev.当电子在d、e间的磁场中偏转时有bev，同时又有：lrsin ，可得：.借题发挥(1)比荷的测定问题只是带电粒子在磁场和电场中运动的一类典型例子，这种方法可以推广到带电粒子在复合场中运动，求其他相关的问题(2)解决带电粒子在电磁场中运动的问题时要注意以下几点：带电粒子的带电性质正确描绘运动轨迹能确定半径、圆心会利用几何知识把有关线段与半径联系起来针对训练2如图216图216所示为测量某种离子的比荷的装置让中性气体分子进入电离室a，在那里被电离成离子这些离子从电离室的小孔飘出，从缝s1进入加速电场被加速然后让离子从缝s2垂直进入匀强磁场，最后打在底片上的p点已知加速电压为u，磁场的磁感应强度为b，缝s2与p之间的距离为a，离子从缝s1进入电场时的速度不计，求该离子的比荷.答案解析离子在电场中qumv2离子在磁场中bqvm，2ra，解得.对阴极射线的理解1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比荷大d阴极射线的比荷比氢原子比荷小答案ac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，其比荷比氢原子的比荷大得多，故a、c正确2阴极射线从阴极射线管中的阴极发出，在其间的高电压下加速飞向阳极，如图217所示若要使射线向上偏转，所加磁场的方向应为() 图217a平行于纸面向左 b平行于纸面向上c垂直于纸面向外 d垂直于纸面向里答案c解析由于阴极射线的本质是电子流，阴极射线方向向右传播，说明电子的运动方向向右，相当于存在向左的电流，利用左手定则，使电子所受洛伦兹力方向平行于纸面向上，由此可知磁场方向应为垂直于纸面向外，故选项c正确电子的电荷量3汤姆孙对阴极射线的探究，最终发现了电子，由此被称为“电子之父”，关于电子的说法正确的是()a电子是原子核的组成部分b电子电荷的精确测定最早是由密立根通过著名的“油滴实验”实现的c电子电荷量的数值约为1.6021019 cd电子质量与电荷量的比值称为电子的比荷答案bc解析电子是原子的组成部分，电子的发现说明原子是可以再分的电子的电荷量与质量的比值称为电子的比荷，也叫荷质比4关于电荷量，下列说法中错误的是()a物体所带电荷量可以是任意值b物体所带电荷量只能是某些值