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原子的核式结构模型教学过程设计：过程教学内容教师活动学生活动（一创设情境出示一只鸡蛋。
设问：用什么办法能知道这只鸡蛋的蛋壳里面有些什么呢？问：如果不打开它，但又想知道这里面是什么，还有什么办法呢？这个现象出乎学生预料，引发学生提出新的假设和猜想：有的说这是只空鸡蛋，有的说是半空的鸡蛋……同时也提出验证猜想是否成立的方案。
引导学生归纳：待学生讨论并提出各种实验方案后，教师演示实验：将鸡蛋放进盛有清水的烧杯中，鸡蛋漂浮在水面上。
教师将鸡蛋打开：鸡蛋里面是空的！对鸡蛋的探究，给了我们什么启示？学生可能回答：把它打碎！学生讨论，提出实验方案：透视、摇晃、旋转、称量等等。
引导学生思考：刚才我们“探索鸡蛋里面是什么”的思维过程。
引入新课一、回顾原子模型的科学探索历程1.汤姆孙原子模型的提出：19世纪末，汤姆孙通过实验发现了电子，并知道电子是原子的组成部分。
由于电子带负电的,而原子呈中性的,因此推断出原子中还有带正电的物质。
那么这两种物质是怎样构成原子的呢？当时，无法直接通过实验探测原子内部的奥秘，汤姆孙根据经典力学的理论，在发现电子后对原子结构作了猜想，提出了一种原子模型“汤姆孙原子模型——葡萄干面包模型”。
2.汤姆孙原子模型遇到的困难：一种物理模型是否成立，必须经过实验验证。
汤姆孙原子模型提出后不久，人们发现研究物质结构的新方法，汤姆孙原教师点明：一百年前，科学家们探索原子结构就是这样的科学思维方法。
[计算机动画模拟]汤姆孙原子模型——葡萄干面包模型。
请同学们回顾汤姆孙原子模型的结构特点，并大致画出汤姆孙原子模型示意图。
引导学生阅读课本P28第一、二段并我们经历了这样一个探究过程：提出问题——观察物理现象——猜想与假设——构建物理模型——实验验证——分析与论证——得出结论子模型在解释新的实验现象遇到了困难。
德国实验物理学家勒纳德1903年所做的电子束穿过金属箔的实验显示，高速电子很容易穿过金属中的原子，看来原子不是一个正电荷均匀分布的实心球体。
第二章原子结构一、电子的发现教学目标1、了解人类认识物质组成的一个重要历史过程——电子的发现2、知道如何确定阴极射线粒子流的电荷的性质，知道如何确定电子的电荷量和质量，知道电子质量和电荷量的大小重点难点重点：阴极射线的研究、电子发现过程蕴含的科学方法难点：汤姆孙发现电子的理论推导设计思想本节由阴极射线和电子的发现两部分内容。
重点是电子的发现过程蕴含的科学方法。
首先通过实验说明阴极射线的存在，然后介绍英国物理学家J.J汤姆孙的两个实验来确定射线的带电性质，最后通过比荷的测定确认电子是原子的组成部分，原子并不是组成物质的最小微粒。
设计时注重物理史实的介绍和研究，突出前人研究的思路和方法。
但由于条件的限制，几乎不可能在课堂上还原相关的实验。
但教师应当通过适当的方式帮助学生理解实验的原理和方法，训练学生科学的思维品质。
教学资源多媒体课件教学设计【课堂引入】很早以来，人们一直认为构成物质的最小粒子是原子，原子是一种不可再分割的粒子。
这种认识一直统治了人类思想近两千年。
直到19世纪末，科学家对实验中的阴极射线深入研究时，发现了电子，使人类对微观世界有了新的认识。
电子的发现是19世纪末、20世纪初物理学三大发现之一。
【课堂学习】学习活动一：阴极射线的研究问题一：射线从何而来的？气体分子在高压电场下可以发生电离，使本来不带电的空气分子变成具有等量正、负电荷的带电粒子，使不导电的空气变成导体。
史料：1858年德国物理学家普吕克尔较早发现了气体导电时的辉光放电现象。
德国物理学家戈德斯坦研究辉光放电现象时认为这是从阴极发出的某种射线引起的。
