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(完整版)18.1电子的发现课件

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18.1 电子的发现

18.1 电子的发现
8
阴极射线的本质
一种认为阴极射线是电磁辐射 一种认为阴极射线是带电微粒
思考与讨论：
1.怎么设计实验探究阴极射线是否带电？ 2.根据带电粒子在电、磁场中的运动规律， 哪些方法可以判断运动的带电粒子所带电荷 的正负号？
实验验证
英国物理学家J.J.汤姆孙自1890年起开始研究，对阴极射 线进行了一系列的实验研究。他认为阴极射线是带电粒子流。
的速度大小为v，下面说法正确的是：( ) D
A、如果A、K间距离减半，电压U、不变，则离开时速率变 为2v B、如果A、K间距离减半，电压U、不变，则离开时速率变 为v/2 C、如果A、K间距离不变，电压U减半，则离开时速率变为 2v D、如果A、K间距离不变，电压U减半，则离开时速率变为 0.707v
汤姆孙的气体放电管的示意图
K
3.由于金属板D1、D2间的距离是已知的，两板 间的电压是可测量的，所以两板间的电场强度E 也是已知量。磁感应强度B可以由电流的大小算 出，同样按已知量处理。
汤姆孙的气体放电管的示意图
K
4. 如果去掉D1、D2间的电场E，只保留磁场B， 磁场方向与射线运动方向垂直。阴极射线在有 磁场的区域将会形成一个半径为r的圆弧(r可以 通过P3的位置算出)
(1)求打在荧光屏O点的电子速度的大小． (2)推导出电子的比荷的表达式．
解析：(1)当电子受到的电场力与洛伦兹力平衡时，
电子做匀速直线运动，亮点重新回到中心O点，设电子的
速度为v，则evB＝eE，得：v＝ E B
，即v＝BUb .
(2)当极板间仅有偏转电场时，电子以速度v进入后，竖直
方向做匀加速运动，加速度为a＝ eU . mb
A
K
U
课后思考

物理选修3-5 18.1电子的发现 (共21张PPT)[优秀课件][优秀课件]

物理选修3-5 18.1电子的发现 (共21张PPT)[优秀课件][优秀课件]
19世纪末，在对气体放电现象的研究中，科学家发 现了电子。从而得出：原子是可以分割的，是由更小 的微粒组成的。
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。
1876 年德国物理学家戈德斯坦认为管壁上的荧光是由 于玻璃受到的阴极发出的某种射线的撞击而引起的，并把 这种未知射线称之为阴极射线。
q E cos
m
B2L
汤姆生发现，用不同材料的阴极和不同的方法做 实验，所得比荷的数值是相等的。这说明，这种粒子 是构成各种物质的共有成分。由实验测得的阴极射线 粒子的比荷是氢离子比荷的近两千倍。若这种粒子的 电荷量与氢离子的电荷量相同，则其质量约为氢离子 质量的近两千分之一。汤姆孙后续的实验粗略测出了 这种粒子的电荷量确实与氢离子的电荷量差别不大， 证明了他当初的猜测是正确的。后来，物理学家把新 发现的这种组成阴极射线的粒子称之为电子。
屏
L
D
幕
m q v0
P1
y
P2
屏
L
D
幕
m q v0
P1
θ
y
P2
tan
vy vx
at v0
qEL mv02
且
v0
E B
又因为：
tan
D
y
L
2
化简得： q m
(D
Ey L)B2L
2
方法二：利用磁场使带电的阴极射线发生偏转， 能否根据磁场的特点和带电粒子在磁场中的运动规律 来计算阴极射线的比荷？
屏
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。
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。
英国物理学家汤姆孙在研究阴极射线时发现了电子。 实验装置如图所示：

