粤教版高中物理选修3-5敲开原子的大门.ppt

敲开原子的大门 1．了解汤姆生发现电子的历史过程． 2．知道阴极射线，了解它的实质． 3．体会研究阴极射线的方法． 很早以前，对构成物质的基本粒子——原子能否继续再“分割”，科学家们对此进行了不断地探索．直到19世纪末，英国科学家汤姆生终于在研究阴极射线的时候发现了电子，使人类对微观世界有了新的认识，从此敲开原子内部结构的大门．你知道电子是怎样发现的吗？原子可以再分吗？ 一、探究阴极射线 1．1858年，德国科学家________在一个真空玻璃管两端加上高电压，发现了阴极会射出一种射线，这种射线称为________． 2．英国科学家________通过做阴极射线在磁场、电场中的偏转实验，证实了阴极射线本质上是由带________电的微粒组成的． 阴极射线 普吕克尔　 负 汤姆生 ____________ 3．汤姆生测定阴极射线的比荷的基本思想是：―个质量为m、电荷量为e的带电粒子以速率v垂直进人磁场B中，如果粒子仅受洛伦磁力作用，将做匀速圆周运动，向心力由洛伦磁力提供，即 ，只要确定粒子运动的速率及半径，就可测出比荷． 二、电子的发现 1．对于不同的放电气体，或者用不同的金属材料制作电极，都测得相同的________，随后又发现在气体电离和光电效应等现象可从不同的物体中击出这种带电粒子，这表明它是构成各种物体的________． 荷质比 共同成分 2．汤姆生发现粒子的________与氢离子的________大小基本上相同，________比任何一种分子和原子的______都小得多，至此，汤姆生完全确认了电子的存在． 3．1910年由密立根通过著名的“油滴实验”测出的电子的电荷量e＝______________ C．根据荷质比，可以精确地计算出电子的质量：m＝________________ kg. 　9.1094×10－31 电荷 电荷 质量 质量 1.602×10－19 对阴极射线的性质的探究 德国科学家普里克在一个真空玻璃管两端加上高电压，发现阴极射线 .英国科学家汤姆生通过做阴极射线在磁场、电场中的偏转实验，证实了阴极射线本质上是由带负电的微粒组成的． 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 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． 答案：C 课堂训练 1.如图所示，阴极射线管(A为其阴极)放在蹄形磁铁的N、S两极间，射线管的A端应接在______极，此时，荧光屏上的电子束运动轨迹________ (选填“向上”、“ 向下”或“不”)偏转． 解析：阴极射线管的阴极射出电子，应当接直流高压电源的负极，带负电的电子在磁场中运动，受洛仑磁力作用，由左手定则可判断运动轨迹向下偏转． 答案：负　向下 电子的发现过程 1897年，汤姆生根据阴极射线在电场和磁场中的偏转断定，它的本质是带负电的粒子流，并求出了粒子的荷质比．实验装置如图所示，从高压电场的阴极发出的阴极射线，穿过CC1后沿直线打在荧光屏A上． 当在平行极板上加一如图所示的电场，发现阴极射线打在荧光屏上的位置向下偏，则可判定，阴极射线带有负电荷． 为使阴极射线不发生偏转，则可在平行极板区域加一磁场，且磁场方向必须垂直纸面向外． 当满足条件qv0B＝qE时，则阴极射线不发生偏转．则： v0＝ 通常我们都用质谱仪来测量荷质比，让中性气体分子进人电离室A，在那里被电离成离子，从小孔飘出，经一狭缝进人加速电场中被加速，然后让离子垂直进人匀强磁场中做匀速圆周运动，最后打在照相底片上．设离子所带电量为q，加速电场两极间的电势差为U，离子进人加速电场时速度近似为零，离子离开加速电场时获得的动能为： mv2＝qU. 设匀强磁场的磁感应强度为B，离子在磁场中做匀速圆周运动的半径为r，则有： qvB＝ ，联立以上两式解得 . 上式中其他量均可由实验测出，其创新之处是把微观量的大小用可由实验测得的宏观量表示了出来． 电子的电量的精确测定是在1910年由密立根通过著名的“油滴实验”测出的． 电子的电荷量 e＝110－19 C; 电子的质量m＝9.1093897×10－31 kg. 如图所示，一束电子(电量为e)以速度v垂直射入磁感强度为B，宽度为d的匀强磁场中，穿透磁场时速度方向与原来入射方向的夹角是30°，则电子的质量是________，穿透磁场的时间是________． 解析：电子在磁场中运动，只受洛伦兹力作用，故其轨迹是圆弧一部分，又因为f⊥v，故圆心在电子穿