高中物理 第十八章 原子结构 第一节 电子的发现学案 新人教版选修3-5

高中物理第十八章原子结构第一节电子的发现预习导航学
案新人教版选修3_5
预习导航
现代人已能“看到”原子的模样，而在没有
任何实验设施的过去，人们是怎样感知物质
的结构的呢？J.J.汤姆孙又是怎样发现电子
(1)实验装置：真空玻璃管、阴极、阳极和感应圈。

(2)实验现象：感应圈产生的高电压加在两极之间，玻璃管壁上发出荧光。

(3)阴极射线：荧光是由于玻璃受到阴极发出的某种射线的撞击而引起的，这种射线命名为阴极射线。

2．电子的发现
思考阴极射线的发现说明了什么？
提示：说明原子是可以再分的。

第十八章原子结构1 电子的发现·教学设计·【学习目标】1．知道阴极射线的组成，电子是原子的组成局部。

2．领悟电子发现过程中所包括的科学方法。

3．知道电荷是量子化的，意会电子的发现对揭穿原子结构的意义。

【重点难点】1．领悟电子发现过程中包括的科学方法。

2．电子电荷量确实定以及比荷确实定。

【课前预习】1．阴极射线〔 1〕在 ___________条件下，把气体分子中原来结合在一起的________电荷分开的过程叫气体的电离；（2〕阴极射线是x射线还是带电粒子流呢？假设是带电粒子流，显然可以由在电场或磁场中的 ______来确定。

2．电子的发现（1〕物理学家 __________在对阴极射线的研究中断定，阴极射线是带_______电的粒子流，并求出了它的比荷，确定了组成阴极射线的粒子是________，它是原子的组成局部；（2〕电子的电荷量是经过 ___________ 实验测定的，数值为e=______________，一个电子所带电荷量的数值也叫根本电荷，其他带电体的带电量是根本电荷的_________倍。

【预习检测】1．以以下图，一只阴极射线管，左侧不断有电子射出，假设在管的正下方放一通电直导线AB 时，发现射线径迹下偏，那么〔〕A．导线中的电流由A流向 BB．导线中的电流由B流向 AC．假设要使电子束的径迹往上偏，可以经过改变AB中的电流方向来实现D．电子束的径迹与AB中的电流方向没关××××××××2．以以下图，让一束均匀的阴极射线垂直穿过正交的电磁场，选择合适的磁感觉强度 B 和电场强度E，带电粒子将不发生偏转，尔后撤去电场，粒子将做匀速圆周运动，其半径为R，求阴极射线中带电粒子的比荷。

3．密立根油滴实验第一测出了元电荷的数值，其实验装置以以下图，油滴从喷雾器喷出，以某一速度进入水平旋转的平板之间。

课题电子的发现【课型】情景教学实验探究【课标要求】了解人类探究原子结构的历史以及有关经典实验【教材分析】将本节作为原子结构的第一个内容，是因为电子的发现拉开了人类认识原子内部结构的序幕，人们对微观世界的探索获得了第一个突破性进展。

在此后的三、四十年的时间内，人们对微观世界的探索捷报频传，迅速发现了微观世界的运动规律，谱写了物理科学的崭新篇章。

把“电子的发现”单列一节来处理，目的不仅是为教材后续关于原子结构的内容做准备和铺垫，还在于电子的发现本身在科学史以及科学方法论中的重要性。

本节知识内容主要分为阴极射线和电子的发现两个部分，而将重点放在情感目标的渗透上——电子发现过程蕴含的科学方法，以及科学家热爱科学、勇于创新的科学精神。

【学情分析】学生在初中阶段就已了解原子的基本结构，知道核外电子带负电，高中阶段在电磁场部分也经常接触电子模型，因此对于电子学生在知识上并不陌生，但对电子的发现过程，特别是电子发现过程中体现的研究方法以及对微观科学发展的意义了解较少，因此本课的重点不在知识和技能上，而是通过回顾电子发展的历史，以物理学史及物理研究方法为线索展开。