18.1电子的发现

18.1电子的发现
物理选修3-5 第十八章 原子的结构
第一节 电子的发现
学习目标：
1.知道阴极射线是由电子组成的，电 子是原子的组成部分，是比原子更 基本的物质单元。
2.体会电子的发现过程中蕴含的科学 方法。
3.知道电荷是量子化的。
汤姆生的伟大发现
汤姆生发现电子之前人们认为原子是组成 物体的最小微粒,是不可再分的.汤姆生对阴 极射线等现象的研究中发现了电子,线 D2
（2）A、B只让水平运动的阴极射线通过
（3质）D1、D2之间加电场或磁场检测阴极射线是否带电和带电性
（4）荧光屏显示阴极射线到达的位置，对阴极射线的偏转做定 量的测定
一、运动分析
实验过程中阴极射线是在哪几种条件下通过金属板 D的1作、D用2？的做？什在么这性几质种的条运件动下？，阴极射线受到几个力 1、未加电场和磁场时，
进一步拓展研究对象：用不同的材料做阴极做 实验，光电效应、热离子发射效应、射线（研究 对象普遍化）。
实验结论：电子是原子的组成部分，是比原子 更基本的物质单元。
1910年美国物理学家密立根利用油滴实验第一次较 为精确测量出电子电荷量
密立根通过实验发现， 电子电荷是基本的带电单位——元电荷e 电荷是量子化的。即任何电荷只能是e的整数倍。
阴极射线管
阴极射线
在一个抽成真空的玻璃管内有阴、阳两极，当 两极间加上一定的电压时，阴极便发出一种射线， 这种射线叫做阴极射线。
阴极射线是低压气体放电过程中出现的一种奇 特现象，德国物理学家J.普里克在1858年利用低压 气体放电管研究气体放电时发现的。它是从低压气 体放电管阴极发出一种射线。
一、探索阴极射线
E, 在垂直电场的方向上加一磁场B, 调节电场和磁场的 强度, 使 qvB=qE ，可以测出速度大小： v E

18.1 电子的发现 课件(人教版选修35)

18.1 电子的发现 课件(人教版选修35)

