.电子的发现(学案)

第十八章原子结构第1节电子的发现P52阴极射线小标题中主要说的是气体放电，可以略去。

但要让学生明白以下思路（不要求学生复述）：连在电源负极上的某些金属在强电场（高电压）、高温、紫外线的作用会发出一种射线，这种射线叫做阴极射线↓关于阴极射线的两种观点：电磁波～粒子流？↓J. J. 汤姆孙测量阴极射线的比荷（复习带电粒子在电磁场中的运动）↓阴极射线由带电粒子组成但粒子或者质量非常小，或者电荷量非常大↓汤姆孙又直接测量了阴极射线粒子的电荷量↓阴极射线粒子的电荷与质子相当（负电）质量比质子小得多↓发现电子P53思考与讨论q，是一个重要的物理带电粒子的电荷量与其质量之比——比荷m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。

1. 当金属板D、F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？21块金属板之间的区域再施加一个大小合适、方向垂直于纸面的磁场。

这个磁场B应该向纸外还是向纸内？写出此时每个阴极射线微粒受到的洛仑兹力和电场力。

两个力之间应该有什么关系？据此算出阴极射线的速度v的表达式。

由于金属板D、F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。

3. 如果去掉D、F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。

此时，组成阴极射线的粒子做圆周运动的向心力是洛仑兹力。

q的表达式了。

这里要用到步骤2按照以上步骤就可以写出比荷m中求出的阴极射线速度v的表达式。

目的：复习带电粒子在电磁场中的运动，体验科学探究中的分析与论证。

P56第4题与此题相似。

十八章原子核18．1 电子的发现【学习目标】1.知道电子是怎样发现的及其对人类探索原子结构的重大意义．2．知道阴极射线及其产生方法，了解汤姆孙发现电子的研究方法．3．能熟练运用所学知识解决电子在电场和磁场中运动问题．【重点难点】1.电子的发现过程．2．电子在电场和磁场中运动的有关计算．【易错问题】误认为气体压强越小辉光现象越明显．【自主学习】一、阴极射线阴极射线是从阴极射线管的阴极发出的高速运动的粒子流，这些微观粒子是_____．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。

二、电子的发现1897年英国物理学家_______通过研究_________发现了电子；1910年美国物理学家_________通过著名的____实验精确测定了电子的电荷量．电子是原子的组成部分，是比原子更基本的物质单元，电子的电荷量约为__________C，电子的质量约为__________kg.任何带电体所带电量只能是电子电量的_______．【课堂达标】1．关于电子的发现者，下列说法正确的是( )A．英国的汤姆孙B．德国的普吕克尔C．德国的戈德斯坦D．美国的密立根2．汤姆孙对阴极射线的探究，最终发现了电子，由此被称为“电子之父”，关于电子的说法正确的是( )A．物质中可能有电子，也可能没有电子B．不同的物质中具有不同的电子C．电子质量是质子质量的1836倍 D．电子是一种粒子，是构成物质的基本单元3．关于电荷量下列说法不．正确的是( )A．电子的电量是由密立根通过油滴实验测得的 B．物体的带电量可以是任意值C．物体带电量的最小值为1.6×10－19C D．电子所带的电荷量称为元电荷4.图18－1－8如图18－1－8所示，在阴极射线管正上方平行放一根通有强电流的长直导线，则阴极射线将( ) A．向纸内偏转B．向纸外偏转C．向下偏转D．向上偏转5．图18－1－9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，在下列措施中可采用的是( )图18－1－9A ．加一磁场，磁场方向沿z 轴负方向B ．加一磁场，磁场方向沿y 轴正方向C ．加一电场，电场方向沿z 轴负方向D ．加一电场，电场方向沿y 轴正方向6．图18－1－10为示波管中电子枪的原理示意图．示波管内被抽成真空，A 为发射热电子的阴极，K 为接在高电势点的加速阳极，A 、K 间电压为U .电子离开阴极时的速度可以忽略，电子经加速后从K 的小孔中射出时的速度大小为v .下面的说法中正确的是( )图18－1－10A ．如果A 、K 间距离减半而电压仍为U 不变，则电子离开K 时的速度变为2vB ．如果A 、K 间距离减半而电压仍为U 不变，则电子离开K 时的速度变为v2C ．如果A 、K 间距离保持不变而电压减半，则电子离开K 时的速度变为v2D ．如果A 、K 间距离保持不变而电压减半，则电子离开K 时的速度变为22v图18－1－117．如图18－1－11所示，光电管的阴极被某种频率的光照射后，能产生光电效应．阴极K 上的电子被激发逸出表面(初速度为零)，经加速电压U 加速后达到阳极A 上，并立即被A 吸收．若电子电荷量为e ，质量为m .则A 极在单位时间内所受的冲量为________．8.图18－1－12测量油滴带电荷量的装置如图18－1－12所示，两块水平放置的平行金属板与电源连接，上、下板分别带正、负电荷．油滴从喷雾器喷出后，由于摩擦而带电，油滴进入上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情况．两金属板间的距离为d ，忽略空气对油滴的浮力和阻力．调节两金属板间的电势差u ，当u ＝U 0时，使得某个质量为m 1的油滴恰好做匀速运动，该油滴所带电荷量q 为多少？思维方法是解决问题的灵魂，是物理教学的根本；亲自实践参与知识的发现过程是培养学生能力的关键，离开了思维方法和实践活动，物理教学就成了无源之水、无本之木。

