【教科版選修3-5】高中物理：41《量子概念的誕生》課件

高中物理·選修3-5·教科版第二章原子結(jié)構(gòu)2.1電子12024/4/1高中物理·選修3-5·教科版第二章原子結(jié)構(gòu)12024/3/[目標(biāo)定位]

1.了解陰極射線及電子發(fā)現(xiàn)的過程.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).3.知道電子電荷是1910年由密立根通過著名的“油滴實(shí)驗(yàn)”得出．22024/4/1[目標(biāo)定位]1.了解陰極射線及電子發(fā)現(xiàn)的過程.2.知道湯姆一、陰極射線1．實(shí)驗(yàn)：如圖2－1－1所示，真空玻璃管中K是金屬板制成的_____，接感應(yīng)線圈的負(fù)極，A是金屬環(huán)制成的______，在K、A間加近萬伏的高電壓，可觀察到玻璃壁上_____________及管中圖2－1－1物體在玻璃壁上的影．陰極陽(yáng)極黃綠色的熒光2．陰極射線：熒光的實(shí)質(zhì)是由于玻璃受到_____發(fā)出的某種射線的撞擊而引起的，這種射線被命名為_________．陰極陰極射線32024/4/1一、陰極射線圖2－1－1物體在玻璃壁上的影．陰極陽(yáng)極黃綠色的二、電子的發(fā)現(xiàn)1．讓陰極射線分別通過電場(chǎng)或磁場(chǎng)，根據(jù)_____情況，證明了它的本質(zhì)是_______的粒子流，并求出其比荷．

2．密立根通過著名的“油滴實(shí)驗(yàn)”精確地測(cè)出了電子電荷．電子電荷量一般取e＝____________，電子質(zhì)量me＝______________．3．元電荷：最小的電荷量，e＝_____________C，所有物體所帶電量是元電荷的________．偏轉(zhuǎn)帶負(fù)電1.6×10－19C9.1×10－31kg1.602×10－19

整數(shù)倍42024/4/1二、電子的發(fā)現(xiàn)偏轉(zhuǎn)帶負(fù)電1.6×10－19C9.1×10想一想電子發(fā)現(xiàn)的重大意義是什么？答案電子是進(jìn)入人類發(fā)現(xiàn)的第一個(gè)比原子小的粒子．電子的發(fā)現(xiàn)，打破了原子不可再分的傳統(tǒng)觀念，使人們認(rèn)識(shí)到原子不是組成物質(zhì)的最小微粒，原子本身也有內(nèi)部結(jié)構(gòu)．從此，原子物理學(xué)飛速發(fā)展，人們對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)了一個(gè)新時(shí)代.52024/4/152024/3/31一、對(duì)陰極射線性質(zhì)的研究1．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，故研究電場(chǎng)力(或洛倫茲力)對(duì)電子運(yùn)動(dòng)的影響時(shí)，一般不考慮重力的影響．2．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(chǎng)，通過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)．62024/4/1一、對(duì)陰極射線性質(zhì)的研究62024/3/31【例1】如圖2－1－2所示，一只陰極射線管的左側(cè)不斷有電子射出，如果在管的正上方放一通電直導(dǎo)線AB時(shí)，發(fā)現(xiàn)射線的徑跡往下偏轉(zhuǎn)，則下列判斷正確的是(

)

答案

AD圖2－1－2 A．導(dǎo)線中的電流從A流向B B．導(dǎo)線中的電流從B流向A C．電子束的徑跡與AB中的電流無關(guān) D．若要使電子束的徑跡往上偏轉(zhuǎn)，可以通過改變AB中的

