高中物理第二章原子结构2.1电子的发现与汤姆孙模型导学案教科版选修3-5

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。

2.1 电子的发现与汤姆孙模型知识与技能1．了解阴极射线及电子发现的过程2．知道汤姆孙研究阴极射线发现电子的实验及理论推导过程与方法培养学孙对问题的分析和解决能力，初步了解原子不是最小不可分割的粒子。

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。

教学重点阴极射线的研究教学难点汤姆孙发现电子的理论推导教学方法实验演示和启发式综合教学法教学用具：投影片，多媒体辅助教学设备课时安排 1 课时教学过程（一）引入新课教师：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。

（二）进行新课1．阴极射线讲述：气体分子在高压电场下可以发孙电离，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。

设疑：是什么原因让空气分子变成带电粒子的？带电粒子从何而来的？科学家在研究气体导电时发现了辉光放电现象。

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。

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。

思考：你能否设计一个实验来进行阴极射线的研究，能通过实验现象来说明这种射线是一种电磁波还是一种高速粒子流。

原子结构教案鲁科版选修3-5 第1节电子的发现与汤姆孙模型(教师用书独具)●课标要求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及人类探索原子结构的重大意义．3．知道汤姆孙的原子模型，认识19世纪末三大发现的物理意义．●教学地位本节教科书由阴极射线、电子的发现和汤姆孙模型三部分内容组成．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，然后指出“19世纪后期”，物理学家对阴极射线的本质的认识有两种观点”，最后仍然通过实验研究发现了电子．电子的发现说明原子不是组成物质的最小微粒，对揭示原子结构有重大意义，是近代物理三大发现(X射线、放射性、电子)之一．电子的发现是一个很好的培养学生分析问题和解决问题能力的内容．认识电子发现的重大意义，体会电子的发现过程中蕴含的科学方法，是教学中的重点.(教师用书独具)●新课导入建议实验引入给阴极射线管加上高压，并将磁铁靠近阴极射线管，你会观察到什么现象？为什么会出现这种现象？阴极射线到底是什么？本节课我们重复着科学家的足迹进行探究．●教学流程设计课前预习安排：1.看教材2.填写【课前自主导学】同学之间可进行讨论⇒步骤1：导入新课，本节教学地位分析⇒步骤2：老师提问，检查预习效果可多提问几个学生⇒步骤3：师生互动完成“探究1”除例1外可再变换命题角度，补充一个例题以拓展学生思路⇓步骤7：先由学生自己总结本节的主要知识，教师点评，安排学生课下完成【课后知能检测】⇐步骤6：指导学生完成【当堂双基达标】，验证学习情况⇐步骤5：师生互动完成“探究2”重在分析错误的原因⇐步骤4：让学生完成【迁移应用】，检查完成情况并点评课标解读重点难点1.了解物质结构早期探究的基本历程．2.知道阴极射线的产生及其本质，理解汤姆孙对阴极射线研究的方法及电子发现的意义．3.了解汤姆孙原子模型. 1.理解阴极射线的研究过程．(重点)2.汤姆孙发现电子的理论推导．(难点)3.电子电荷量的测定．(难点)(1)古人对物质的认识①我国西周的“五行说”认为万物是由金、木、水、火、土5种基本“元素”组成的．②古希腊的亚里士多德认为万物的本质是土、水、火、空气四种“元素”，天体则由第五种“元素”——“以太”构成．③古希腊哲学家德谟克利特等人建立了早期的原子论，认为宇宙间存在一种或多种微小的实体，叫做“原子”．(2)通过实验了解物质的结构①1661年，玻意耳以化学实验为基础建立了科学的元素论．②19世纪初，道尔顿提出了原子论，认为原子是元素的最小单位．③1811年，意大利化学家阿伏伽德罗提出了分子假说，指出分子可以由多个相同的原子组成．(3)结论在物质的结构中存在着分子、原子这样的层次，宏观物质的化学性质决定于分子，而分子则由原子组成．原子是构成物质的不可再分割的最小颗粒，它既不能创生，也不能消灭．2．思考判断(1)玻意耳认为万物的本质是土、水、火、空气四种元素的元素论．(×)(2)阿伏伽德罗提出分子可以由多个原子组成．