第3章 第1节　敲开原子的大门

1、.第一节敲开原子的大门学 习 目 标知 识 脉 络1.知道阴极射线的概念，理解电子的发现过程重点2.知道电子是原子的组成部分重点3.知道电子的电荷量及其他电荷与电子电荷量的关系重点、难点探究阴极射线1实验装置真空玻璃管、阴极、阳极和高压电源2实验现象及阴极射线在一个被抽成真空的玻璃管两端加上高电压，这时阴极会发出一种射线，使正对阴极的玻璃管壁上出现绿色荧光这种奇妙的射线被称为阴极射线3阴极射线的本质汤姆生通过实验证明阴极射线本质上是由带负电的微粒组成的1阴极射线的本质是由带正电的微粒组成×2在阴极射线所在的区域加一磁场，可判断阴极射线的性质3阴极射线在真空中沿直线传播产生阴极射线的玻

2、璃管为什么是真空的？【提示】在高度真空的放电管中，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，粒子还有可能来自管中的气体，为了使射线主要来自阴极，一定要把玻璃管抽成真空1对阴极射线本质的认识两种观点1电磁波说，代表人物赫兹，他认为这种射线是一种电磁辐射2粒子说，代表人物汤姆生，他认为这种射线是一种带电粒子流2阴极射线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那么确定带电的性质3实验结果根据阴极射线在电场中和磁场中的偏转情况，判断出阴极射线是粒子流，并且带

3、负电1如图3­1­1所示，在阴极射线管正下方平行放置一根通有足够强直流电流的长直导线，且导线中电流方向程度向右，那么阴极射线将会向_偏转图3­1­1【解析】阴极射线方向程度向右，说明其等效电流的方向程度向左，与导线中的电流方向相反，由左手定那么，两者互相排斥，阴极射线向上偏转【答案】上2如图3­1­2是电子射线管示意图接通电源后，电子射线由阴极沿x轴方向射出，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，可采用加磁场或电场的方向图3­1­2假设加一磁场，磁场方向沿_方向，假设加一电场，电场方向沿_方

4、向【解析】假设加磁场，由左手定那么可断定其方向应沿y轴正方向；假设加电场，根据受力情况可知其方向应沿z轴正方向【答案】y轴正z轴正注意阴极射线(电子)从电源的负极射出，用左手定那么判断其受力方向时四指的指向和射线的运动方向相反.电 子 的 发 现1汤姆生的探究方法及结论1根据阴极射线在电场和磁场中的偏转情况断定，它的本质是带负电的粒子流，并求出了这种粒子的荷质比2换用不同材料的阴极做实验，所得荷质比的数值都一样，汤姆生计算出的荷质比大约比当时的质量最小的氢离子的荷质比大2 000倍3结论：汤姆生直接测量出粒子的电荷，发现该粒子的电荷与氢离子的电荷大小根本上一样，说明它的质量比任何一种分子和原子

5、的质量都小得多，至此，汤姆生完全确认了电子的存在2电子的电荷量和质量1电荷量：美国科学家密立根准确地测定了电子的电量e1.602_2×1019 C.2质量：根据荷质比，可以准确地计算出电子的质量为m9.109_4×1031 kg.1阴极射线实际上是高速运动的电子流2电子的电荷量是汤姆生首先准确测定的×3带电体的电荷量可以是任意值×汤姆生怎样通过实验确定阴极射线是带负电的粒子？【提示】汤姆生通过气体放电管研究阴极射线的径迹，未加电场时，射线不偏转，施加电场后，射线向偏转电场的正极板方向偏转，由此确定阴极射线是带负电的粒子1电子荷质比或电荷量的测定方法根据电

6、场、磁场对电子的偏转测量比荷或电荷量，可按以下方法：1让电子通过正交的电磁场，如图3­1­3甲所示，让其做匀速直线运动，根据二力平衡，即F洛F电BqvqE得到电子的运动速度v.甲2在其他条件不变的情况下，撤去电场，如图3­1­3乙所示，保存磁场让电子在磁场中运动，由洛伦兹力提供向心力，即Bqv，根据轨迹偏转情况，由几何知识求出其半径r，那么由qvBm得.乙图3­1­32密立根油滴实验1装置密立根实验的装置如图3­1­4所示图3­1­4两块程度放置的平行金属板A、B与电源相接，使上板带正电，下板带

7、负电油滴从喷雾器喷出后，经上面金属板中间的小孔，落到两板之间的匀强电场中大多数油滴在经过喷雾器喷嘴时，因摩擦而带负电，油滴在电场力、重力和空气阻力的作用下下降观察者可在强光照射下，借助显微镜进展观察2方法两板间的电势差、两板间的间隔 都可以直接测得，从而确定极板间的电场强度E.但是由于油滴太小，其质量很难直接测出密立根通过测量油滴在空气中下落的终极速度来测量油滴的质量没加电场时，由于空气的黏性，油滴所受的重力大小很快就等于空气给油滴的摩擦力而使油滴匀速下落，可测得速度v1.再加一足够强的电场，使油滴做竖直向上的运动，在油滴以速度v2匀速运动时，油滴所受的静电力与重力、阻力平衡根据空气阻力遵循的

8、规律，即可求得油滴所带的电荷量3结论带电油滴的电荷量都等于某个最小电荷量的整数倍，从而证实了电荷是量子化的，并求得了其最小值即电子所带的电荷量e.3多项选择关于电荷的电荷量，以下说法正确的选项是 【导学号：55272074】A物体所带电荷量可以是任意值B物体所带电荷量最小值为1.6×1019 CC物体所带的电荷量都是元电荷的整数倍D电子就是元电荷【解析】密立根的油滴实验测出了电子的电量为1.6×1019 C，并提出了电荷量子化的观点，因此故A错，B对；任何物体的电荷量都是e的整数倍，故C对，D错【答案】BC4密立根油滴实验进一步证实了电子的存在，提醒了电荷的非连续性如图3&

9、#173;1­5所示是密立根油滴实验的原理示意图，设小油滴的质量为m，调节两极板间的电势差U，当小油滴悬浮不动时，测出两极板间的间隔 为d.那么可求出小油滴的电荷量q_.图3­1­5【解析】由平衡条件得mgq，解得q.【答案】5如图3­1­6所示为汤姆生用来测定电子比荷的装置当极板P和P间不加偏转电压时，电子束打在荧光屏的中心O点处，形成一个亮点；加上偏转电压U后，亮点偏离到O点，O点到O点的竖直间隔 为d，程度间隔 可忽略不计；此时在P与P之间的区域里再加上一个方向垂直于纸面向里的匀强磁场，调节磁感应强度，当其大小为B时，亮点重新回到O点极板程度方向长度为L1，极板间距为b，极板右端到荧光屏的间隔 为L2. 【导学号：55272075】图3­1­61求打在荧光屏O点的电子速度的大小2推导出电子比荷的表达式【解析】1电子在正交的匀强电场和匀强磁场中做匀速直线运动，有Be