在电场中：Ee=e v B v=E/B在磁场中：Bev =mv 2 /r e/m =E/B 2r一．电子的发现：1.阴极射线：1876年，德国戈德斯坦把从阴极发出的某种看不见的射线称为极极射线①对阴极射线本质的猜想：赫兹:电磁波;J.J 汤姆孙：粒子流②影响研究阴极射线的因素： ⑴阴极射线能穿透铝片;⑵条件限制未能观察到射线在电场中的偏转; ⑶受前人原子是最小的微粒的观念的影响. 2.发现电子：①J.J 汤姆孙实验过程及原理：介绍实验装置和实验的过程原理:***实验结果：阴极射线的比荷e/m 是氢离子的将近2000倍；不同材料的阴极射线的比荷相同②电子：1889年4月30日，J.J.汤姆孙正式把这种微粒称为电子。

12年后R.A.密立根用油滴实验测出了电子的电荷。

电子的发现具有更伟大的意义，因为这一事件使人们认识到自然界还有比原子更小的实物。

电子的发现打开了通向原子物理学的大门 ,人们开始研究原子的结构 .由于J.J.汤姆生的杰出贡献，1906年他获得诺贝尔物理学奖公元前五世纪希腊哲学家提出物质是由不可分割的微粒（叫原子）组成的。

100多年前化学反应中原子的种类和数目不变，化学上倍比定律的发现等证实了物质的原子性结构，认为原子是不可再分的、物质是由原子组成的J.J 汤姆孙 J.J Thomson 1857 ～ 1940 英国 赫兹 H.Rudolf Hertz 1857 ～ 1894 德国 C e 19106022.1-⨯=kgm 31101094.9-⨯=荧屏电子束—M 1M 2+ —+电极板 密立根 (美国) Robert likan 1868年～1953年。