所以他把这种未知射线称之为阴极射线。
问题二：射线是粒子还是电磁波？带电吗？对于阴极射线的本质，有大量的科学家作出大量的科学研究，主要形成了两种观点。
（1）电磁波说：代表人物，赫兹。
认为这种射线的本质是一种电磁波的传播过程。
（2）粒子说：代表人物，汤姆孙。
认为这种射线的本质是一种高速粒子流。
1．电子学习目标知识脉络1.知道阴极射线的概念，了解汤姆孙对阴极射线的研究方法及电子发现的意义．(重点)2.知道比荷的概念，知道电子是原子的组成部分．(重点)3.知道电子的电荷量的测量方法——密立根油滴实验，知道电子的电荷量．(重点)带负电的微粒[先填空]1．阴极射线的射线，称为阴极射线．荧光发出撞击到玻璃壁上产生阴极由2．汤姆孙实验结论的粒子流．负电中产生偏转，说明阴极射线是带电场和磁场实验表明：阴极射线在[再判断]1．阴极射线是由真空玻璃管中的感应圈发出的．(×)2．阴极射线撞击玻璃管壁会发出荧光．(√)3．阴极射线在真空中沿直线传播．(√)[后思考]产生阴极射线的玻璃管为什么是真空的？【提示】在高度真空的放电管中，阴极射线中的粒子主要来自阴极，对于真空度不高的放电管，粒子还有可能来自管中的气体，为了使射线主要来自阴极，一定要把玻璃管抽成真空．1．阴极射线带电性质的判断方法(1)方法一：在阴极射线所经区域加磁场，根据射线的偏转情况确定其带电的性质．(2)方法二：在阴极射线所经区域加一电场，根据射线的偏转情况确定其带电的性质．2．结论根据阴极射线在磁场中和电场中的偏转情况，判断出阴极射线是带负电的粒子流．1．如图211所示，在阴极射线管正下方平行放置一根通有足够强直流电流的长直导线，且导线中电流方向水平向右，则阴极射线将会向________偏转．图211【解析】阴极射线方向水平向右，说明其等效电流的方向水平向左，与导线中的电流方向相反，由左手定则，两者相互排斥，阴极射线向上偏转．【答案】上2．如图212是电子射线管示意图．接通电源后，电子射线由阴极沿x轴方向射出，在荧光屏上会看到一条亮线．要使荧光屏上的亮线向下(z轴负方向)偏转，可采用加磁场或电场的方法.【导学号：11010016】图212若加一磁场，磁场方向沿________方向，若加一电场，电场方向沿________方向．【解析】若加磁场，由左手定则可判定其方向应沿y轴正方向；若加电场，根据受力情况可知其方向应沿z轴正方向．【答案】y轴正z轴正注意阴极射线电子从电源的负极射出，用左手定则判断其受力方向时四指的指向和射线的运动方向相反.微 粒 比 荷 及 电 子 电 荷 量 的 测 定 元 电 荷[先填空] 1．比荷(荷质比)1 000之比称为比荷，又称荷质比．电子的比荷是氢离子的质量与电荷量带电粒子的1/1 000.，而质量不到氢原子的相同多倍，电子的电荷量与氢离子的电荷量 2．发现电子的意义是可分的，原子不是物原子是原子的组成部分，电子的发现使人们认识到电子证明了质不可分割的最小单元． 3．电子的电荷量e代值为得出，电子电荷的现油滴实验通过著名的密立根年由1913电子电荷量：(1).C _19－1.602×10＝ ．的整数倍e 电荷量是量子化的，即任何带电体的电荷只能是(2) [再判断] 1．阴极射线实际上是高速运动的电子流．(√) 2．电子的电荷量是汤姆孙首先精确测定的．(×)3．带电体的电荷量可以是任意值．(×)[后思考] 为两正对平行金属板．请2M 、1M 所示，为测定电子比荷的实验装置，其中213如图思考下列问题？图2131．电子在两平行金属板间的运动轨迹是什么形状？【提示】 抛物线．2．电子飞出金属板间后到荧光屏P 的过程中的运动轨迹是什么形状？【提示】 一条直线．