密立根测量出电子的电量
e 1.60221019C
根据荷质比，可以精确地计算出电子 的质量
m 9.1094 10 31kg
阴极射线究竟是什么？汤姆生如何测定阴极 射线的电荷？
汤姆生如何测定出粒子的荷质比？
让带电粒子垂直射入匀强磁场，如果仅受磁 场力作用，将做匀速圆周运动，洛仑兹力提
供向心力： v2 m evB r
汤姆生如何测定出粒子速度v和半径r？
1、让粒子垂直射入正交的电磁场做匀速直
线运动：
v E B
2、让粒子垂直射入匀强电场仅受电场力作
人教版选修3-5
第十八章 原子结构
第1节 电子的发现
一、阴极射线
汤姆生的伟大发现
汤姆生发现电子之前人们认为原子是组成物体的最小微粒， 是不可再分的。汤姆生对阴极射线等现象的研究中发现了 电子，从而敲开了原子的大门。
探索阴极射线
1858年德国的科学家普里克（J.Plucker， 1801——1868）发现了阴极射线。
15、一年之计，莫如树谷；十年之计，莫如树木；终身之计，莫如树人。2021年9月下午3时30分21.9.1715:30September 17, 2021
16、教学的目的是培养学生自己学习，自己研究，用自己的头脑来想，用自己的眼睛看，用自己的手来做这种精神。2021年9月17日星期五3时30分36秒15:30:3617 September 2021
13、He who seize the right moment, is the right man.谁把握机遇，谁就心想事成。21.9.1721.9.1715:30:3615:30:36September 17, 2021
14、谁要是自己还没有发展培养和教育好，他就不能发展培养和教育别人。2021年9月17日星期五下午3时30分36秒15:30:3621.9.17
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小、方向合适的磁场。
垂直纸面向外
这个磁场的方向是？
写出此时每个阴极射线微粒（质量为m，速度为 v）
受到的洛仑兹力和电场力。你能求出阴极射线
的速度v的表达式吗？ F Eq 则 Eq qv B
F qvB
v E B
汤姆孙的气体放电管的示意图
• 3的.由电于压金是属可板测D量1、的D，2 所间以的两距板离间是的已电知场的强，度两E板也间 是已知量，E?。磁感应强度B可以由电流的大小 算出，同样按已知量处理。
1897年，汤姆孙得出阴极射线的本质是带负电的粒子流 并求出了这种粒子的比荷。
问题：当汤姆孙在测定比荷实验时发现，用不同材料的阴极做实 验，所发出射线的粒子都有相同的比荷，这表明什么？
这说明不同物质都能发射这种带电粒子，它是构成各种物 质的共有成分。
3、实验结论分析
荷质比约为质子（氢离子）比荷的2000倍。是 电荷比质子大？还是质量比质子小？
汤姆孙猜这测可：能表示阴极射线粒子电荷量的大小 与一个氢离子一样，而质量比氢离子小得多。
证实汤：姆孙测得了这种粒子的电荷量与氢离子电
荷量大致相同，由此可以看出他当初的猜测是正 确的。后来阴极射线的粒子被称为电子
4、扩展：电子
进一步拓展研究对象：用不同的材料做成的阴 极做实验，做光电效应实验、热离子发射效应实 验、β射线（研究对象普遍化）。
结论电： 子是原子的组成部分，是比原子 更基本的物质单元。
美国科学家密立根又精确地测定了电子的电量：
e=1.6022×10－19 C 并得出电荷的量子化
根据荷质比，可以精确地计算出电子的质量为：
m=9.1094×10－31 kg
质子质量与电子质量的比值： mp 1836 me
在科学研究中只做实验是不够 的，创造性的发现需要深刻的洞察 力。
物理选修3-5 第十八章 原子的结构
第一节 电子的发现
一、阴极射线实验
K
A
8
早在1858年，德国物理学家_普__吕__克___尔利用低压气体 放电管研究气体放电时发现一种奇特的现象 __玻__璃__壁__上__淡__淡__的__荧__光_及__管__中__物__体__在__玻。璃壁的上影
1876年德国物理学家_____戈_德__斯__坦__研究后命名为 _____阴_极__射__线__
1、实验验证
英国物理学家J.J.汤姆孙自1890年起开始研究，对阴极射线进 行了一系列的实验研究。他认为阴极射线是带电粒子流。
汤姆孙的气体__放_电__管_源自的示意图在真空度高的放电管中，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来说，粒子还可 能来自管中的气体。
带电粒子的电荷量与其质量之比——比荷q/m，是 一个重要的物理量。根据带电粒子在电场和磁场中受 力的情况，可以得出组成阴极射线的微粒的比荷。建 议你依照下面的提示自己算一算。
EU d
汤姆孙的气体放电管的示意图
4. 如果去掉D1、D2间的电场E，只保留磁场B， 磁场方向与射线运动方向垂直。阴极射线在有 磁场的区域将会形成一个半径为r的圆弧(r可以 通过P3的位置算出) 。此时，组成阴极射线的粒 子做圆周运动的向心力就是_洛_伦__兹_力_力。
qvB mv 2 r
2、实验结论 q E U m B2r B2rd
汤姆孙的气体__放_电__管__的示意图
• 1. 当金属板D1、D2之间未加电场时，射线不偏转，
射在屏上P1点。施加电场E之后，射线发生偏转并
射到屏上P2处。由此可以推断阴极射线带有什么
性质的电荷？
负电
汤姆孙的气体放电管的示意图
•2. 如果要抵消阴极射线的偏转，使它从P2点回到
P1，需要在两块金属板之间的区域再施加一个大
二、阴极射线的本质
一种认为阴极射线像X射线一样是电磁辐射
一种认为阴极射线是带电微粒
思考1：电磁辐射和带电微粒最大的区别是什么？ 是否带有电荷
思考2：根据带电粒子在电磁场中的运动规律，你 知道哪些方法可以判断运动的带电粒子所带电荷 的正负号？
1、带电粒子在电场中运动轨迹 2、当电带电粒子垂直入射磁场时，可根据 偏转方 向。