(√)(3)19世纪初期形成的原子论观点认为原子是构成物质的最小颗粒是不可分的．(√)3．探究交流试简述道尔顿提出原子论的依据．【提示】18世纪一系列重要的实验结果，如化学反应遵从质量守恒定律，元素形成化合物时遵从定比定律、倍比定律等，启示人们推想物质是由一些不可毁灭的微粒构成的，而且各种不同的元素微粒按照一定的比例形成化合物，在此基础上，19世纪初，道尔顿提出了原子论，认为原子是元素的最小单元.(1)汤姆孙的探究方法①让阴极射线分别通过电场或磁场，根据偏转现象，证明它是带负电的粒子流，通过静电偏转力与磁场偏转力相抵消等方法，确定了阴极射线粒子的速度，并测量出了其比荷．②换用不同金属的阴极，所得粒子的比荷值大体相同．③粒子带负电，阴极射线的电荷与氢离子的电荷大小基本相同，比荷是氢离子的近两千倍，说明阴极射线粒子的质量远小于氢离子质量．④组成阴极射线的粒子称为电子．(2)结论①阴极射线是高速电子流．②不同物质都能发射这种带电粒子，它是各种物质中共有的成分，比最轻的氢原子的质量还要小的多，汤姆孙将这种带电粒子称为电子．(3)电子发现的意义以前人们认为物质由分子组成，分子由原子组成，原子是不可再分的最小微粒．现在人们发现了各种物质里都有电子，而且电子的质量比最轻的氢原子质量小得多，这说明电子是原子的组成部分．电子带负电，而原子是电中性的，可见原子内还有带正电的物质，这些带正电的物质和带负电的电子如何构成原子呢？电子的发现大大激发了人们研究原子内部结构的热情，拉开了人们研究原子结构的序幕．(4)19世纪末物理学的三大发现①1895年伦琴发现了X射线；②X射线发现后不久，贝克勒尔发现了放射性；③1897年汤姆孙发现了电子．(5)汤姆孙的原子模型原子带正电的部分充斥整个原子，很小很轻的电子镶嵌在球体的某些固定位置，正像葡萄干嵌在面包中那样．2．思考判断(1)电子的发现，说明原子具有一定的结构．(√)(2)电子是第一种被人类发现的微观粒子．(√)(3)电子的发现，是19世纪末的三大著名发现之一．(√)3．探究交流为什么汤姆孙要通过电场和磁场研究阴极射线？【提示】当时对阴极射线本质的认识存在两种认识：一是认为是带电粒子，二是认为是以太波．而汤姆孙认为阴极射线是带电粒子，而带电粒子可受电场力和磁场力.1．如何确定阴极射线的带电性质？2．如何确定阴极射线的比荷？3．阴极射线的本质是什么？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．比荷的测定方法图2－1－1(1)让粒子通过正交的电磁场，如图2－1－1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.图2－1－2(2)在其他条件不变的情况下，撤去电场，如图2－1－2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 .(3)由以上方法确定粒子比荷的表达式：q m ＝EB 2R. 3．电子的发现(1)汤姆孙测得阴极射线粒子的比荷约为1011Ckg ，电荷量与氢离子基本相同，质量为氢离子的11 800.(2)最后经定量计算，汤姆孙认定组成阴极射线的粒子为电子．1．阴极射线的来源：若放电管的真空度高，阴极射线的粒子主要来自阴极；若放电管的真空度不高，粒子还可能来自管中气体．2．阴极射线不是X射线．(2012·文昌检测)1897年，物理学家汤姆孙正式测定了电子的比荷，打破了原子是不可再分的最小单位的观点．因此，汤姆孙的实验是物理学发展史上最著名的经典实验之一．在汤姆孙测电子比荷的实验中，采用了如图2－1－3所示的阴极射线管，从电子枪C 出来的电子经过A、B间的电场加速后，水平射入长度为L的D、G平行板间，接着在荧光屏中心F出现荧光斑．若在D、G间加上方向向下，场强为E的匀强电场，电子将向上偏转；如果再利用通电线圈在D、G电场区加上一垂直纸面的、磁感应强度为B的匀强磁场(图中未画)，荧光斑恰好回到荧光屏中心，接着再去掉电场，电子向下偏转，偏转角为θ，试解决下列问题．图2－1－3(1)说明图中磁场沿什么方向；(2)根据L、E、B和θ，求出电子的比荷．【审题指导】阴极射线带负电，根据运动的速度方向及在磁场中的偏转方向利用左手定则判断磁场方向，并利用几何关系计算比荷．【解析】(1)由于所加磁场使电子受到向下的洛伦兹力，因此磁场的方向垂直纸面向里．(2)如图，当电子在DG间做匀速直线运动时，有eE＝evB①当电子在DG 间的磁场中偏转时，有evB ＝mv 2r② 同时又有L ＝r sin θ③由①②③式得e m ＝E sin θB 2L. 【答案】 见解析1．