之间沿水平方向做直线运动，所加的磁场应为什么方向？2M 、1M ．要使电子在3 【提示】 垂直于纸面向外．1．电子比荷(或电荷量)的测定方法根据电场、磁场对电子的偏转测量比荷(或电荷量)，可按以下方法：甲(1)让电子通过正交的电磁场，如图214甲所示，让其做匀速直线运动，根据二力平.EB＝v 得到电子的运动速度)qE ＝Bqv (电F ＝洛F衡，即乙 图214(2)在其他条件不变的情况下，撤去电场，如图214乙所示，保留磁场让电子在磁场，根据轨迹偏转情况，由几何知识求出其半mv2r＝Bqv 中运动，由洛伦兹力提供向心力，即.EB2r＝v Br ＝q m 得v2r m ＝qvB ，则由r 径 2．密立根油滴实验(1)装置密立根实验的装置如图215所示．图215①两块水平放置的平行金属板A 、B 与电源相接，使上板带正电，下板带负电．油滴从喷雾器喷出后，经上面金属板中间的小孔，落到两板之间的匀强电场中．②大多数油滴在经过喷雾器喷嘴时，因摩擦而带负电，油滴在电场力、重力和空气阻力的作用下下降．观察者可在强光照射下，借助显微镜进行观察．(2)方法①两板间的电势差、两板间的距离都可以直接测得，从而确定极板间的电场强度E .但是由于油滴太小，其质量很难直接测出．密立根通过测量油滴在空气中下落的终极速度来测量油滴的质量．没加电场时，由于空气的黏性，油滴所受的重力大小很快就等于空气给.1v 油滴的摩擦力而使油滴匀速下落，可测得速度匀速运动时，油2v 再加一足够强的电场，使油滴做竖直向上的运动，在油滴以速度②滴所受的静电力与重力、阻力平衡．根据空气阻力遵循的规律，即可求得油滴所带的电荷量．(3)结论带电油滴的电荷量都等于某个最小电荷量的整数倍，从而证实了电荷是量子化的，并求得了其最小值即电子所带的电荷量e .3．关于电荷的电荷量下列说法正确的是( ) A ．电子的电荷量是由密立根油滴实验测得的B ．物体所带电荷量可以是任意值C 19－1.6×10．物体所带电荷量最小值为C D ．物体所带的电荷量都是元电荷的整数倍E ．电子就是元电荷荷量，并提出了电C 19－1.6×10密立根的油滴实验测出了电子的电荷量为 【解析】子化的观点，因而A 对，B 错，C 对；任何物体的电荷量都是e 的整数倍，故D 对，E 错．【答案】 ACD4．密立根油滴实验进一步证实了电子的存在，揭示了电荷的非连续性．如图216所示是密立根油滴实验的原理示意图，设小油滴的质量为m ，调节两极板间的电势差U ，当小油滴悬浮不动时，测出两极板间的距离为d .则可求出小油滴的电荷量q ＝________.图216.mgdU ＝q ，解得U d q ＝mg 由平衡条件得 【解析】 mgdU【答案】 5．如图217所示为汤姆孙用来测定电子比荷的装置．当极板P 和P ′间不加偏转电压时，电子束打在荧光屏的中心O 点处，形成一个亮点；加上偏转电压U 后，亮点偏离到O ′点，O ′点到O 点的竖直距离为d ，水平距离可忽略不计；此时在P 与P ′之间的区域里再加上一个方向垂直于纸面向里的匀强磁场，调节磁感应强度，当其大小为B 时，亮点重.2L ，极板右端到荧光屏的距离为b ，极板间距为1L 点．已知极板水平方向长度为O 新回到 【导学号：11010017】图217(1)求打在荧光屏O 点的电子速度的大小；(2)推导出电子比荷的表达式．U b＝Ee ＝Bev 电子在正交的匀强电场和匀强磁场中做匀速直线运动，有(1) 【解析】UBb＝v ，得e .UBb 点的电子速度的大小为O 即打到荧光屏 可得L2v·L1v Ue bm ＋2⎝ ⎛⎭⎪⎫L1v Ue bm 12＝d 由(2)em.2dU B2bL1L1＋2L2＝2dbv2UL1L1＋2L2＝ 2dUB2bL1L1＋2L2(2)U Bb (1) 【答案】巧妙运用电磁场测定电子比荷(1)当电子在复合场中做匀速直线运动时，qE ＝qvB ，可以测出电子速度的大小．(2)电子在荧光屏上的落点到屏中心的距离等于电子在电场中的偏转位移与电子出电场到屏之间的倾斜直线运动偏转位移的和．。
