2019-2020年高中物理第三章原子结构之谜3.1敲开原子的大门教学案粤教版选修3-5

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1、2019-2020年高中物理第三章原子结构之谜3.1敲开原子的大门教学案粤教版选修3-5[目标定位]　1.了解阴极射线及电子发现的过程；2.知道汤姆生研究阴极射线发现电子的实验及理论推导；3.知道电子电荷量的测定．一、探索阴极射线1．阴极射线：在抽成真空的玻璃管两端加上高电压时，从阴极发出的一种使玻璃管壁上出现绿色荧光的射线．2．汤姆生对阴极射线的探索方法(1)让阴极射线通过电场，根据偏转情况，可判断阴极射线带负电．(2)让阴极射线通过磁场，根据偏转情况，测出阴极射线的荷质比．二、电子的发现　汤

2、姆生的探究方法1．换用不同的放电气体，或用不同金属材料制作电极，测得相同的荷质比．2．在气体电离、光电效应中，可从不同物体中逸出这种射线粒子．3．这种粒子的电荷与氢离子的电荷大小基本相同，质量却比氢原子小得多．4．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．预习完成后，请把你疑惑的问题记录在下面的

3、表格中问题1问题2问题3一、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】　(多选)如图1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

4、线AB时，发现射线的径迹往下偏转，则下列判断正确的是(　　)图1A．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

5、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的高速运动的粒子流，这些微观粒子是________．若在图2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．图2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、电子荷质比的测定实验探究如图3所示为测定阴极射线粒子荷质比的装置，从阴极K发

6、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3(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(图中未画出)，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，则粒子的荷质比是多大？答案　(1)负电　(2)　(3)解析　(2)粒子受两个力作用：电场力和磁场力，两个力平衡，即有qE＝qvB，得：v＝(3)由洛伦兹力

7、充当向心力：qvB＝m，得出：＝.又v＝，则＝.测出E、B、r即可求荷质比.【例2】　1897年，物理学家汤姆生正式测定了电子的荷质比，打破了原子是不可再分的最小单位的观点．因此，汤姆生的实验是物理学发展史上最著名的经典实验之一．在实验中汤姆生采用了如图4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

8、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θ，试解决下列问题．图4(1)说明图中磁场沿什么方向；(2)根据L、E、B和θ，求出电子的荷质比．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：eE＝Bev.当电子在D、E间的磁场中偏转时(如图所示)有Bev＝，同时又有：L＝r·sinθ，可得：＝.借题发挥　(1)荷质比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问题，这种方法可以推广到