第1節(jié)-電子的發(fā)現(xiàn)課件

第1節(jié)-電子的發(fā)現(xiàn)ppt課件1第1節(jié)-電子的發(fā)現(xiàn)ppt課件2第1節(jié)-電子的發(fā)現(xiàn)ppt課件3第1節(jié)-電子的發(fā)現(xiàn)ppt課件4物理選修3-5第十八章原子的結(jié)構(gòu)

科學(xué)靠兩條腿走路，一是理論，一是實驗。有時一條腿走在前面，有時另一條腿走在前面。但只有使用兩條腿，才能前進?！芰⒏锢磉x修3-5第十八章原子的結(jié)構(gòu)科學(xué)靠兩條5第一節(jié)電子的發(fā)現(xiàn)物理選修3-5第十八章原子的結(jié)構(gòu)第一節(jié)電子的發(fā)現(xiàn)物理選修3-5第十八章原子的結(jié)6回顧：公元前5世紀，希臘哲學(xué)家德謨克利特等人認為：萬物是由大量的不可分割的微粒構(gòu)成的，即原子。19世紀初，英國科學(xué)家道爾頓提出近代原子學(xué)說，他認為原子是微小的不可分割的實心球體,物質(zhì)由原子組成,原子不能被創(chuàng)造,也不能被毀滅,在化學(xué)變化中原子不可分割,他們的性質(zhì)在化學(xué)反應(yīng)中保持不變?；仡櫍?9世紀初，英國科學(xué)家7

19世紀末，在對氣體放電現(xiàn)象的研究中，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了電子。8原子是可以分割的，是由更小的微粒組成的。早在1858年，德國物理學(xué)家普呂克爾利用低壓氣體放電管研究氣體放電時發(fā)現(xiàn)一種奇特的現(xiàn)象。1876年德國物理學(xué)家戈德斯坦研究后命名為陰極射線陰極射線

8原子是可以分割的，是由更小的微粒組成的。8陰極射線的本質(zhì)一種認為陰極射線像X射線一樣是電磁輻射一種認為陰極射線是帶電微粒思考1：電磁輻射和帶電微粒最大的區(qū)別是什么？思考2：根據(jù)帶電粒子在電磁場中的運動規(guī)律，你知道哪些方法可以判斷運動的帶電粒子所帶電荷的正負號？陰極射線的本質(zhì)一種認為陰極射線像X射線一樣是電磁輻射一種認為9英國物理學(xué)家J.J.湯姆孫自1890年起開始研究，對陰極射線進行了一系列的實驗研究。他認為陰極射線是帶電粒子流。實驗驗證英國物理學(xué)家J.J.湯姆孫自1890年起開始研究，10湯姆孫的氣體放電管的示意圖帶電粒子的電荷量與其質(zhì)量之比——比荷q/m，是一個重要的物理量。根據(jù)帶電粒子在電場和磁場中受力的情況，可以得出組成陰極射線的微粒的比荷。下面我們自己算一算。湯姆孫的氣體放電管的示意圖帶電粒子的電荷量與其質(zhì)量之111.當金屬板D1、D2之間未加電場時，射線不偏轉(zhuǎn)，射在屏上P1點。施加電場E之后，射線發(fā)生偏轉(zhuǎn)并射到屏上P2處。由此可以推斷陰極射線帶有什么性質(zhì)的電荷？湯姆孫的氣體放電管的示意圖1.當金屬板D1、D2之間未加電場時，射線不偏轉(zhuǎn)，射在屏上122.如果要抵消陰極射線的偏轉(zhuǎn)，使它從P2點回到P1，需要在兩塊金屬板之間的區(qū)域再施加一個大小、方向合適的磁場。這個磁場的方向是？寫出此時每個陰極射線微粒（質(zhì)量為m，速度為v）受到的洛侖茲力和電場力。你能求出陰極射線的速度v的表達式嗎？湯姆孫的氣體放電管的示意圖2.如果要抵消陰極射線的偏轉(zhuǎn)，使它從P2點回到湯姆孫的氣13湯姆遜管設(shè)粒子質(zhì)量為m，帶電荷為e,受到磁場力和電場力的作用，如果不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，則受力平衡:電場力：磁場力：湯姆遜管設(shè)粒子質(zhì)量為m，帶電荷為e,受到磁場143.由于金屬板D、F間的距離是已知的，兩板間的電壓是可測量的，所以兩板間的電場強度E也是已知量E=?。磁感應(yīng)強度B可以由電流的大小算出，同樣按已知量處理。湯姆孫的氣體放電管的示意圖3.由于金屬板D、F間的距離是已知的，兩板間的電壓是可測量的154.如果去掉D1、D2間的電場E，只保留磁場B，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?qū)纬梢粋€半徑為r的圓弧(r可以通過P3的位置算出)。此時，組成陰極射線的粒子做圓周運動的向心力就是______力。湯姆孫的氣體放電管的示意圖4.如果去掉D1、D2間的電場E，只保留磁場B，磁場方向與16實驗結(jié)論1897年，湯姆孫得出陰極射線的本質(zhì)是帶負電的粒子流并求出了這種粒子的比荷。當湯姆孫在測定比荷實驗時發(fā)現(xiàn)，用不同材料的陰極做實驗，所發(fā)出射線的粒子都有相同的比荷，這表明什么？這說明不同物質(zhì)都能發(fā)射這種帶電粒子，它是構(gòu)成各種物質(zhì)的共有成分。實驗結(jié)論1897年，湯姆孫得出陰極射線的本質(zhì)是帶負電的17荷質(zhì)比約為質(zhì)子（氫離子）比荷的2000倍。是電荷比質(zhì)子大？還是質(zhì)量比質(zhì)子小？湯姆孫猜測：這可能表示陰極射線粒子電荷量的大小與一個氫離子一樣，而質(zhì)量比氫離子小得多。后來湯姆孫測得了這種粒子的電荷量與氫離子電荷量大致相同，由此可以看出他當初的猜測是正確的。后來陰極射線的粒子被稱為電子.實驗結(jié)論分析