比荷的测定问题只是带电粒子在磁场和电场中运动的一类典型例子，这种方法可以推广到带电粒子在复合场中的运动，求其他相关的问题．2．解决带电粒子在电磁场中运动的问题时要注意以下几点：(1)带电粒子的带电性质．(2)正确描绘运动轨迹．(3)能确定半径、圆心．(4)会利用几何知识把有关线段与半径联系起来．(2013·琼海检测)如图2－1－4所示是汤姆孙的气体放电管的示意图，下列说法中正确的是( )汤姆孙的气体放电管的示意图图2－1－4A．若在D1、D2之间不加电场和磁场，则阴极射线应打到最右端的P1点B．若在D1、D2之间加上竖直向下的电场，则阴极射线应向下偏转C．若在D1、D2之间加上竖直向下的电场，则阴极射线应向上偏转D．若在D1、D2之间加上垂直纸面向里的磁场，则阴极射线不偏转【解析】实验证明，阴极射线是电子流，它在电场中偏转时应偏向带正电的极板一侧，可知选项C正确，选项B错误．加上磁场时，电子在磁场中受洛伦兹力作用，要发生偏转，因而选项D错误．当不加电场和磁场时，电子所受的重力可以忽略不计，因而不发生偏转，选项A的说法正确．【答案】AC模型的意义认识不清导致错误下列说法正确的是 ( ) A．汤姆孙研究阴极射线，用测定粒子比荷的方法发现了电子B．电子的发现证明了原子是可分的C．汤姆孙认为原子里面带正电荷的物质应充斥整个原子，而带负电的电子，则镶嵌在球体的某些固定位置D．汤姆孙原子模型是正确的【正确解答】通过物理学史可得，选项A正确；根据电子发现的重要意义可得，选项B正确；选项C描述的是汤姆孙原子模型，选项C正确；汤姆孙原子模型本身是错的，选项D错误．【答案】ABC【易错分析】本题易错选项及错误原因分析如下：【备课资源】(教师用书独具)电子电荷量的测定——密立根油滴实验1．密立根油滴实验的原理电子所带的电荷量最早是由美国科学家密立根所做的油滴实验测出的．密立根实验的原理如图教2－1－1所示．图教2－1－1(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v1.(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v2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．结论密立根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，从而证实了电荷是量子化的，并求得了元电荷即电子或质子所带的电荷量e.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【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．【答案】 D图2－1－52．如图2－1－5所示，在阴极射线管正上方平行放一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【解析】本题综合考查电流产生的磁场、左手定则和阴极射线的产生及性质．由题目条件不难判断阴极射线所在处磁场垂直纸面向外，电子从负极端射出，根据左手定则可判定阴极射线(电子)向上偏转．【答案】 D3．关于电荷的电荷量，下列说法错误的是( )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 CD．物体所带的电荷量都是元电荷的整数倍【解析】密立根油滴实验测出了电子的电荷量为1.6×10－19C，并提出了电荷量量子化的观点，因而A、C对，B错；任何物体的电荷量都是e的整数倍，故D对；因此选B.【答案】 B4．关于阴极射线的性质，下列说法正确的是 ( )A．阴极射线带负电B．阴极射线带正电C．阴极射线中的负电粒子的比荷与氢离子的基本相同D．阴极射线中的负电粒子的带电荷量与氢离子的相同【解析】阴极射线是电子流，故带负电，A对B错．电子与氢离子的带电荷量相同，但质量不同，故C错D对．【答案】AD5．阴极射线是从阴极射线管的阴极发出的高速运动的图2－1－6粒子流，这些微观粒子是________．若在如图2－1－6所示的阴极射线管中部加垂直于纸面向里的磁场，阴极射线将________(选填“向上”、“向下”或“向外”)偏转．【解析】阴极射线即为电子流．当电子流穿过垂直纸面向里的磁场时，将受到洛伦兹力的作用而向下偏转(注意电流方向与电子流方向相反)．【答案】电子向下1．早期原子论是由谁创立的( )A．阿伏伽德罗B．汤姆孙C．玻意耳 D．德谟克利特【解析】根据物理学史，古希腊哲学家德谟克利特建立了早期的原子论，认为宇宙间存在一种或多种微小的实体，叫做“原子”，D正确．