電流方向來實(shí)現(xiàn)72024/4/1【例1】如圖2－1－2所示，一只陰極射線管的左側(cè)不斷有電子射解析由于電子帶負(fù)電，并且向下偏轉(zhuǎn)，由左手定則知該處的磁場(chǎng)方向應(yīng)垂直紙面向里，又由安培定則可判斷導(dǎo)線中的電流方向?yàn)橛葾到B.可以通過改變導(dǎo)線中的電流方向來改變粒子的徑跡．故正確答案為A、D.借題發(fā)揮本題是運(yùn)用左手定則和安培定則的綜合性題目，在應(yīng)用左手定則判斷洛倫茲力的方向時(shí)，一定要注意運(yùn)動(dòng)電荷的正負(fù)．82024/4/1解析由于電子帶負(fù)電，并且向下偏轉(zhuǎn)，由左手定則知該處的磁場(chǎng)方針對(duì)訓(xùn)練1陰極射線是從陰極射線管的陰極發(fā)出的高速運(yùn)動(dòng)的粒子流，這些微觀粒子是________．若在圖2－1－3所示的陰極射線管中部加上垂直于紙圖2－1－3

面向里的磁場(chǎng)，陰極射線將________(填“向下”、“向里”或“向外”)偏轉(zhuǎn)．

答案電子向下

解析陰極射線的實(shí)質(zhì)是電子流，電子流形成的等效電流方向向左，當(dāng)加上垂直紙面向里的磁場(chǎng)后，由左手定則判知電子受到的洛倫茲力的方向向下，故陰極射線將向下偏轉(zhuǎn)．92024/4/1針對(duì)訓(xùn)練1陰極射線是從陰極射線管的陰極發(fā)出的高速運(yùn)動(dòng)的粒子二、電子比荷的測(cè)定實(shí)驗(yàn)探究

如圖2－1－4所示為測(cè)定陰極射線粒子比荷的裝置，從陰極K發(fā)出的陰極射線通過一對(duì)平行金屬板D1、D2間的勻強(qiáng)電場(chǎng)，發(fā)生偏轉(zhuǎn)．圖2－1－4102024/4/1二、電子比荷的測(cè)定圖2－1－4102024/3/31(1)在D1、D2間加電場(chǎng)后射線偏到P2，則由電場(chǎng)方向知，該射線帶什么電？(2)再在D1、D2間加一磁場(chǎng)，電場(chǎng)與磁場(chǎng)垂直，讓射線恰好不偏轉(zhuǎn)．設(shè)電場(chǎng)強(qiáng)度為E，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，則電子的速度多大？112024/4/1(1)在D1、D2間加電場(chǎng)后射線偏到P2，則由電場(chǎng)方向知，該122024/4/1122024/3/31【例2】

1897年，物理學(xué)家湯姆孫正式測(cè)定了電子的比荷，打破了原子是不可再分的最小單位的觀點(diǎn)．因此，湯姆孫的實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)發(fā)展史上最著名的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)之一，在實(shí)驗(yàn)中湯姆孫采用了如圖2－1－5所示的陰極射線管，從電子槍C出來的電子經(jīng)過A、B間的電場(chǎng)加速后，水平射入長(zhǎng)度為L(zhǎng)的D、E平行板間，接著在熒光屏F中心出現(xiàn)熒光斑，若在D、E間加上方向向下，場(chǎng)強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)，電子將向上偏轉(zhuǎn)；如果再利用通電線圈在D、E電場(chǎng)區(qū)加上一垂直紙面的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)(圖中未畫)熒光斑恰好回到熒光屏中心．接著再去掉電場(chǎng)，電子向下偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)角為θ，試解決下列問題：132024/4/1【例2】1897年，物理學(xué)家湯姆孫正式測(cè)定了電子的比荷，打圖2－1－5(1)說明圖中磁場(chǎng)沿什么方向．(2)根據(jù)L、E、B和θ，求出電子的比荷．142024/4/1圖2－1－5142024/3/31152024/4/1152024/3/31借題發(fā)揮

(1)比荷的測(cè)定問題只是帶電粒子在磁場(chǎng)和電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的一類典型例子，這種方法可以推廣到帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，求其他相關(guān)的問題．(2)解決帶電粒子在電磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的問題時(shí)要注意以下幾點(diǎn)：①帶電粒子的帶電性質(zhì)．②正確描