人教版高中物理選修35第18章第1節(jié)電子的發(fā)現(xiàn)（教案）

人教版高中物理選修35第18章第1節(jié)電子的發(fā)現(xiàn)【知識(shí)與技能】1．了解陰極射線及電子發(fā)現(xiàn)的過(guò)程2．知道湯姆孫研究陰極射線發(fā)現(xiàn)電子的實(shí)驗(yàn)及理論推導(dǎo)【過(guò)程與方法】培養(yǎng)學(xué)生對(duì)問(wèn)題的分析和解決能力，初步了解原子不是最小不可分割的粒子?！厩楦袘B(tài)度與價(jià)值觀】理解人類對(duì)原子的認(rèn)識(shí)和研究經(jīng)歷了一個(gè)十分漫長(zhǎng)的過(guò)程，這一過(guò)程也是辯證發(fā)展的過(guò)程．根據(jù)事實(shí)建立學(xué)說(shuō)，發(fā)展學(xué)說(shuō)，或是決定學(xué)說(shuō)的取舍，發(fā)現(xiàn)新的事實(shí)，再建立新的學(xué)說(shuō)．人類就是這樣通過(guò)光的行為，經(jīng)過(guò)分析和研究，逐漸認(rèn)識(shí)原子的。【教學(xué)重難點(diǎn)】★教學(xué)重點(diǎn)陰極射線的研究★教學(xué)難點(diǎn)湯姆孫發(fā)現(xiàn)電子的理論推導(dǎo)【教學(xué)過(guò)程】★重難點(diǎn)一、對(duì)陰極射線的理解★1．陰極射線的含義陰極射線是陰極放射出來(lái)的射線。經(jīng)驗(yàn)證它實(shí)際上就是電子流。當(dāng)金屬陰極受熱溫度變得很高時(shí)，電子熱運(yùn)動(dòng)加劇，電子熱運(yùn)動(dòng)能量足夠大時(shí)可以從金屬表面逸出，形成電子流。2．產(chǎn)生：在研究氣體導(dǎo)電的玻璃管內(nèi)有陰、陽(yáng)兩極，當(dāng)在兩極間加一定電壓，陰極便發(fā)出一種射線，這種射線為陰極射線．3．陰極射線的特點(diǎn)：碰到熒光物質(zhì)能使其發(fā)光．在稀薄氣體的輝光放電實(shí)驗(yàn)中，若不斷地抽出管中的氣體，當(dāng)管中的氣壓降到0.1Pa的時(shí)候，管內(nèi)已接近真空，不能使氣體電離發(fā)光，這時(shí)對(duì)著陰極的玻璃管壁卻發(fā)出熒光，如果在管中放一個(gè)十字形金屬片，熒光中會(huì)出現(xiàn)十字形陰影，如下圖所示．4．陰極射線帶電性質(zhì)的判斷方法陰極射線的本質(zhì)是電子，在電場(chǎng)(或磁場(chǎng))中所受電場(chǎng)力(或洛倫茲力)遠(yuǎn)大于所受重力，故研究電磁力對(duì)電子運(yùn)動(dòng)的影響時(shí)，一般不考慮重力的影響，其帶電性質(zhì)的判斷方法如下：(1)方法一：在陰極射線所經(jīng)區(qū)域加上電場(chǎng)，通過(guò)打在熒光屏上的亮點(diǎn)的變化和電場(chǎng)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(chǎng)，根據(jù)亮點(diǎn)位置的變化和左手定則確定帶電的性質(zhì)。如圖所示為湯姆孫的氣體放電管。(1)在金屬板D1、D2之間加上如圖所示的電場(chǎng)時(shí)，發(fā)現(xiàn)陰極射線向下偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明它帶什么性質(zhì)的電荷？(2)在金屬板D1、D2之間單獨(dú)加哪個(gè)方向的磁場(chǎng)，可以讓陰極射線向上偏轉(zhuǎn)？【答案】(1)帶負(fù)電(2)垂直紙面向外【解析】(1)陰極射線在電場(chǎng)中向下偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明射線帶負(fù)電。(2)要使帶負(fù)電的陰極射線向上偏轉(zhuǎn)，根據(jù)左手定則可知，需加垂直紙面向外的磁場(chǎng)?！镜湫屠}】對(duì)陰極射線管的認(rèn)識(shí)，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．陰極射線管是用來(lái)觀察電子束運(yùn)動(dòng)軌跡的裝置B．借助陰極射線管我們可以看到每個(gè)電子的運(yùn)動(dòng)軌跡C．陰極射線管內(nèi)部抽成真空D．陰極射線管工作時(shí)，它的陰極和陽(yáng)極之間存在強(qiáng)電場(chǎng)【審題指導(dǎo)】(1)陰極射線管是用來(lái)觀察電子束運(yùn)動(dòng)軌跡的裝置，但不能看到每個(gè)電子的運(yùn)動(dòng)軌跡．