玻意耳创立了元素论，C错．阿伏伽德罗提出了分子假说，A错．汤姆孙发现了电子，B错．【答案】 D2．(2013·济南检测)如果阴极射线像X射线一样，则下列说法正确的是( )A．阴极射线管内的高电压能够对其加速而增加其能量B．阴极射线通过偏转电场时不会偏转C．阴极射线通过偏转电场时能够改变方向D．阴极射线通过磁场时方向可能发生改变【解析】X射线是频率很高的光子，不带电．电场、磁场不能改变其运动方向，B正确．【答案】 B3．(2013·福州四中检测)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．任何物质中均有电子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1 836倍D．电子是一种粒子，是构成物质的基本单元【解析】汤姆孙对不同材料的阴极发出的射线进行研究，均为相同的粒子——电子，故A正确、B错误；电子是构成物质的基本单元，它的质量远小于质子的质量，为质子质量的11 836，故C错、D对．【答案】AD图2－1－74．如图2－1－7所示，一只阴极射线管，左侧不断有电子射出，若在管的正下方放一通电直导线AB时，发现射线径迹往下偏，则 ( )A．导线中的电流由A流向BB．导线中的电流由B流向AC．若要使电子束的径迹往上偏，可以通过改变AB中的电流方向来实现D．电子束的径迹与AB中的电流方向无关【解析】阴极射线的粒子带负电，由左手定则判断管内磁场方向垂直纸面向里．由安培定则判定AB中电流的方向由B流向A，故B正确．电流方向改变，管内磁场方向改变，电子受力方向也改变，故C对．【答案】BC5．(2013·莆田检测)下列说法中正确的是( )A．原子是可以再分的，是由更小的微粒组成的B．通常情况下，气体是导电的C．在强电场中气体能够被电离而导电D．平时我们在空气中看到的放电火花，就是气体电离导电的结果【解析】原子可以再分为原子核和核外电子，A对；通常情况下，气体不导电，但在强电场中被电离后可导电，B错，C、D对．【答案】ACD6．汤姆孙用电场和磁场对电子进行偏转实验从而测定其比荷．在图所示的匀强电场和匀强磁场共存的区域内，电子可能沿水平方向向右做匀速直线运动的是( )【答案】 C7．(2013·漳州高二检测)如图2－1－8所示，有一混合正离子束先后通过正交电磁场区域Ⅰ和匀强磁场区域Ⅱ，如果这束正离子束在区域Ⅰ中不偏转，进入区域Ⅱ后偏转半径R 相同，则它们具有相同的( )图2－1－8A ．电荷量B ．质量C ．速度D ．比荷【解析】 正交电磁场区域Ⅰ实际上是一个速度选择器，这束正离子在区域Ⅰ中均不偏转，说明它们具有相同的速度，故C 正确．在区域Ⅱ中半径相同，R ＝mv qB，所以它们应具有相同的比荷．正确选项为C 、D.【答案】 CD8．如图2－1－9是电子射线管示意图，接通电源后，电子射线由阴极沿x 轴正方向射出，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2－1－9A ．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【解析】 由于电子沿x 轴正方向运动，若所受洛伦兹力向下，使电子射线向下偏转，由左手定则可知磁场方向应沿y 轴正方向；若所加电场使电子射线向下偏转，所受电场力方向向下，则所加电场方向应沿z 轴正方向，由此可知B 正确．【答案】 B9．密立根实验的原理如图2－1－10所示，在A 板上方用喷雾器将油滴喷出，若干个油滴从板上的一个小孔中落下，喷出的油滴因摩擦而带负电．已知A 、B 板间电压为U 、间距为d 时，油滴恰好静止．撤去电场后油滴徐徐下落，最后测出油滴以速度v 匀速运动，已知空气阻力正比于速度：F ＝kv ，则油滴所带的电荷量q ＝________.图2－1－10某次实验得q 的测量值见下表(单位：10－19C)；【解析】 mg －Eq ＝0，mg －kv ＝0，解得q ＝kvE .油滴所带电荷量是1.6×10－19C 的整数倍，故电荷的最小电荷量为1.6×10－19C.【答案】kv E电荷的最小电荷量为1.6×10－19C 10．(2013·南平检测)为测定带电粒子的比荷q m，让这个带电粒子垂直飞进平行金属板间，已知匀强电场的场强为E ，在通过长为L 的两金属板间后，测得偏离入射方向的距离为d ，如果在两板间加垂直电场方向的匀强磁场，磁场方向垂直粒子的入射方向，磁感应强度为B ，则离子恰好不偏离原来方向，求比荷q m的值为多少？【解析】 只加电场时，在垂直电场方向 d ＝12(Eq m )(L v 0)2 加磁场后，粒子做直线运动，则qv 0B ＝Eq ，即v 0＝E B. 