学生在学习磁场时已接触过阴极射线，但对其产生原理不太清楚，因此在本节内容的学习展开过程中有必要对阴极射线做更为详细的探究。

【教学目标】1、知识与技能知道阴极射线的产生原理，回顾带电粒子在电场、磁场中运动的相关知识2、过程与方法通过回顾电子发现的过程，了解微观粒子的研究方法，体会物理学从提出问题到实验论证的研究方法3、情感、态度、价值观认识电子的发现对物理学发展及社会发展的意义，了解科学家在面对已有经验和现实困扰的情况下，排除各种干扰因素，以敏锐的洞察力和思维创造性地展开科学探索的科学精神，从而产生对前人的崇敬之情，激发献身科学的探索激情。

【重、难点分析】重点：体会物理学的研究过程，体验勇于创新的科学精神，了解微观粒子的研究方法。

难点：从相关史实中提炼科学研究的各种要素【教学用具】带偏转电极的阴极射线管一只马蹄形磁铁一块高压电源两台学生低压电源一个激光源一个导线若干PPT课件一套【教学设计】为达成以上教学教育目标，作如下课堂设计1.课堂剧的设计——关于阴极射线是什么的争论为使学生充分了解电子的发现过程，设计了一个由关于阴极射线是什么的两个流派的争论的课堂剧，三组学生分别扮演赫兹、克鲁克斯、汤姆孙，以第一人称陈述他们各自对阴极射线的研究。

1 电子的发现1．知道阴极射线的产生及本质。

2．了解汤姆孙发现电子的研究方法及发现电子的意义。

现代人已能“看到”原子的模样，而在没有任何实验设施的过去，人们是怎样感知物质的结构的呢？汤姆孙又是怎样发现电子的呢？提示：人们靠思辨推测物质的构成，汤姆孙是在研究气体放电产生阴极射线的实验中发现电子的。

一、阴极射线1．通常情况下，气体是不导电的，但在强电场条件下，气体能够______而导电。

2．研究气体放电时，一般都用稀薄气体，导电时可以看到______放电现象。

3．在研究气体导电的玻璃管内有阴、阳两极，当两极间加一定电压时，阴极便发出一种射线，它碰到荧光物质使其能发光，这种射线为______射线。

二、电子的发现思考：阴极射线的发现说明了什么？答案：一、1.电离 2．辉光 3．阴极二、电场 比荷 负电 1.6× 10－19 C 氢离子 9.1×10－31kg 组成部分 基本 思考提示：说明原子是可以再分的。

1．阴极射线的产生将金属加热，让其温度变得很高，电子热运动加剧，电子热运动能量足够大时同样可以在金属表面逸出，这时我们再以这块金属作为阴极(负极)，在相距一定距离的地方设一个正极，逸出金属表面的电子可以在电场力作用下向阳极运动，形成电子束，形成的电子束即阴极射线。

2．用电场、磁场研究“阴极射线”的性质 (1)电性的确定：方法一：让阴极射线进入已知电场，由所受电场力方向确定带电的性质。

方法二：让阴极射线进入磁场，由所受洛伦兹力的方向，根据左手定则确定带电的性质。

(2)比荷的测定方法：①让粒子通过正交的电磁场，如图所示，让其做直线运动，根据二力平衡条件，即F 洛＝F 电(Bqv ＝qE )得到粒子的运动速度v ＝E B。

②在其他条件不变的情况下，撤去电场(如图所示)，保留磁场，让粒子只在磁场中运动，由洛伦兹力提供向心力即Bqv ＝mv 2R ，根据磁场情况和轨迹偏转情况，由几何知识求出其半径R 。

第一节电子的发现〔情景切入〕世界是物质的。

物质是绚丽多彩的：火红的太阳，蔚蓝的大海。

还有一些物质是肉眼无法感知到的。

物质是有结构的，组成物质的原子可以再分吗？它有什么样的结构呢？道尔顿、汤姆孙、卢瑟福、玻尔等物理学家心目中的原子是什么样的呢？学了本章内容，你就能回答以上问题了。

