电子的发现与汤姆孙模型PPT课件.ppt

高中物理 选修3 5 鲁科版 第2章原子结构第1节电子的发现与汤姆孙模型 目标定位 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 了解汤姆孙发现电子的研究方法及蕴含的科学思想 3 领会电子的发现对揭示原子结构的重大意义 4 了解汤姆孙的原子模型 一 物质结构的早期探究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 土五种基本元素组成的 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 认为宇宙间存在着一种或多种微小的实体 叫做 原子 预习导学 原子 2 大约在17世纪中叶 人们开始通过实验来了解物质的结构 1 1661年 以化学实验为基础建立了科学的元素论 2 19世纪初 提出了原子说 认为原子是元素的最小单位 3 1811年 意大利化学家提出了分子假说 指出分子可以由多个相同的原子组成 预习导学 玻意耳 道尔顿 阿伏伽德罗 二 电子的发现1 阴极射线科学家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 预习导学 阴极射线 预习导学 电子 负 静电偏转力 磁场偏转力 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 预习导学 三 汤姆孙原子模型汤姆孙认为 原子带的部分应充斥整个原子 很小很轻的镶嵌在球体的某些固定位置 正像葡萄干嵌在面包中那样 这就是原子的模型 预习导学 正电 电子 葡萄干面包 一 阴极射线的性质及特点1 阴极射线实质是电子束 2 阴极射线的产生 玻璃管内的气体足够稀薄时 射线由阴极发出 它可使玻璃管壁发出荧光 3 阴极射线带电性质的判断方法 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 故研究电磁力对电子运动的影响时 一般不考虑重力的影响 课堂讲义 课堂讲义 2 带电性质的判断方法 粒子在电场中运动如图2 1 1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的作用时 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2 1 1 课堂讲义 粒子在磁场中运动 如图2 1 2所示 粒子将受到洛伦兹力作用F qvB 洛伦兹力方向始终与速度方向垂直 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2 1 2 课堂讲义 例1 如图2 1 3所示 一玻璃管中有从左向右的阴极射线可能是电磁波或某种粒子流形成的射线 若在其下方放一通电直导线AB 射线发生如图所示的偏转 AB中的电流方向由B到A 则该射线的本质为 A 电磁波B 带正电的高速粒子流C 带负电的高速粒子流D 不带电的高速中性粒子流答案C 图2 1 3 课堂讲义 解析射线在电流形成的磁场中发生偏转 即可确定该射线是由带电粒子构成的粒子流 根据安培定则可知 AB上方的磁场是垂直纸面向里的 粒子向下偏转 洛伦兹力方向向下 由左手定则可知射线所形成的电流方向向左 与粒子的运动方向相反 故粒子带负电 借题发挥应用左手定则时 要注意负电荷运动的方向与它形成的电流方向相反 即应用左手定则时负电荷运动的方向应与四指所指的方向相反 课堂讲义 针对训练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流 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 课堂讲义 二 电子的发现1 汤姆孙在研究阴极射线时的实验装置如图2 1 4所示 图2 1 4 课堂讲义 图2 1 5 课堂讲义 图2 1 6 课堂讲义 图2 1 7 课堂讲义 1 他们的主要实验步骤如下 首先在两极板M1M2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中央通过 在荧屏的正中心处观察到一个亮点 在M1M2两极板间加合适的电场 加极性如图2 1 7所示的电压 并逐步调节增大 使荧屏上的亮点逐渐向荧屏下方偏移 直到荧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 保持步骤 中的电压U不变 对M1M2区域加一个大小 方向合适的磁场B 使荧屏正中心处重现亮点 试问外加磁场的方向如何 课堂讲义 答案见解析 课堂讲义 课堂讲义 课堂讲义 三 汤姆孙的原子模型1 汤姆孙原子模型 汤姆孙认为原子是一个直径约为10 10m的球体 正电荷均匀分布在整个球体中 带负电的电子嵌在其中 就好像面包中嵌着一粒粒葡萄干一样 2 汤姆孙原子模型的示意图 图2 1 8 图2 1 8 课堂讲义 例3 关于汤姆孙原子模型的说法正确的是 A 汤姆孙原子模型的提出是以严格的实验为基础的B 汤姆孙认为原子是实心的C 汤姆孙发现电子后猜想出原子内的正电荷集中在原子的中心D 汤姆孙通过实验发现了质子答案B 课堂讲义 解析汤姆孙原子模型是在一定的实验和理论基础上