联立解得：q m ＝2dEB 2L 2.【答案】2dEB 2L 211．(2013·澄迈检测)汤姆孙用来测定电子的比荷(电子的电荷量与质量之比)的实验装置如图2－1－11所示．真空管内的阴极K 发出的电子(不计初速、重力和电子间的相互作用)经加速电压加速后，穿过A ′中心的小孔沿中心轴O 1O 的方向进入到两块水平正对放置的平行极板P和P′间的区域，平行极板间距为b.当极板间不加偏转电压时，电子束打在荧光屏和中心O点处，形成了一个亮点；加上偏转电压U后，亮点偏离到O′点，(O′点与O点的竖直间距为d，水平间距可忽略不计)此时，在P和P′间的区域，再加上一个方向垂直于纸面向里的匀强磁场．调节磁场的强弱，当磁感应强度的大小为B时，亮点重新回到O点．求打在荧光屏O点的电子速度的大小．图2－1－11 【解析】当电子受到的电场力与洛伦兹力相等时，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qvB＝qE，得v＝EB又E＝Ub，所以v＝UBb.【答案】U Bb12．美国科学家密立根通过油滴实验首次测得电子电量．油滴实验的原理如图2－1－12所示，两块水平放置的平行金属板与电源相连，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，经上板中央小孔落到两板间的匀强电场中，通过显微镜可以观察到它运动的情况．两金属板间的距离为d，忽略空气对油滴的浮力和阻力．图2－1－12(1)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，求该油滴所带的电荷量；(2)若油滴进入电场时的初速度可以忽略，当两金属板间的电势差U ＝U 1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，经过时间t 运动到下极板，求此油滴所带的电荷量．【解析】 (1)当U ＝U 0时，油滴恰好做匀速直线运动，满足m 1g －q U 0d ＝0，即q ＝m 1gdU 0. (2)当U ＝U 1时，质量为m 2的油滴做匀加速运动，满足d ＝12at 2，m 2g －q ′U 1d ＝m 2a由此得q ′＝m 2d U 1(g －2d t 2)＝m 2d U 1t 2(gt 2－2d )． 【答案】 (1)m 1gd U 0 (2)m 2d U 1t2(gt 2－2d )第2节原子的核式结构模型(教师用书独具)●课标要求●课标解读1．知道α粒子散射实验的原理、实验装置及实验结果．2．从α粒子散射实验的结果分析到卢瑟福建立原子的核式结构模型过程，体会科学实验与思维相结合的物理研究方法．3．知道原子的核式结构模型，并能成功解释α粒子的散射实验现象．●教学地位从汤姆孙的原子结构模型到卢瑟福的原子的核式结构模型的建立，既渗透科学探究的因素教学，又进行了模型法的教学，并将卢瑟福的原子的核式结构模型与行星结构相类比，指出大自然的和谐统一的美，渗透哲学教育．通过学生对α粒子散射实验现象的讨论与交流，顺理成章地否定了葡萄干面包模型，并开始建方新的模型．希望这一部分由学生自己完成，教师总结，总结时，突出汤姆孙原子模型与α粒子散射实验之间的矛盾，可以将α粒子分别穿过葡萄干面包模型和核式结构模型的不同现象用动画模拟，形成强烈的对比，突破难点．得到卢琴福的原子的核式结构模型后再展示立体动画α粒子散射模型，使学生有更清晰的直观形象、生动的认识．α粒子散射实验是教学的重点，高考的热点.(教师用书独具)●新课导入建议问题导入卢瑟福用α粒子轰击金箔时，发现少数α粒子发生了大角度偏转，这是用汤姆孙的原子模型解释不通的．你能解释这种现象吗？本节课请同学们和老师一起解决此问题．●教学流程设计课前预习安排：1.看教材2.填写【课前自主导学】同学之间可进行讨论⇒步骤1：导入新课，本节教学地位分析⇒步骤2：老师提问，检查预习效果可多提问几个学生⇒步骤3：师生互动完成“探究1”除例1外可再变换命题角度，补充一个例题以拓展学生思路⇓步骤7：指导学生完成【当堂双基达标】，验证学习情况⇒步骤6：完成“探究3”重在讲解α粒子散射实验中的功能问题⇐步骤5：师生互动完成“探究2”方式同完成探究1相同⇐步骤4：让学生完成【迁移应用】，检查完成情况并点评⇓步骤8：先由学生自己总结本节的主要知识，教师点评，安排学生课下完成【课后知能检测】课标解读重点难点1.知道α粒子散射实验的原理和实验结果．2.知道原子的核式结构模型. 1.α粒子散射实验．(重点)2.卢瑟福提出的原子的核式结构模型．(重点)3.卢瑟福对实验结果的解释．(难点)。