〔知识导航〕本章内容以人们认识微观世界的过程为线索，介绍了历史上著名的实验及根据实验得出的关于电子的发现、原子结构、原子光谱和激光的产生的基础知识。

本章内容可分为二个单元：第一单元(第1～2节)主要介绍了电子及原子结构的发现、发展过程。

第二单元(第3～4节)主要讲了氢原子光谱的实验规律及玻尔理论。

本章的重点是原子的核式结构及氢原子的能级跃迁。

本章的难点是人类研究微观世界的方法、原子的能级跃迁。

〔学法指导〕1．学习本章时要注意沿着历史的足迹，了解和认识人类发现电子、原子结构探索的过程，体会科学家研究问题的方法精髓：大胆猜想，设计实验检验的科学思维方法，了解原子结构理论在现代科学技术中的应用。

2．要理解α粒子散射实验，对α粒子散射实验的实验装置、怎样观察实验现象都要十分清楚。

可采用逆向思维，结合原子的核式结构模型来加深理解实验中绝大多数α粒子不发生偏转，少数α粒子发生较大角度偏转，极少数α粒子偏转角度超过90°的原因。

3．卢瑟福的核式结构模型与玻尔原子模型是两个重要的原子模型，知识它们的相同点在于带正电的核处在圆心上，电子绕核做经典的圆周运动。

不同点是玻尔引入了量子化，认为电子的轨道半径和能量值是不连续的。

4．结合能级图深刻理解氢原子能级跃迁问题，知道原子跃迁的条件是光子能量符合两个轨道之间的能量差。

知道电离是一种特殊的跃迁。

会结合能级图计算氢原子跃迁时释放或吸收光子的频率。

学习目标知识导图知识点1 阴极射线1．演示实验如图所示，真空玻璃管中K是金属板制成的__阴极__，接感应线圈的负极，A是金属环制成的__阳极__，接感应线圈的正极，接通电源后，感应线圈产生的__近万伏__的高电压加在两个电极之间。