第1节电子的发现教学目标（一）知识与技能：1、了解人类认识物质组成的一个重要历史过程——电子的发现；2、知道如何确定阴极射线粒子流的电荷的性质，知道如何确定电子的电荷量和质量，知道电子质量和电荷量的大小。
（二）过程与方法：培养学生分析和解决问题的能力，初步了解原子不是最小不可分割的粒子。
（三）情感、态度与价值观：理解人类对原子的认识和研究经历了一个十分漫长的过程，这一过程也是辩证发展的过程，根据事实建立学说，发展学说，或是决定学说的取舍，发现新的事实，再建立新的学说。
人类就是这样通过光的行为，经过分析和研究，逐渐认识原子的。
重点难点重点：阴极射线的研究、电子发现过程蕴含的科学方法难点：汤姆孙发现电子的理论推导设计思想本节由阴极射线和电子的发现两部分内容。
重点是电子的发现过程蕴含的科学方法。
首先通过实验说明阴极射线的存在，然后介绍英国物理学家J.J汤姆孙的两个实验来确定射线的带电性质，最后通过比荷的测定确认电子是原子的组成部分，原子并不是组成物质的最小微粒。
设计时注重物理史实的介绍和研究，突出前人研究的思路和方法。
但由于条件的限制，几乎不可能在课堂上还原相关的实验。
但教师应当通过适当的方式帮助学生理解实验的原理和方法，训练学生科学的思维品质。
教学方法：提问、实验演示、讨论等。
教学资源多媒体课件教学设计【课堂引入】物质是由什么构成的？很早以来，人们一直认为构成物质的最小粒子是原子，原子是一种不可再分割的粒子。
这种认识一直统治了人类思想近两千年。
直到19世纪末，科学家对实验中的阴极射线深入研究时，发现了电子，使人类对微观世界有了新的认识。
电子的发现是19世纪末、20世纪初物理学三大发现之一。
【课堂学习】（一）：带负电的微粒问题一：射线从何而来的？气体分子在高压电场下可以发生电离，使本来不带电的空气分子变成具有等量正、负电荷的带电粒子，使不导电的空气变成导体。
史料：1858年德国物理学家普吕克尔较早发现了气体导电时的辉光放电现象。
2018-2019学年高中物理课时自测当堂达标第二章原子结构2.1 电子教科版选修3-5编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（2018-2019学年高中物理课时自测当堂达标第二章原子结构2.1 电子教科版选修3-5）的内容能够给您的工作和学习带来便利。
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2。
1 电子课时自测·当堂达标1.关于阴极射线的实质,下列说法正确的是( )A。
阴极射线实质是氢原子B。
阴极射线实质是电磁波C.阴极射线实质是电子D。
阴极射线实质是X射线【解析】选C。
阴极射线是原子受激发射出的电子，关于阴极射线是电磁波、X射线都是在研究阴极射线过程中的一些假设，是错误的.2。
(多选)关于电荷量，下列说法正确的是（）A。
物体所带电荷量可以是任意值B.物体所带电荷量只能是某些特定值C。
物体所带电荷量的最小值为1.6×10-19CD.一个物体带1.6×10-9C的正电荷，这是它失去了1。
0×1010个电子的缘故【解析】选B、C、D。
电荷量是量子化的，即物体的带电量只能是最小电荷量的整数倍，这一电荷量是1.6×10—19C,A错误，B和C正确；物体带正电,是由于它失去了带负电的电子,D正确。