电子的发现与汤姆孙模型原子的核式结构模型1.英国科学家汤姆孙发现了电子，并测出其比荷。

2．α粒子散射实验结果：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，有极少数α粒子偏转角超过了90°，有的甚至被原路弹回。

3．卢瑟福原子模型(核式结构模型)：在原子的中心有一个很小的核叫原子核，原子的所有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空间里绕核旋转。

1．物质结构的早期探究和电子的发现(1)1661年，玻意耳以化学实验为基础建立了科学的元素论。

(2)19世纪初，道尔顿提出了原子论，认为原子是元素的最小单位。

(3)1811年，意大利化学家阿伏伽德罗提出了分子假说，指出分子可以由多个相同的原子组成。

(4)阴极射线的发现：研究稀薄气体放电时，当玻璃管内的气体足够稀薄时，阴极发出一种射线，这种射线能使玻璃管壁发出荧光，这种射线称为阴极射线。

(5)汤姆孙的研究：1897年，英国科学家汤姆孙设计了一个巧妙实验，实验中通过静电偏转力和磁场偏转力相抵消等方法，确定了阴极射线粒子的速度，测量出了射线粒子的比荷，证明阴极射线的电荷与氢离子的电荷大小基本相同，计算出阴极射线的质量是氢离子质量的1。