進一步拓展研究對象：用不同的材料做成的陰極做實驗，做光電效應(yīng)實驗、熱離子發(fā)射效應(yīng)實驗、β射線（研究對象普遍化）。荷質(zhì)比約為質(zhì)子（氫離子）比荷的2000倍。是電荷比質(zhì)子大18J.J.湯姆遜在掌握大量實驗事實的基礎(chǔ)上，于1899年果斷地做出結(jié)論：①不論是陰極射線、β射線還是光電流,都是電子組成的;②不論是由于強電場的電離、正離子的轟擊、紫外光的照射、金屬受灼熱還是放射性物質(zhì)的自發(fā)輻射,都發(fā)射出同樣的帶電粒子-----電子；③這種帶電粒子比原子小千倍，可見，電子是原子的組成部分，是物質(zhì)的最基本單位。J.J.湯姆遜在掌握大量實驗事實的基礎(chǔ)上，于19電子是原子的組成部分，是比原子更基本的物質(zhì)單元。電子美國科學(xué)家密立根又精確地測定了電子的電量：e=1.6022×10－19C根據(jù)荷質(zhì)比，可以精確地計算出電子的質(zhì)量為：m=9.1094×10－31kg質(zhì)子質(zhì)量與電子質(zhì)量的比值：電子是原子的組成部分，是比原子更基本的物質(zhì)單元。電子20在繼承中發(fā)展，這是科學(xué)研究的正確方法。但是在認識發(fā)展的過程中要有敢于創(chuàng)新，敢于突破傳統(tǒng)觀念束縛的勇氣。正如英國科學(xué)家貝爾納所說：“發(fā)現(xiàn)的最大困難，在于擺脫一些傳統(tǒng)的觀念。”面對荷質(zhì)比的測定結(jié)果，只有湯姆遜認為它可以不是傳統(tǒng)原子、分子微粒，而是一種新的、前人從未見到過的比原子、分子微粒小得多的帶電粒子。要敢于突破傳統(tǒng)觀念在繼承中發(fā)展，這是科學(xué)研究的正確方法。但是在認識21

