《高中物理 第3章 原子世界探秘 3_1 電子的發(fā)現(xiàn)及其重大意義教師用書 滬科版選修3-5》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《高中物理 第3章 原子世界探秘 3_1 電子的發(fā)現(xiàn)及其重大意義教師用書 滬科版選修3-5（6頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

3.1　電子的發(fā)現(xiàn)及其重大意義 學 習 目 標 知 識 脈 絡 1.知道陰極射線的產(chǎn)生及其對原子物理學發(fā)展的作用.(重點) 2.了解湯姆生發(fā)現(xiàn)電子的研究方法及電子發(fā)現(xiàn)的意義.(重點) 關 于 陰 極 射 線 的 爭 論 [先填空] 1.陰極射線的產(chǎn)生 將陰極射線管的陰極和陽極接上高壓電源后，用真空泵逐漸抽去管內(nèi)空氣，管內(nèi)就會產(chǎn)生氣體放電現(xiàn)象，并發(fā)出光來.當氣壓降得很低時，管內(nèi)變暗，不再發(fā)光，但此時由陰極發(fā)出的射線能使熒光物質(zhì)發(fā)光. 2.陰極射線研究的成果 對陰極射線的研究，引發(fā)了19世紀末物理學的三大發(fā)現(xiàn)：(1)1895年倫琴發(fā)現(xiàn)了X射線；(2)1896年貝可勒爾發(fā)現(xiàn)了放射性；(3)1897年湯姆生發(fā)現(xiàn)了電子. [再判斷] 1.陰極射線是由真空玻璃管中的感應圈發(fā)出的.() 2.陰極射線撞擊玻璃管壁會發(fā)出熒光.(√) 3.陰極射線在真空中沿直線傳播.(√) [后思考] 產(chǎn)生陰極射線的玻璃管為什么是真空的？ 【提示】　在高度真空的放電管中，陰極射線中的粒子主要來自陰極，對于真空度不高的放電管，粒子還有可能來自管中的氣體，為了使射線主要來自陰極，一定要把玻璃管抽成真空. [核心點擊] 1.對陰極射線本質(zhì)的認識——兩種觀點 (1)電磁波說，代表人物——赫茲，他認為這種射線是一種電磁輻射. (2)粒子說，代表人物——湯姆生，他認為這種射線是一種帶電粒子流. 2.陰極射線帶電性質(zhì)的判斷方法 (1)方法一：在陰極射線所經(jīng)區(qū)域加上電場，通過打在熒光屏上的亮點的變化和電場的情況確定帶電的性質(zhì). (2)方法二：在陰極射線所經(jīng)區(qū)域加一磁場，根據(jù)亮點位置的變化和左手定則確定帶電的性質(zhì). 3.實驗結果 根據(jù)陰極射線在電場中和磁場中的偏轉情況，判斷出陰極射線是粒子流，并且?guī)ж撾? 1.如圖311所示，在陰極射線管正下方平行放置一根通有足夠強直流電流的長直導線，且導線中電流方向水平向右，則陰極射線將會向________偏轉. 圖311 【解析】　陰極射線方向水平向右，說明其等效電流的方向水平向左，與導線中的電流方向相反，由左手定則，兩者相互排斥，陰極射線向上偏轉. 【答案】　上 2.如圖312是電子射線管示意圖.接通電源后，電子射線由陰極沿x軸方向射出，在熒光屏上會看到一條亮線.要使熒光屏上的亮線向下(z軸負方向)偏轉，可采用加磁場或電場的方法. 圖312 若加一磁場，磁場方向沿________方向，若加一電場，電場方向沿________方向. 【解析】　若加磁場，由左手定則可判定其方向應沿y軸正方向；若加電場，根據(jù)受力情況可知其方向應沿z軸正方向. 【答案】　y軸正　z軸正 注意陰極射線(電子)從電源的負極射出，用左手定則判斷其受力方向時四指的指向和射線的運動方向相反. 湯姆生的發(fā)現(xiàn)　電子發(fā)現(xiàn)的重大意義 選修3－5|第3章　原子世界探秘 [先填空] 1.湯姆生的探究方法 (1)讓陰極射線通過磁鐵偏轉， 進入集電圓筒，用靜電計檢測，證明陰極射線是負電荷. (2)①讓陰極射線通過勻強電場發(fā)生偏轉，測出偏轉角θ，推導出與相關量的關系，得到tan θ＝. ②再加一垂直于電場方向的勻強磁場，使粒子不發(fā)生偏轉，則v＝. 由此求得粒子的比荷 ≈1011 C/kg. (3)改變陰極材料，測得的比荷都相同表明這種粒子是各種材料的共有成分. (4)這種粒子所帶電荷量與氫離子的電荷量接近則證明它的質(zhì)量小于氫原子質(zhì)量的千分之一. (5)這種粒子是一種帶負電的質(zhì)量很小的粒子，稱之為電子. 