《电子的发现》导学案一、学习目标1、了解电子发现的历史背景和相关科学家的贡献。

2、理解电子的基本性质和特点。

3、掌握电子发现对物理学和现代科技发展的重要意义。

二、学习重难点1、重点（1）电子发现的实验过程和关键技术。

（2）电子的电荷、质量等基本物理量的测定方法。

2、难点（1）对电子波动性的理解。

（2）电子发现对经典物理学的冲击和引发的观念变革。

三、知识链接1、静电学的基本概念，如电荷、电场等。

2、原子结构的早期模型，如汤姆逊的“葡萄干布丁模型”。

四、学习过程（一）电子发现的历史背景在 19 世纪，科学家们对电和磁的现象进行了深入研究。

当时，人们普遍认为原子是不可分割的最小粒子。

然而，随着实验技术的不断进步，一些新的现象逐渐引起了科学家们的关注。

在 19 世纪后期，阴极射线的研究成为了一个热门领域。

阴极射线是在真空管中从阴极发射出来的一种射线，它具有一些奇特的性质，如能使荧光物质发光、能在磁场中偏转等。

（二）汤姆逊的实验与发现英国物理学家 JJ汤姆逊对阴极射线进行了一系列精心设计的实验。

他首先改进了真空管的设计，使得阴极射线能够在更稳定的条件下产生和传播。

然后，他在真空管中加上电场和磁场，通过调节电场和磁场的强度，使阴极射线不发生偏转。

通过实验测量，汤姆逊得出了阴极射线粒子的荷质比（电荷与质量的比值）。

这个荷质比的数值非常大，远远超过了当时已知的任何带电粒子。

基于这些实验结果，汤姆逊大胆地提出了阴极射线是由一种带负电的、质量很小的粒子组成的假设，并将这种粒子命名为“电子”。

（三）电子电荷和质量的测定在汤姆逊发现电子之后，科学家们开始致力于测定电子的电荷和质量。

密立根通过著名的油滴实验，精确地测定了电子的电荷。

他让微小的油滴在电场中运动，通过测量油滴的运动速度和所受的电场力，计算出了电子的电荷值。

而电子的质量则是通过其他实验方法间接测定的。

结合电子的荷质比和已知的电荷值，就可以计算出电子的质量。

（四）电子的基本性质电子是一种带有负电荷的基本粒子。

第1节电子的发现1．英国物理学家汤姆孙发现了电子。

2．组成阴极射线的粒子——电子。

3．密立根通过“油滴实验”精确测定了电子电荷量。

4．密立根实验发现：电荷是量子化的，即任何带电体的电荷只能是e的整数倍。

一、阴极射线1．实验装置：如图18-1-1所示真空玻璃管中K是金属板制成的阴极，A是金属环制成的阳极；把它们分别连在感应圈的负极和正极上。

图18-1-12．实验现象：玻璃壁上出现淡淡的荧光及管中物体在玻璃壁上的影。

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，这种射线被命名为阴极射线。

二、电子的发现1．汤姆孙的探究(1)让阴极射线分别通过电场和磁场，根据偏转情况，证明它是B(A.带正电B．带负电)的粒子流并求出了它的比荷。

(2)换用不同材料的阴极做实验，所得比荷的数值都相同。

证明这种粒子是构成各种物质的共有成分。

(3)进一步研究新现象，不论是由于正离子的轰击，紫外光的照射，金属受热还是放射性物质的自发辐射，都能发射同样的带电粒子——电子。

由此可见，电子是原子的组成部分，是比原子更基本的物质单元。

2．密立根“油滴实验”(1)精确测定电子电荷。

(2)电荷是量子化的。

3．电子的有关常量1．自主思考——判一判(1)玻璃壁上出现的淡淡荧光就是阴极射线。

(×)(2)玻璃壁上出现的影是玻璃受到阴极射线的撞击而产生的。

(×)(3)阴极射线在真空中沿直线传播。

(√)(4)英国物理学家汤姆孙认为阴极射线是一种电磁辐射。

(×)(5)组成阴极射线的粒子是电子。

(√)(6)电子是原子的组成部分，电子电荷量可以取任意数值。

(×)2．合作探究——议一议气体放电管中的气体为什么会导电？提示：气体分子内部有电荷，正电荷和负电荷的数量相等，对外呈电中性，当分子处于电场中时，正电荷和负电荷受电场力的方向相反，电场很强时正、负电荷被“撕”开，于是出现了等量的正、负电荷，在电场力作用下做定向运动，气体就导电了。