鲁科版高中物理选择性必修第三册精品课件 第4章 第1节 电子的发现与汤姆孙原子模型 (2).ppt

重难探究?能力素养全提升探究一对阴极射线的认识情境探究在如图所示的演示实验中,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,管端玻璃壁上能观察到什么现象?该现象说明了什么问题?要点提示能看到玻璃壁上淡淡的荧光及管中物体在玻璃壁上的影,这说明阴极能够发出某种射线,并且撞击玻璃引起荧光。知识归纳1.对阴极射线的理解(1)阴极射线实际上就是电子流。(2)荧光现象产生的条件:玻璃管中气体稀薄。(3)阴极射线的来源:若真空度高,阴极射线的粒子主要来自阴极;若真空度不高,粒子还可能来自管中气体。(4)阴极射线不是X射线。2.汤姆孙发现电子的流程(1)利用电场,判断阴极射线的电性。(2)利用电场、磁场(即速度选择器),计算阴极射线带电粒子的运动速率。(3)利用磁场,得出阴极射线的比荷。(4)提出假想,认为阴极射线粒子电荷量大小与氢离子一样,质量比氢离子小得多。(5)实验验证假想,提出电子概念。(6)探究更多现象,得出结论:电子是原子的组成部分。典例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静电力作用而脱离阴极应用体验答案CD解析阴极射线是真空玻璃管内由阴极直接发出的射线,故选项A错误,C正确;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,故选项B错误,D正确。针对训练1关于阴极射线,下列说法正确的是()A.阴极射线就是稀薄气体导电时的放电现象B.阴极射线是在真空管内由阳极发出的C.阴极射线是电子流D.阴极射线的比荷比氢离子的比荷小答案C解析阴极射线是在真空管中由阴极发出的电子流,故选项A、B错误,C正确;阴极射线本质是电子流,故其比荷比氢离子比荷大,故选项D错误。探究二电子的发现情境探究如图所示,将条形磁铁的一个磁极靠近阴极射线管,发现射线偏转,什么原因造成这种现象?阴极射线经过磁铁会发生偏转要点提示阴极射线是带电粒子流,当带电粒子运动方向与磁场不平行时,由于洛伦兹力作用,它们的轨迹发生偏转。知识归纳1.利用磁偏转测量(1)让带电粒子通过相互垂直的匀强电场和匀强磁场,如图甲所示,使其做匀速直线运动,根据二力平衡,即F洛=F电(qvB=qE),得到粒子的运动速度v=。甲洛伦兹力与静电力平衡(2)撤去电场,如图乙所示,保留磁场,让粒子单纯地在磁场中运动,由洛伦兹力提供向心力,即qvB=m,根据轨迹偏转情况,由几何知识求出其半径r。乙(3)由以上两式确定粒子的比荷表达式:。最后经定量计算汤姆孙认定组成阴极射线的粒子为电子。2.利用电偏转测量做类平抛运动丙3.电子发现的意义(1)电子发现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。(2)现在人们发现了各种物质里都有电子,而且电子是原子的组成部分。(3)电子带负电,而原子是电中性的,说明原子是可再分的。应用体验典例2在汤姆孙测阴极射线比荷的实验中,采用了如图所示的阴极射线管,从C出来的阴极射线经过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F中心出现荧光斑。若在D、G间加上方向向下、电场强度为E的匀强电场,阴极射线将向上偏转;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(图中未画出),荧光斑恰好回到荧光屏中心,接着再去掉电场,阴极射线向下偏转,偏转角为θ,试解决下列问题:(1)说明阴极射线的电性;(2)说明图中磁场的方向;(3)根据L、E、B和θ,求出阴极射线的比荷。答案见解析解析(1)由于阴极射线向上偏转,因此受静电力方向向上,又由于匀强电场方向向下,则静电力的方向与电场方向相反,所以阴极射线带负电。(2)由于所加磁场使阴极射线受到向下的洛伦兹力,而与静电力平衡,由左手定则得磁场的方向垂直纸面向里。(3)设此射线所带电荷量为q,质量为m,当射线在D、G间做匀速直线运动时,有qE=qvB。当射线在D、G间的磁场中偏转时,有qvB=同时又有L=rsinθ,如图所示。针对训练2如图所示,电子以初速度v0从O点进入长为l、板间距离为d、电势差为U的电场,出电场时打在屏上P点,经测量OP的长度为X0,求电子的比荷。解析由于电子进入电场中做类平抛运动,沿电场线方向做初速度为零的匀加速直线运动学以