1电子的发现2原子的核式结构模型[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，知道电子的电荷量和比荷.2.了解汤姆孙发现电子的研究方法及蕴含的科学思想，领会电子的发现对揭示原子结构的重大意义.3.知道α粒子散射实验的实验器材、实验原理和实验现象.4.知道卢瑟福的原子核式结构模型的主要内容，能说出原子核的数量级．一、阴极射线电子的发现[导学探究](1)在图1所示的演示实验中，K是金属板制成的阴极，A是金属环制成的阳极．K和A之间加上近万伏的高电压后，玻璃管壁上观察到什么现象？该现象说明了什么问题？图1答案玻璃管壁上观察到淡淡的荧光及管中物体在玻璃管壁上的影，这说明阴极能够发出某种射线，并且撞击玻璃引起荧光．(2)人们对阴极射线的本质的认识有两种观点，一种观点认为是电磁辐射，另一种观点认为是带电微粒，你认为应如何判断哪种观点正确？答案可以让阴极射线通过电场或磁场，若射线垂直于磁场方向通过磁场后发生了偏转，则该射线是由带电微粒组成的．[知识梳理]阴极射线及电子的发现(1)阴极射线科学家用真空度很高的真空管做放电实验时，发现真空管阴极发射出的一种射线，叫做阴极射线．(2)阴极射线的特点①在真空中沿直线传播；②碰到物体可使物体发出荧光．(3)电子的发现：汤姆孙让阴极射线分别通过电场或磁场，根据偏转情况，证明了它的本质是带负电的粒子流并求出了其比荷．(4)密立根通过著名的“油滴实验”精确地测出了电子电荷．电子电荷量一般取e＝1.6×10－19_C，电子质量m＝9.1×10－31_kg.e[即学即用]关于阴极射线的本质，下列说法正确的是()A．阴极射线本质是氢原子B．阴极射线本质是电磁波C．阴极射线本质是电子D．阴极射线本质是X射线答案 C解析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．二、α粒子散射实验[导学探究](1)什么是α粒子？(2)α粒子散射实验装置由几部分组成？实验过程是怎样的？(3)α粒子散射实验的实验现象是怎样的？(4)少数α粒子发生大角度散射的原因是什么？答案(1)α粒子(42He)是从放射性物质中发射出来的快速运动的粒子，实质是失去两个电子的氦原子核，带有两个单位的正电荷，质量为氢原子质量的4倍、电子质量的7 300倍．(2)实验装置：①α粒子源：钋放在带小孔的铅盒中，放射出高能α粒子，带两个单位的正电荷，质量为氢原子质量的4倍．②金箔：特点是金原子的质量大，且易延展成很薄的箔．③放大镜：能绕金箔在水平面内转动．④荧光屏：荧光屏装在放大镜上．⑤整个实验过程在真空中进行．金箔很薄，α粒子很容易穿过．实验过程：α粒子经过一条细通道，形成一束射线，打在很薄的金箔上，由于金原子中的带电粒子对α粒子有库仑力的作用，一些α粒子会改变原来的运动方向．带有放大镜的荧光屏可以沿图中虚线转动，以统计向不同方向散射的α粒子的数目．(3)α粒子散射实验的实验现象：绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但有少数α粒子发生了大角度偏转，偏转的角度甚至大于90°.(4)α粒子带正电，α粒子受原子中带正电的部分的排斥力发生了大角度散射．[知识梳理](1)α粒子散射实验装置由α粒子源、金箔、放大镜、荧光屏等几部分组成，实验时从α粒子源到荧光屏这段路程应处于真空中．(2)实验现象：绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但有少数α粒子发生了大角度偏转，偏转的角度甚至大于90°.(3)α粒子散射实验的结果用汤姆孙的“枣糕模型”无法解释．[即学即用](多选)关于α粒子的散射实验，下列说法正确的是()A．该实验在真空环境中进行B．带有荧光屏的显微镜可以在水平面内的不同方向上移动C．荧光屏上的闪光是散射α粒子打在荧光屏上形成的D．荧光屏只有正对α粒子源发出的射线方向上才有闪光E．α粒子穿过原子时，由于α粒子的质量比电子大得多，电子不可能使α粒子的运动方向发生明显的改变答案ABCE解析对于D项，考虑到有少数的α粒子因为靠近金原子核，受到斥力而改变了运动方向，故D错误；电子的质量很小，当和α粒子作用时，对α粒子运动的影响极其微小，E正确．