J.J.湯姆遜，1856年12月18日生于英國，1884年任卡文迪許實驗室教授，這個實驗室在他的領(lǐng)導(dǎo)下，成了全世界引人注目的物理實驗中心，世界各地的科學(xué)家常來這里開展研究工作，其中有八位后來獲得諾貝爾獎，如盧瑟福、威爾遜、巴克拉、G.P.湯姆遜等，如后表所示，這八位獲獎?wù)呤撬苯优囵B(yǎng)過的，卡文迪許實驗室獲得諾貝爾獎的共有25人次。J.J.湯姆遜，22電子發(fā)現(xiàn)對現(xiàn)代科學(xué)和技術(shù)發(fā)展的深遠意義1.電子的發(fā)現(xiàn)，打破了原子不可分的經(jīng)典的物質(zhì)觀，宣告原子不是構(gòu)成物質(zhì)的最小單元，它具有內(nèi)部結(jié)構(gòu)，是可分的。2.三大發(fā)現(xiàn)中電子的發(fā)現(xiàn)是與微觀物質(zhì)組成有最直接的關(guān)系，它是組成原子的普適成分，它的質(zhì)量比氫原子要小三個量級。3.電子的問世開辟了電子技術(shù)的新時代。電子發(fā)現(xiàn)對現(xiàn)代科學(xué)和技術(shù)發(fā)展的深遠意義1.電子的發(fā)現(xiàn)，打破23于1906年榮獲諾貝爾物理學(xué)獎。J.J.湯姆遜被譽為“一位最先打開通向基本粒子物理學(xué)大門的偉人”.從此,人類進入微電子科技時代.電子是人類發(fā)現(xiàn)的第一個(基本)粒子。對粒子進行探索和研究的帷幕從此拉開。于1906年榮獲諾貝爾物理學(xué)獎。J.J.24摩爾定律摩爾定律：芯片所集成的晶體管數(shù)目與功效每18個月都要翻一番，而價格則下降。1965年4月19日面向電子工程師的雜志《Electronics》上，時任Fairchild半導(dǎo)體公司研發(fā)部主任的戈登.摩爾博士用一個富于動感的標題，發(fā)表了一篇必將永為經(jīng)典的文章：《給集成電路塞上更多的元件》.摩爾定律摩爾定律：芯片所集成的晶體管數(shù)目與功效每18個月都要25“There’splentyofroomatthebottom”1960年,美國和蘇聯(lián)正在緊鑼密鼓爭奪太空的時候,理查德.費曼說“其實我們?nèi)祟惢敲创蟮牧馊帄Z外太空,還不如多花些功夫到針尖上面,“其實我們?nèi)祟惢敲创蟮牧馊帄Z外太空,還不如多花些功夫到針尖上面”.“There’splentyofroomatthe26像DNA那樣記錄信息“我們?yōu)槭裁床话颜麄€24卷大英百科全書都抄寫到一個針尖上面去呢？”費曼給提出一挑戰(zhàn)”為什么我們不把計算機造這么小呢？”他從物理學(xué)的角度講解了在小型化的過程中,如何解決散熱的問題,如何解決信息的讀與寫的問題,如何保證微小世界里面機器工作的穩(wěn)定性問題……像DNA那樣記錄信息“我們?yōu)槭裁床话颜麄€27第一項給第一個能夠把一頁書的信息都紀錄到頁面的1/25,000面積上的人士獎勵1000美元；第二項，給第一個能夠在1/64英寸大小的空間里面造出一臺能夠通電轉(zhuǎn)動的電動機的人士，也獎勵1000美元。使用45nm工藝的300mm晶元費曼為了鼓勵人們走向微小世界，實現(xiàn)他所憧憬的能夠把一切機器包括計算機都縮小的世界，他建立了兩個獎項：第一項給第一個能夠把一頁書的信息都紀錄到頁面28第1節(jié)-電子的發(fā)現(xiàn)ppt課件29電子管時代的計算機（1911——1946）

ENIAC總共安裝17468只電子管,7200個二極管,70000多電阻器,10000多只電容器和6000只繼電器,電路的焊接點多達50萬個,機器被安裝在一排2.75米高的金屬柜里,占地為170平方米左右.ElectronicNumericalIntegratorAndComputer電子管時代的計算機（1911——1946）EN30晶體管時代的計算機（1947——1958）以電子管為邏輯部件,以陰極射線管、磁芯和磁鼓等為存儲手段。軟件上采用機器語言,后期采用匯編語言。貝爾實驗室用800只晶體管組裝了世界上第一臺晶體管計算機TRADIC。晶體管時代的計算機（1947——1958）31集成電路時代的計算機（1959——1970）IBM360計算機問世,標志著第三代計算機的全面登場,這也是IBM歷史上最為成功的機型。1965年:PDP-8型計算機標志著小型機時代到來。集成電路時代的計算機（1959——1970）IBM36032微處理器時代的計算機（1971——1979）1971年《電子新聞》記者唐·赫夫勒依據(jù)半導(dǎo)體中的主要成分硅命名了當時帕洛阿托地區(qū),硅谷由此得名.INTEL的特德.霍夫研制成功了第一枚能夠?qū)嶋H工作的微處理器4004,該處理器在面積約12平方毫米的芯片上集成了2250個晶體管,運算能力足以超過ENICA.微處理器時代的計算機（1971——1979）33PC時代的計算機PC時代的計算機34習(xí)題：示波管中電子槍的原理圖如圖。管內(nèi)為空，A為發(fā)射熱電子的陰極，K為接在高電勢點的加速陽極，A、K間電壓為U。電子離開陰極是速度可以忽略，電子經(jīng)加速后從K的小孔中射出時的速度大小為v，下面說法正確的是：()A、如果A、K間距離減半，電壓U不變，則離開時速率變?yōu)?v