汤姆孙将这种带电粒子称为电子。

1 800(6)汤姆孙原子模型：原子带正电的部分充斥整个原子，很小很轻的电子镶嵌在球体的某些固定位置，正像葡萄干嵌在面包中那样，这就是原子的葡萄干面包模型。

2．α粒子散射实验1．自主思考——判一判(1)19世纪初期形成的原子论观点认为原子是构成物质的最小颗粒是不可分的。

(√)(2)电子的发现，说明原子具有一定的结构。

(√)(3)α粒子散射实验主要实验器材有：放射源、金箔、荧光屏、显微镜。

(√)(4)金箔的厚薄对实验无影响。

(×)(5)α粒子大角度的偏转是电子造成的。

(×)(6)原子内部正电荷是均匀分布的。

(×)(7)原子的几乎全部质量都集中在原子核内。

电子的发现与汤姆孙模型课时：1课时教学目标【知识与技能】1.知道汤姆孙用阴极射线管实验测出电子的比荷。

2.知道汤姆孙提出的原子模型。

【过程与方法】1.关于阴极射线本性之争，通过提出问题，阴极射线是什么；到猜想与假设，提出很多观点与学说；最后实验验证。

汤姆孙通过长期的实验，判定出电子是原子的组成部分。

2.通过汤姆孙原子模型的提出，让学生体会建立模型的思维过程，同时知道建立模型是物理学的一种重要的研究方法之一。

【情感态度与价值观】在物质结构的早期探究中，体会人类对客观世界的认识是不断深入的，科技的进步对物理学的推动作用。

激发学生的求知欲，向科学家们致敬和学习他们专注研究的精神。

教学重点和难点：重点：阴极射线管实验测带电粒子的比荷。

难点：阴极射线管实验的探究方法。

教学方法：阅读法讲授法实验法教学资源：教材 PPT（网络资料）图片实验主要教学过程：【引入】宇宙万物都是有许许多多小部分组成的。

显微镜下:皮肤由一个个细胞组成的；电子显微镜下，可以看到组成物质的原子图像；原子还能再分吗？他有什么样子的结构呢？今天开始我们进入微观领域的学习：第二章原子结构在微观领域的研究中，科学家们是通过不断的现象观察，实验验证，逐步揭开原子的结构。

今天这一节课，我们学习电子的发现与汤姆孙模型；（学生活动：阅读教材）2min(看视频短片）1.古人对物质的结构的认识2.古希腊哲学家的莫克利特建立了早期的原子论。