三、原子的核式结构模型原子核的电荷与尺寸[导学探究](1)原子中的原子核所带电荷量有何特点？答案原子核带正电，所带电荷量与核外电子所带的电荷量相等．(2)核式结构模型是如何解释α粒子散射实验结果的？答案①由于原子核很小，大多数α粒子穿过金箔时都离核很远，受到的斥力很小，它们的运动几乎不受影响，几乎沿直线传播，不发生偏转．②只有极少数α粒子有机会与原子核接近，受到原子核较大的斥力而发生明显的偏转．[知识梳理]对原子核式结构及原子核的认识(1)卢瑟福的核式结构模型：1911年由卢瑟福提出，在原子中心有一个很小的核，叫原子核．它集中了全部的正电荷和几乎全部的质量，电子在核外空间运动．(2)原子核的电荷与尺度[即学即用](多选)关于原子核式结构理论，下列说法正确的是()A．是通过天然放射性现象得出来的B．原子的中心有个核，叫做原子核C．原子的正电荷均匀分布在整个原子中D．原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外旋转答案BD解析原子的核式结构理论是在α粒子散射实验的基础上提出的，A错；原子所带的正电荷都集中在一个很小的核里面，不是均匀分布在原子中，C错，所以选B、D.一、对阴极射线的认识例1(多选)下面对阴极射线的认识正确的是()A．阴极射线是由阴极发出的粒子撞击玻璃管壁上的荧光粉而产生的B．只要阴阳两极间加有电压，就会有阴极射线产生C．阴极射线是真空玻璃管内由阴极发出的射线D．阴阳两极间加有高压时，电场很强，阴极中的电子受到很强的库仑力作用而脱离阴极解析阴极射线是由阴极直接发出的，故A错误；只有当两极间有高压且阴极接电源负极时，阴极中的电子才会受到足够大的库仑力作用而脱离阴极成为阴极射线，故B错误，D 正确；阴极射线是真空玻璃管内由阴极发出的射线，C正确．答案 CD 归纳总结阴极射线的实质是带负电的电子流，电子在电场(或磁场)中运动时所受的电场力(或洛伦兹力)远大于其自身的重力，故研究阴极射线在电磁场中的运动时，除题目特别说明外，一般不考虑重力的影响．二、带电粒子比荷的测定例2 电子的比荷最早由美国科学家密立根通过油滴实验测出，如图2所示，两块水平放置的平行金属板上、下极板与电源正负极相接，上、下极板分别带正、负电荷，油滴从喷雾器喷出后，由于摩擦而起电，油滴进入上极板中央小孔后落到匀强电场中，通过显微镜可以观察到油滴的运动，两金属板间距为d ，不计空气阻力和浮力．图2(1)调节两板的电势差u ，当u ＝U 0时，使得某个质量为m 1的油滴恰好做匀速直线运动，求油滴所带的电荷量q 为多少？(2)若油滴进入电场时的速度可以忽略，当两金属板间的电势差u ＝U 时，观察到某个质量为m 2的油滴进入电场后做匀加速运动时，经过时间t 运动到下极板，求此油滴的电荷量Q . 解析 (1)油滴匀速下落过程受到的电场力和重力平衡，由平衡条件得：qU 0d＝m 1g ，得q ＝m 1g d U 0. (2)油滴加速下落，其所带电荷量为Q ，因油滴带负电，则油滴所受的电场力方向向上，设此时的加速度的大小为a ，由牛顿第二定律和运动学公式得：m 2g －Q U d ＝m 2a ，d ＝12at 2，解得Q ＝m 2d U (g －2d t 2)． 答案 (1)m 1gd U 0 (2)m 2d U (g －2d t 2) 归纳总结解决带电粒子在电场中运动的三个步骤(1)确定研究对象，并根据题意判断是否可以忽略带电粒子的重力．在本题中，油滴是个实物粒子，受重力较大，且题目中强调其在电场中能做匀速直线运动，不能忽略其重力；(2)对研究对象进行受力分析，必要时要画出力的示意图；(3)选用恰当的物理规律列方程求解．三、对α粒子散射实验的理解例3如图3所示为卢瑟福α粒子散射实验装置的示意图，图中的显微镜可在圆周轨道上转动，通过显微镜前相连的荧光屏可观察α粒子在各个角度的散射情况．下列说法中正确的是()图3A．在图中的A、B两位置分别进行观察，相同时间内观察到屏上的闪光次数一样多B．在图中的B位置进行观察，屏上观察不到任何闪光C．卢瑟福选用不同金属箔片作为α粒子散射的靶，观察到的实验结果基本相似D．