(2)陰極射線管內(nèi)部抽成真空．陰極射線管工作時(shí)，它的陰極和陽(yáng)極之間存在強(qiáng)電場(chǎng)，使電子加速．【答案】B【解析】陰極射線管可以從陰極發(fā)射出電子，用熒光屏可以顯示出電子束的軌跡．故A正確；電子發(fā)射出來(lái)時(shí)速度極大，無(wú)法看到每個(gè)電子的運(yùn)動(dòng)軌跡，只能觀察到電子束的軌跡．故B錯(cuò)誤；電子質(zhì)量很小，陰極射線管如有空氣，電子因與空氣分子碰撞能量損失很大，軌跡很短，所以陰極射線管內(nèi)部抽成真空．故C正確；陰極射線管工作時(shí)，它的陰極和陽(yáng)極之間加上高電壓，存在強(qiáng)電場(chǎng)，使電子加速．故D正確．★重難點(diǎn)二、電子電荷量及比荷的測(cè)定★1．電子的電荷量1910年美國(guó)物理學(xué)家密立根通過(guò)著名的“油滴實(shí)驗(yàn)”簡(jiǎn)練精確地測(cè)定了電子的電量。電子電荷的現(xiàn)代值為e＝×10－19C。2．電子電荷量的測(cè)定(1)密立根實(shí)驗(yàn)的原理a．如圖所示，兩塊平行放置的水平金屬板A、B與電源相連接，使A板帶正電，B板帶負(fù)電。從噴霧器噴嘴噴出的小油滴經(jīng)上面的金屬板中間的小孔，落到兩板之間的勻強(qiáng)電場(chǎng)中。b．小油滴由于摩擦而帶負(fù)電，調(diào)節(jié)A、B兩板間的電壓，可以使小油滴靜止在兩板之間，此時(shí)電場(chǎng)力和重力平衡即mg＝Eq，則電荷的電量q＝eq\f(mg,E)。他測(cè)定了數(shù)千個(gè)帶電油滴的電量，發(fā)現(xiàn)這些電量都是某個(gè)最小電量的整數(shù)部，這個(gè)最小的電量就是電子的電量。(2)密立根實(shí)驗(yàn)更重要的發(fā)現(xiàn)是：電荷是量子化的，即任何電荷的電荷量只能是元電荷e的整數(shù)倍，并求得了元電荷即電子或質(zhì)子所帶的電荷量e。特別提醒：密立根的“油滴實(shí)驗(yàn)”中易忽視帶電油滴的重力，從而使問(wèn)題無(wú)從下手，像油滴、塵埃、小顆粒、小球等宏觀物體除特別說(shuō)明外都要考慮重力。3帶電粒子比荷的測(cè)定（1）電荷量的量子化帶電體所帶電荷量具有量子化，即任何帶電體所帶電荷量只能是電子電荷量的整數(shù)倍，即q＝ne(n為自然數(shù))。（2）比荷(或電荷量)的測(cè)定根據(jù)電場(chǎng)、磁場(chǎng)對(duì)電子(帶電粒子)的偏轉(zhuǎn)測(cè)量比荷(或電荷量)，分以下兩步：①讓粒子通過(guò)正交的電磁場(chǎng)(如圖)，讓其做直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)二力平衡，即F洛＝F電(Bqv＝qE)得到粒子的運(yùn)動(dòng)速度v＝eq\f(E,B)。②在其他條件不變的情況下，撤去電場(chǎng)(如下圖)，保留磁場(chǎng)讓粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，由洛倫茲力提供向心力即Bqv＝eq\f(mv2,r)，根據(jù)軌跡偏轉(zhuǎn)情況，由幾何知識(shí)求出其半徑r，得eq\f(q,m)＝eq\f(v,Br)＝eq\f(E,B2r)【典型例題】如圖所示，讓一束均勻的陰極射線垂直穿過(guò)正交的電磁場(chǎng)，選擇合適的磁感應(yīng)強(qiáng)度B和電場(chǎng)強(qiáng)度E，帶電粒子將不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，然后撤去電場(chǎng)，粒子將做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，測(cè)得其半徑為R，則陰極射線中帶電粒子的比荷為_(kāi)_______．【審題指導(dǎo)】(1)電子進(jìn)入電場(chǎng)與磁場(chǎng)的復(fù)合場(chǎng)后，會(huì)受到向上電場(chǎng)力qE和向下的洛倫茲力Bqv.若電場(chǎng)力等于于洛倫茲力，則粒子做勻速直線運(yùn)動(dòng)．(2)若撤去電場(chǎng)，粒子將做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由洛倫茲力提供向心力可求荷質(zhì)比．【答案】eq\f(E,RB2)【解析】因?yàn)閹щ娏Ｗ硬黄D(zhuǎn)，所以受到的電場(chǎng)