3.（多选）1897年英国物理学家汤姆孙发现了电子并被称为“电子之父”，下列关于电子的说法正确的是( )A.汤姆孙通过阴极射线在电场和磁场中的运动得出了阴极射线是带负电的粒子的结论，并求出了阴极射线的比荷B.汤姆孙通过光电效应的研究，发现了电子C。
1．电子
[先填空]
1．阴极射线
由阴极发出撞击到玻璃壁上产生荧光的射线，称为阴极射线．
2．汤姆孙实验结论
实验表明：阴极射线在磁场和电场中产生偏转，说明阴极射线是带负电的粒子流．[再判断]
1．阴极射线是由真空玻璃管中的感应圈发出的．(×)
2．阴极射线撞击玻璃管壁会发出荧光．(√)
3．阴极射线在真空中沿直线传播．(√)
[后思考]
产生阴极射线的玻璃管为什么是真空的？
【提示】在高度真空的放电管中，阴极射线中的粒子主要来自阴极，对于真空度不高的放电管，粒子还有可能来自管中的气体，为了使射线主要来自阴极，一定要把玻璃管抽成
真空．
1．阴极射线带电性质的判断方法
(1)方法一：在阴极射线所经区域加磁场，根据射线的偏转情况确定其带电的性质．
(2)方法二：在阴极射线所经区域加一电场，根据射线的偏转情况确定其带电的性质．
2．结论
根据阴极射线在磁场中和电场中的偏转情况，判断出阴极射线是带负电的粒子流．
1．如图211所示，在阴极射线管正下方平行放置一根通有足够强直流电流的长直导线，且导线中电流方向水平向右，则阴极射线将会向________偏转．
图211
【解析】阴极射线方向水平向右，说明其等效电流的方向水平向左，与导线中的电流方向相反，由左手定则，两者相互排斥，阴极射线向上偏转．
【答案】上
2．如图212是电子射线管示意图．接通电源后，电子射线由阴极沿x轴方向射出，在荧光屏上会看到一条亮线．要使荧光屏上的亮线向下(z轴负方向)偏转，可采用加磁场或电场的方法.
【导学号：11010016】
图212
若加一磁场，磁场方向沿________方向，若加一电场，电场方向沿________方向．【解析】若加磁场，由左手定则可判定其方向应沿y轴正方向；若加电场，根据受力情况可知其方向应沿z轴正方向．
【答案】y轴正z轴正
注意阴极射线电子从电源的负极射出，用左手定则判断其受力方向时四指的指向和射线的运动方向相反.
[先填空]
1．比荷(荷质比)
带电粒子的电荷量与质量之比称为比荷，又称荷质比．电子的比荷是氢离子的 1 000多倍，电子的电荷量与氢离子的电荷量相同，而质量不到氢原子的1/1 000.
2．发现电子的意义
证明了电子是原子的组成部分，电子的发现使人们认识到原子是可分的，原子不是物质不可分割的最小单元．
3．电子的电荷量
(1)电子电荷量：1913年由密立根通过著名的e ＝1.602×10－19_C.
(2)电荷量是量子化的，即任何带电体的电荷只能是e的整数倍．
[再判断]
1．阴极射线实际上是高速运动的电子流．(√)
2．电子的电荷量是汤姆孙首先精确测定的．(×)
3．带电体的电荷量可以是任意值．(×)
[后思考]
如图213所示，为测定电子比荷的实验装置，其中M1、M2为两正对平行金属板．请思考下列问题？
图213
1．电子在两平行金属板间的运动轨迹是什么形状？
【提示】抛物线．
2．电子飞出金属板间后到荧光屏P的过程中的运动轨迹是什么形状？
【提示】一条直线．
3．要使电子在M1、M2之间沿水平方向做直线运动，所加的磁场应为什么方向？
【提示】垂直于纸面向外．
1．电子比荷(或电荷量)的测定方法
根据电场、磁场对电子的偏转测量比荷(或电荷量)，可按以下方法：
甲
(1)让电子通过正交的电磁场，如图214甲所示，让其做匀速直线运动，根据二力平衡，即F 洛＝F 电(Bqv ＝qE )得到电子的运动速度v ＝E B
.