α粒子发生散射的主要原因是α粒子撞击到金箔原子后产生的反弹解析α粒子散射实验现象：绝大多数α粒子沿原方向前进，少数α粒子有大角度散射．所以A处观察到的粒子数多，B处观察到的粒子数少，所以选项A、B错误．α粒子发生散射的主要原因是受到原子核库仑斥力的作用，所以选项D错误，C正确．答案 C规律总结解决这类问题的关键是理解并熟记以下两点：(1)明确实验装置中各部分的组成及作用．(2)弄清实验现象，知道“绝大多数”、“少数”和“极少数”α粒子的运动情况及原因．针对训练卢瑟福利用α粒子轰击金箔的实验研究原子结构，正确反映实验结果的示意图是()答案 D解析α粒子轰击金箔后偏转，越靠近金原子核，偏转的角度越大，所以A、B、C错误，D 正确．四、原子的核式结构分析例4(多选)下列对原子结构的认识中，正确的是()A．原子中绝大部分是空的，原子核很小B．电子在核外运动，库仑力提供向心力C．原子的全部正电荷都集中在原子核里D．原子核的直径大约为10－10 m解析卢瑟福α粒子散射实验的结果否定了关于原子结构的汤姆孙模型，提出了关于原子的核式结构学说，并估算出原子核直径的数量级为10－15 m，原子直径的数量级为10－10 m，原子直径是原子核直径的十万倍，所以原子内部是十分“空旷”的，核外带负电的电子由于受到带正电的原子核的吸引而绕核旋转，所以A、B、C正确，D错误．答案ABC归纳总结1．原子核在原子中体积非常小．原子直径的数量级是10－10m，原子核直径的数量级是10－15 m.2．掌握原子核的组成及特点.1．(多选)英国物理学家汤姆孙通过对阴极射线的实验研究发现()A．阴极射线在电场中偏向正极板一侧B．阴极射线在磁场中受力情况跟正电荷受力情况相同C．不同材料所产生的阴极射线的比荷不同D．汤姆孙并未得出阴极射线粒子的电荷量答案AD解析阴极射线实质上就是高速电子流，所以在电场中偏向正极板一侧，A正确．由于电子带负电，所以其在磁场中受力情况与正电荷不同，B错误．不同材料所产生的阴极射线都是电子流，所以它们的比荷是相同的，C错误．在汤姆孙实验证实阴极射线就是带负电的电子流时并未得出电子的电荷量，最早测出电子电荷量的是美国物理学家密立根，D正确．2．(多选)1897年英国物理学家汤姆孙发现了电子被称为“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．汤姆孙通过对光电效应的研究，发现了电子C．电子的电荷量是由密立根油滴实验测得的D．物体所带电荷量最小值为1.6×10－19 C答案ACD3．X表示金原子核，α粒子射向金核被散射，若它们入射时的动能相同，其偏转轨道可能是下图中的()答案 D解析α粒子离金核越远其所受斥力越小，轨道弯曲程度就越小，故选项D正确．一、选择题(1～9为单选题，10为多选题)1．历史上第一个发现电子的科学家是()A．贝可勒尔B．道尔顿C．伦琴D．汤姆孙答案 D解析贝可勒尔发现了天然放射现象，道尔顿提出了原子论，伦琴发现了X射线，汤姆孙发现了电子．2．关于阴极射线，下列说法正确的是()A．阴极射线就是很微弱的荧光B．阴极射线是在真空管内由正极放出的电子流C．阴极射线的比荷比氢原子的比荷大D．阴极射线的比荷比氢原子的比荷小答案 C解析阴极射线是真空管中由阴极发出的电子流，故A、B错；阴极射线本质是电子流，故其比荷比氢原子比荷大得多，故C正确，D错误．3．阴极射线从阴极射线管中的阴极发出，在其间的高电压下加速飞向阳极，如图1所示．若要使射线向上偏转，所加磁场的方向应为()图1A．平行于纸面向左B．平行于纸面向上C．垂直于纸面向外D．垂直于纸面向里答案 C解析由于阴极射线的本质是电子流，阴极射线方向向右，说明电子的运动方向向右，相当于存在向左的电流，利用左手定则，为使电子所受洛伦兹力方向平行于纸面向上，磁场方向应为垂直于纸面向外，故选项C正确．4．阴极射线管中的高电压的作用是()A．使管内气体电离B．使管内产生阴极射线C．使管内障碍物的电势升高D．使电子加速答案 D5．α粒子散射实验中，使α粒子散射的原因是()A．α粒子与原子核外电子碰撞B．α粒子与原子核发生接触碰撞C．α粒子发生明显衍射D．α粒子与原子核的库仑斥力的作用答案 D解析α粒子与原子核外的电子的作用是很微弱的，A错误．