2019-2020年高中物理第三章原子结构之谜第一节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第一节敲开原子的大门教学案粤教版选修3-51．1858年，德国物理学家普吕克尔发现了阴极射线，在一个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。2．汤姆生的实验验证表明，阴极射线本质上是由带负电的微粒组成。3．汤姆生测定阴极射线中带电粒子比荷的基本思想是，一个质量为m、电荷为e的带电粒子以速率v垂直进入磁场B中，如果粒子仅受磁场力作用，将做圆周运动，向心力即为洛伦兹力：m＝evB，只要确定了粒子运动的速率及半径，就可以测出比荷。4．美国科学家密立根精确测定

2、了电子的电量e＝1.6022×10－19C。阴极射线的探究1.什么是阴极射线在一个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。2．阴极射线带电性质的判断(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。3．阴极射线荷质比的测定(1)让某一速率的电子垂直进入某一电场中，在荧光屏上亮点位置发生变化。(2)在电场区域加一与其垂直的大小合适的磁场，

3、抵消阴极射线的偏转。由此可知qE－qvB＝0。则v＝。(3)去掉电场，只保留磁场，磁场方向与射线运动方向垂直，阴极射线在有磁场的区域将会形成一个半径为r的圆弧，根据磁场情况和轨迹偏转情况，由几何知识求出其半径r，则由qvB＝得＝＝。4．阴极射线的本质汤姆生根据阴极射线在电场和磁场中的偏转断定，阴极射线的本质是带负电的粒子流并求出了这种粒子的比荷。后来，组成阴极射线的粒子被称为电子。图3－1－11．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3－1－1所示，若要使射线向上偏转，所加磁场的方向应为(　　)A．平行于纸面向左　　　

4、　B．平行于纸面向上C．垂直于纸面向外D．垂直于纸面向里解析：由于阴极射线的本质是电子流，阴极射线方向向右，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C正确。答案：C电子的发现1.电子的大小电子是构成各种物体的共同成分，它的质量比任何一种分子和原子的质量都小得多，它的电荷与氢原子的电荷大小基本相同。电子所带电量为e＝1.6022×10－19C。2．电子电量的测定——密立根油滴实验(1)如图3－1－2所示，两块平行放置的水平金属板A、B与电源相连接，使A板带

5、正电，B板带负电。从喷雾器喷嘴喷出的小油滴经上面的金属板中间的小孔，落到两板之间的匀强电场中。图3－1－2(2)小油滴由于摩擦而带负电，调节A、B两板间的电压，可以使小油滴静止在两板之间，此时电场力和重力平衡即mg＝Eq，则电荷的电量q＝。3．电子发现的物理意义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，原子物理学迅速发展，人们对物质结构的认识进入了一个新时代。2．关于电子的下列说法中不正确的是(　　)A．发现电子是从研究阴极射线开始的B．任何物

6、质中均有电子，它是原子的组成部分C．电子发现的意义是：使人们认识到原子不是组成物质的最小微粒，原子本身也具有复杂的结构D．电子是带正电的，它在电场中受到的电场力方向与电场线的切线方向相同解析：由物理学史知识可知，人们从研究阴极射线开始，发现了电子，认识到它是原子的组成部分，原子本身也是可以再分的。故选项A、B、C对，D错。答案：D利用电(或磁)偏转测带电粒子比荷[例1]　汤姆生用来测定电子的比荷(电子的电荷量与质量之比)的实验装置如图3－1－3所示。真空管内的阴极K发出的电子(不计初速度、重力和电子间的相互作用)经加速电压加速后，穿过A′中心的小孔

7、沿中心轴O1O的方向进入到两块水平正对放置的平行极板P和P′间的区域。当极板间不加偏转电压时，电子束打在荧光屏的中心O点处，形成了一个亮点；加上偏转电压U后，亮点偏离到O′点，O′与O的竖直间距为d，水平间距可忽略不计。此时，在P和P′间的区域，再加上一个方向垂直于纸面向里的匀强磁场。调节磁场的强弱，当磁感应强度的大小为B时，亮点重新回到O点。已知极板水平方向的长度为L1，极板间距为b，极板右端到荧光屏的距离为L2。图3－1－3(1)求打在荧光屏O点的电子速度的大小。(2)推导出电子的比荷的表达式。[解析]　(1)当电子受到的电场力与洛伦兹力平衡时

8、，电子做匀速直线运动，亮点重新回到中心O点。设电子的速度为v，则：evB＝eE，可得v＝，即v＝。(2)当极板间仅有偏转电