2.電子發(fā)現(xiàn)的意義 電子的發(fā)現(xiàn)，打破了原子不可再分的傳統(tǒng)觀念.人們對物質(zhì)結構的認識進入了一個新時代. 3.電子的有關數(shù)據(jù) (1)電子比荷＝1.758_801011C/kg. (2)電子的電荷量 e＝1.602_1910－19C. (3)電子的質(zhì)量 m＝9.109_5310－31_kg. [再判斷] 1.陰極射線實際上是高速運動的電子流.(√) 2.電子的電荷量是湯姆生首先精確測定的.() 3.帶電體的電荷量可以是任意值.() [后思考] 湯姆生怎樣通過實驗確定陰極射線是帶負電的粒子？ 【提示】　湯姆生通過氣體放電管研究陰極射線的徑跡，未加電場時，射線不偏轉，施加電場后，射線向偏轉電場的正極板方向偏轉，由此確定陰極射線是帶負電的粒子. [核心點擊] 1.陰極射線的本質(zhì)是電子，在電場(或磁場)中所受電場力(或洛倫茲力)遠大于所受重力，故研究電磁力對電子運動的影響時，一般不考慮重力的影響. 2.帶電性質(zhì)的判斷方法 (1)在陰極射線所經(jīng)區(qū)域加上電場，通過打在熒光屏上的亮點的變化或電場的情況確定帶電的性質(zhì). (2)在陰極射線所經(jīng)區(qū)域加一磁場，根據(jù)亮點位置的變化和左手定則確定帶電的性質(zhì). 3.比荷的測定方法 (1)讓某一速率的電子垂直進入某一電場中，在熒光屏上亮點位置發(fā)生變化. (2)在電場區(qū)域加一與其垂直的大小合適的磁場，抵消陰極射線的偏轉.由此可知qE－qvB＝0，則v＝. (3)去掉電場，只保留磁場，磁場方向與射線運動方向垂直，陰極射線在有磁場的區(qū)域將會形成一個半徑為r的圓弧，根據(jù)磁場情況和軌跡偏轉情況，由幾何知識求出其半徑r，則由qvB＝得＝＝. 3.如圖313所示，一只陰極射線管，左側不斷有電子射出，若在管的正下方放一通電直導線AB時，發(fā)現(xiàn)射線徑跡向下偏轉，則(　　) 圖313 【導學號：67080024】 A.導線中的電流由A流向B B.導線中的電流由B流向A C.若要使電子束的徑跡往上偏轉，可以通過改變AB中的電流方向來實現(xiàn) D.電子束的徑跡與AB中的電流方向無關 E.若將直導線AB放在管的正上方，電流方向不變，則電子束的徑跡將向上偏 【解析】　陰極射線是高速電子流，由左手定則判斷可知，磁場垂直紙面向里，由安培定則可知，導線AB中的電流由B流向A，且改變AB中的電流方向時可以使電子束的軌跡往上偏.若電流方向不變，將導線AB放在管的上方，由左手定則可以判斷，電子束的軌跡將向上偏.故B、C、E均正確. 【答案】　BCE 4.帶電粒子的比荷是一個重要的物理量.某中學物理興趣小組設計了一個實驗，探究電場和磁場對電子運動軌跡的影響，以求得電子的比荷，實驗裝置如圖314所示.其中兩正對極板M1、M2之間的距離為d，極板長度為L. 圖314 他們的主要實驗步驟如下： A.首先在兩極板M1、M2之間不加任何電場、磁場，開啟陰極射線管電源，發(fā)射的電子束從兩極板中央通過，在熒光屏的正中心處觀察到一個亮點； B.在M1、M2兩極板間加合適的電場：加極性如圖所示的電壓，并逐步調(diào)節(jié)增大，使熒光屏上的亮點逐漸向熒光屏下方偏移，直到熒光屏上恰好看不見亮點為止，記下此時外加電壓為U.請問本步驟的目的是什么？ C.保持步驟B中的電壓U不變，對M1、M2區(qū)域加一個大小、方向合適的磁場B，使熒光屏正中心處重現(xiàn)亮點.試問外加磁場的方向如何？ 【解析】　步驟B中電子在M1、M2兩極板間做類平拋運動，當增大兩極板間電壓時，電子在兩極板間的偏轉位移增大. 當在熒光屏上看不到亮點時，電子剛好打在下極板M2靠近熒光屏端的邊緣，則＝2， ＝. 由此可以看出這一步的目的是使粒子在電場中的偏轉位移成為已知量，就可以表示出比荷. 步驟C加上磁場后電子不偏轉，電場力等于洛倫茲力，且洛倫茲力方向向上，由左手定則可知磁場方向垂直于紙面向外. 【答案】　見解析 測量帶電粒子比荷常用的兩種方法 方法一：利用磁偏轉測比荷，由qvB＝m得＝，只需知道磁感應強度B、帶電粒子的初速度v和偏轉半徑R即可. 方法二：利用電偏轉測比荷，偏轉量y＝at2＝2，故＝.所以在偏轉電場U、d、L已知時，只需測量v和y即可.