由于原子核的质量和电荷量很大，α粒子与原子核很近时，库仑斥力很强，足以使α粒子发生大角度偏转甚至反向弹回，使α粒子散射的原因是库仑斥力的作用，B、C错误，D正确．6．α粒子散射实验中，不考虑电子和α粒子的碰撞影响，是因为()A．α粒子与电子根本无相互作用B．α粒子受电子作用的合力为零，电子是均匀分布的C．α粒子和电子碰撞损失的能量极少，可忽略不计D．电子很小，α粒子碰撞不到电子答案 C解析在α粒子散射实验中，电子与α粒子存在相互作用，A错；电子质量只有α粒子的17 300，电子与α粒子碰撞后，电子对α粒子的影响就像灰尘对枪弹的影响，完全可忽略不计，C正确，B、D错误．7．卢瑟福提出原子的核式结构模型的依据是用α粒子轰击金箔，实验中发现α粒子()A．全部穿过或发生很小偏转B．绝大多数穿过，只有少数发生较大偏转，有的甚至被弹回C．绝大多数发生很大偏转，甚至被弹回，只有少数穿过D．全部发生很大偏转答案 B解析卢瑟福的α粒子散射实验结果是绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，故选项A错误．α粒子被散射时只有少数发生了较大角度偏转，并且有极少数α粒子偏转角超过了90°，有的甚至被弹回，故选项B正确，C、D错误．8．如图所示为卢瑟福α粒子散射实验的原子核和两个α粒子的轨迹，其中可能正确的是()答案 A解析在α粒子散射实验中，α粒子十分接近原子核穿过时，受到很大的库仑力作用，偏转角度很大，可知只有A项正确．9．卢瑟福和他的助手做α粒子轰击金箔实验，获得了重大发现．关于α粒子散射实验的结果，下列说法正确的是()A．证明了质子的存在B．证明了原子核是由质子和中子组成的C．证明了原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在一个很小的核里D．证明了原子中的电子只能在某些轨道上运动答案 C解析α粒子散射实验发现了原子内存在一个集中了全部正电荷和几乎全部质量的核，数年后卢瑟福发现核内有质子并预测核内存在中子，所以C正确，A、B错误．玻尔发现了电子轨道量子化，D错误．10．下列说法中正确的是()A．汤姆孙精确地测出了电子电荷量e＝1.602 177 33(49)×10－19 CB．电子电荷量的精确值是密立根通过“油滴实验”测出的C．汤姆孙油滴实验更重要的发现是：电荷量是量子化的，即任何电荷量只能是e的整数倍D．通过实验测出电子的比荷和电子电荷量e的值，就可以确定电子的质量答案BD解析电子的电荷量是密立根通过“油滴实验”测出的，A、C错误，B正确；测出比荷的值em和电子电荷量e的值，可以确定电子的质量，故D正确．二、非选择题11．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2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2答案 mgd U解析 由平衡条件得mg ＝q U d ，解得q ＝mgd U. 12．电子所带电荷量的精确数值最早是由美国物理学家密立根通过油滴实验测得的．他测定了数千个带电油滴的电荷量，发现这些电荷量都等于某个最小电荷量的整数倍．这个最小电荷量就是电子所带的电荷量．密立根实验的原理图如图3所示，A 、B 是两块平行放置的水平金属板，A 板带正电，B 板带负电．从喷雾器嘴喷出的小油滴，落到A 、B 两板之间的电场中．小油滴由于摩擦而带负电，调节A 、B 两板间的电压，可使小油滴受到的电场力和重力平衡．已知小油滴静止处的电场强度是1.92×105 N /C ，油滴半径是1.64×10－4 cm ，油的密度是0.851 g/cm 3，求油滴所带的电荷量．这个电荷量是电子电荷量的多少倍？(g 取9.8 m/s 2)图3答案 8.02×10－19 C 5解析 小油滴质量m ＝ρV ＝ρ·43πr 3① 由题意知mg ＝qE ②由①②两式可得q ＝ρ·4πr 3g 3E＝0.851×103 ×4π×(1.64×10－6)3×9.83×1.92×105 C ≈8.02×10－19 Cq e ＝8.02×10－191.6×10－19≈5 因此小油滴所带电荷量q 是电子电荷量e 的5倍．。