3.17世界中叶，人们开始通过实验来了解物质的结构。

4.19世界初，道尔顿提出了原子论；1811年意大利化学家阿伏伽德罗提出分子的假说。

一、阴极射线管实验【讲授】19世纪末，科学家研究稀薄气体放电时发现，玻璃管内的气体足够稀薄时，阴极发出一种射线，这种射线能使玻璃管壁发出荧光。

称之为阴极射线。

但是科学家们对阴极射线的认识有分歧，有的认为是以太波，有的认为是某种粒子，有的认为是带正电的，有的认为是带负电的。

提出了各种各样的观点。

第一节电子的发现与汤姆孙模型三维教学目标1.知识与技能①了解人类对物质结构之谜的探索历程。

②了解电子的发现过程。

③汤姆孙的原子模型的建立。

2.过程与方法：培养学生通过现象分析本质，首先独立思考，学会合作分享。

初步了解电子是构成原子的重要成分，原子不是不可再分的最小粒子。

3.情感、态度与价值观:体会人类对原子的认识经历了艰难、漫长的历程，只有那些不畏艰难困苦的人才能到达光芒的顶点。

教学重点:阴极射线的研究。

教学难点：汤姆孙发现电子的实验及理论推导——电子比荷的测定。

教学方法：学生分组对抗、演示实验、启发引导。

教具准备：高压发生器、阴极射线管、磁铁、电脑课件。

教学过程：〔一〕历史的回忆①我国西周的“五行说〞：万物由“金、木、水、火、土〞5种根本“元素〞组成。

②古希腊亚里士多德认为：万物由“水、土、火、空气、以太〞构成。

③老子讲：“道生一、一生二、二生三、三生万物〞。

④古希腊德漠克利特认为：万物由不可再分割的粒子——原子组成。

墨子认为万物由不可分割的最小单元“端〞构成。

⑤波意耳的元素论、道尔顿的原子论、阿伏伽德罗的分子假说。

（二）阴极射线1.发现：1858年德国的物理学家普吕克尔利用低压气体放电管研究气体的放电时发现了一种奇特的现象，1876年德国的物理学家戈德斯坦把它命名为阴极射线。

2.汤姆孙的研究。

①演示阴极射线在磁场中的偏转，学生分组讨论阴极射线的电性。

②引导学生认识到比荷是确认粒子的“身份证〞。

如何测定阴极射线粒子的比荷。

③汤姆孙的推导。

qE=qvB —— v=E/BqvB=mv2/R—— q/m=E/RB2测出比荷值大约是1011C/kg。

进一步研究这种粒子带负电，电荷量为1.6*1019-C。

质量大约是氢离子质量的1/1836.汤姆孙将这种带电粒子称为电子。

电子的发现是19世纪末的三大著名发现之一。

3.汤姆孙原子模型的建立.①电子的发现说明原子具有一定的结构。

原子是由电子和其他带正电的物质组成的。

第1节电子的发现与汤姆孙模型学案学习目标：1.知道阴极射线及本质，了解电子及其比荷，2.知道汤姆孙研究阴极射线发现电子的实验及理论推导。

根底知识：一、物质结构的早期探究我国西周时期的五行说：金、木、水、火、土古希腊的亚里士多德认为：万物的本质是土、水、火、空气4种“元素〞，天体那么由第五种元素———以太构成古希腊学者德谟克利特等人认为宇宙间存在一种或多种微小的实体，这个实体叫做“原子〞，原子密不可分，这些原子在虚空中运动，并可按照不同的方式重新结合或分散。

1661年，玻意耳以化学实验为根底建立科学的元素论，认为只有那些不能用化学方法再分解的简单物质才是元素，各种元素存在着不同的原子。

二、电子的发现1．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．汤姆孙的探究方法及结论(1)根据阴极射线在电场和磁场中的偏转情况断定，它的本质是带负电的粒子流，并求出了这种粒子的比荷。

(2)换用不同材料的阴极做实验，所得比荷的数值都相同，是氢离子比荷的近两千倍。

(3)结论：阴极射线粒子带负电，其电荷量的大小与氢离子大致相同，而质量比氢离子小得多，后来组成阴极射线的粒子被称为电子。

3．电子的电荷量及电荷量子化(1)电子电荷量：1910年前后由密立根通过著名的油滴实验得出，电子电荷的现代值为e＝×10－19C。

(2)电荷是量子化的，即任何带电体的电荷只能是e的整数倍。

(3)电子的质量：m e＝9.109 383 56×10－31 kg，质子质量与电子质量的比m p m e＝1836。

说明：阴极射线实质是带负电的电子流。

三、汤姆孙的原子模型汤姆孙于1898年提出了原子模型，他认为原子是一个球体、正电荷弥漫性地均匀分布在整个球体内，电子镶嵌在球中．在汤姆孙的原子模型中小圆点代表正电荷，大圆点代表电子．汤姆孙的原子模型被称为西瓜模型或枣糕模型，该模型能解释一些实验现象，但后来被α粒子散射实验否认了．重难点理解：一、电子的发现1．对阴极射线本质的认识——两种观点(1)电磁波说，代表人物——赫兹，他认为这种射线是一种电磁辐射。