乙 图214
(2)在其他条件不变的情况下，撤去电场，如图214乙所示，保留磁场让电子在磁场
中运动，由洛伦兹力提供向心力，即Bqv ＝mv 2
r ，根据轨迹偏转情况，由几何知识求出其半径
r ，则由qvB ＝m v 2r 得q m ＝v Br ＝E
B 2r
.
2．密立根油滴实验 (1)装置
密立根实验的装置如图215所示．
图215
①两块水平放置的平行金属板A 、B 与电源相接，使上板带正电，下板带负电．油滴从喷雾器喷出后，经上面金属板中间的小孔，落到两板之间的匀强电场中．
②大多数油滴在经过喷雾器喷嘴时，因摩擦而带负电，油滴在电场力、重力和空气阻力的作用下下降．观察者可在强光照射下，借助显微镜进行观察．
(2)方法
①两板间的电势差、两板间的距离都可以直接测得，从而确定极板间的电场强度E .但是由于油滴太小，其质量很难直接测出．密立根通过测量油滴在空气中下落的终极速度来测量油滴的质量．没加电场时，由于空气的黏性，油滴所受的重力大小很快就等于空气给油滴的摩擦力而使油滴匀速下落，可测得速度v 1.
②再加一足够强的电场，使油滴做竖直向上的运动，在油滴以速度v 2匀速运动时，油
滴所受的静电力与重力、阻力平衡．根据空气阻力遵循的规律，即可求得油滴所带的电荷量．
(3)结论
带电油滴的电荷量都等于某个最小电荷量的整数倍，从而证实了电荷是量子化的，并求得了其最小值即电子所带的电荷量e .
3．关于电荷的电荷量下列说法正确的是( ) A ．电子的电荷量是由密立根油滴实验测得的 B ．物体所带电荷量可以是任意值 C ．物体所带电荷量最小值为1.6×10
－19
C
D ．物体所带的电荷量都是元电荷的整数倍
E ．电子就是元电荷
【解析】 密立根的油滴实验测出了电子的电荷量为1.6×10
－19
C ，并提出了电荷量子
化的观点，因而A 对，B 错，C 对；任何物体的电荷量都是e 的整数倍，故D 对，E 错．
【答案】 ACD
4．密立根油滴实验进一步证实了电子的存在，揭示了电荷的非连续性．如图216所示是密立根油滴实验的原理示意图，设小油滴的质量为m ，调节两极板间的电势差U ，当小油滴悬浮不动时，测出两极板间的距离为d .则可求出小油滴的电荷量q ＝________.
图216
【解析】 由平衡条件得mg ＝q U
d ，解得q ＝mgd U
. 【答案】
mgd U
5．如图217所示为汤姆孙用来测定电子比荷的装置．当极板P 和P ′间不加偏转电压时，电子束打在荧光屏的中心O 点处，形成一个亮点；加上偏转电压U 后，亮点偏离到O ′点，O ′点到O 点的竖直距离为d ，水平距离可忽略不计；此时在P 与P ′之间的区域里再加上一个方向垂直于纸面向里的匀强磁场，调节磁感应强度，当其大小为B 时，亮点重新回到
O 点．已知极板水平方向长度为L 1，极板间距为b ，极板右端到荧光屏的距离为L 2.
【导学号：11010017】
图217
(1)求打在荧光屏O 点的电子速度的大小； (2)推导出电子比荷的表达式．
【解析】 (1)电子在正交的匀强电场和匀强磁场中做匀速直线运动，有Bev ＝Ee ＝U
b
e ，得v ＝U Bb
即打到荧光屏O 点的电子速度的大小为U Bb
. (2)由d ＝12Ue bm ⎝ ⎛⎭⎪⎫L 1v 2
＋Ue bm L 1v ·L 2
v
可得
e m ＝2dbv 2
UL 1L 1＋2L 2＝2dU B 2bL 1L 1＋2L 2
. 【答案】 (1)U Bb
(2)
2dU
B 2
bL
1
L 1＋2L 2
巧妙运用电磁场测定电子比荷
(1)当电子在复合场中做匀速直线运动时，qE ＝qvB ，可以测出电子速度的大小． (2)电子在荧光屏上的落点到屏中心的距离等于电子在电场中的偏转位移与电子出电场到屏之间的倾斜直线运动偏转位移的和．。