1 电子的发觉1．阴极射线 (1)气体的导电特点：通常情形下，气体是不导电的，但在强电场中，气体能够被电离而导电。

平时咱们在空气中看到的放电火花，就是气体电离导电的结果。

在研究气体放电时一般都用玻璃管中的稀薄气体，导电时能够看到辉光放电现象。

(2)产生：在研究低于 Pa 气压以下气体导电的玻璃管内有阴、阳两极，当两极间加必然电压时，阴极便发出一种射线，这种射线命名为阴极射线。

(3)阴极射线的特点：碰着荧光物质能使其发光。

【例1】 关于空气导电性能，下列说法正确的是( )A ．空气导电，因为空气分子中有的带正电，有的带负电，在强电场作用下向相反方向运动的结果B ．空气能够导电，是因为空气分子在射线或强电场作用下电离的结果C ．空气密度越大，导电性能越好D ．空气越稀薄，越容易发出辉光解析：空气是由多种气体组成的混合气体，在正常情形下，气体分子不带电(显中性)，是较好的绝缘体．但在射线、受热及强电场作用下，空气分子被电离，才具有导电功能，且空气密度较大时，电离的自由电荷很容易与其他空气分子碰撞，正、负电荷从头复合，难以形成稳固的放电电流，因此电离后的自由电荷在稀薄气体环境中导电性能更好，综上所述，正确答案为B 、D 。

答案：BD 2．电子(1)电子：从阴极射线管中射出的粒子称为电子。

注意：电子是原子的组成部份，是比原子更大体的物质微粒。

(2)电子的电荷和质量①电子的电荷量：e ＝×10－19C ；②电子的质量：m e ＝×10－31kg ；③电子的比荷：e /m e ＝1011C/kg 。

(3)密立根油滴实验①美国物理学家密立根在1910年通过著名的油滴实验精准测定了电子的电荷量。

②密立根实验的重要意义：发觉电荷是量子化的，即任何电荷只能是e 的整数倍。

【例2】 电子所带电荷量的精准数值最先是由美国物理学家密立根通过油滴实验取得的。

他测定了数千个带电油滴的电荷量，发觉这些电荷量都等于某个最小电荷量的整数倍。

高三物理选修3-5第十八章原子结构第一节电子的发现导学案【教学目标】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，即任何电荷只能是e的整数倍。

4．领会电子的发现对揭示原子结构的重大意义。

【教学重点】电子的发现过程中蕴含的科学方法【教学难点】体会电子的发现过程中蕴含的科学方法【自主学习】一、阴极射线1．演示实验：如图所示，真空玻璃管中K是金属板制成的______，A是金属环制成的______；把它们分别连接在感应线圈的负极和正极上。

管中狮子状物体是一个金属片。

接通电源时，感应圈产生的近万伏的高电压加在两个电极之间，观察管端玻璃壁上亮度的变化。

2．实验现象：德国物理学家普吕克尔在类似的实验中看到了玻璃壁上淡淡的______及管中物体在玻璃壁上的影。

3．实验分析：荧光的实质是由于玻璃受到______发出的某种射线的撞击而引起的，这种射线被命名为__________．二、电子的发现1．汤姆孙对阴极射线的探究（1）汤姆孙认为阴极射线是带电粒子流。

如图所示是他当时使用的气体放电管的示意图。

又阴极K发出的带电粒子通过小孔A、B形成一束细细的射线。

它穿过两片平行的金属板D1、D2之间的空间，到达右端带有标尺的荧光屏上。

通过射线产生的荧光位置，可以研究射线的径迹。

（2）1897年，汤姆孙根据阴极射线在电场和磁场中的偏转情况断定，它的本质是的粒子流并求出了这种粒子的比荷。

（3）汤姆孙发现，用不同材料的阴极做实验，所得__________的数值都是相同的。

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。

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。

它认为，这可能表示阴极射线粒子电荷量的大小与氢离子一样，而质量比氢离子小得多。

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，证明了汤姆孙的猜测是正确的。