(完整版)18.1电子的发现课件

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1、第一节第一节 电子的发现电子的发现物理选修物理选修3-5 3-5 第十八章第十八章 原子的结构原子的结构8 早在早在18581858年，德国物理学家年，德国物理学家_利用低压气利用低压气体放电管研究气体放电时发现一种奇特的现象体放电管研究气体放电时发现一种奇特的现象_。1876 1876年德国物理学家年德国物理学家_研究后命名为研究后命名为_一、阴极射线实验一、阴极射线实验普吕克尔普吕克尔玻璃壁上淡淡的荧光及管中物体在玻璃壁的上影玻璃壁上淡淡的荧光及管中物体在玻璃壁的上影戈德斯坦戈德斯坦阴极射线阴极射线KA二、阴极射线的本质二、阴极射线的本质一种认为阴极射线像一种认为阴极射线像X射线一样是电磁

2、辐射射线一样是电磁辐射一种认为阴极射线一种认为阴极射线是带电微粒是带电微粒思考思考1：电磁辐射和带电微粒最大的区别是什么？：电磁辐射和带电微粒最大的区别是什么？思考思考2：根据带电粒子在电磁场中的运动规律，你根据带电粒子在电磁场中的运动规律，你知道哪些方法可以判断运动的带电粒子所带电荷知道哪些方法可以判断运动的带电粒子所带电荷的正负号？的正负号？是否带有电荷是否带有电荷 1、带电粒子在电场中运动轨迹、带电粒子在电场中运动轨迹2、当电带电粒子垂直入射磁场时，可根据、当电带电粒子垂直入射磁场时，可根据 偏转方向。偏转方向。英国物理学家英国物理学家J.J.J.J.汤姆孙汤姆孙自自18901890年起

3、开始研究，年起开始研究，对阴极射线对阴极射线进行了一系列的实验研究。进行了一系列的实验研究。他认为阴极射线是带电粒子流。他认为阴极射线是带电粒子流。1、实验验证、实验验证 在真空度高的放电管中，阴极射线中的粒子主要在真空度高的放电管中，阴极射线中的粒子主要来自来自_。对于真空度不高的放电管来说，粒子还。对于真空度不高的放电管来说，粒子还可能来自管中的气体。可能来自管中的气体。汤姆孙的气体汤姆孙的气体_的示意图的示意图 带电粒子的电荷量与其质量之比带电粒子的电荷量与其质量之比比荷比荷q/m，是，是一个重要的物理量。根据带电粒子在电场和磁场中受一个重要的物理量。根据带电粒子在电场和磁场中受力的情况

4、，可以得出组成阴极射线的微粒的比荷。建力的情况，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。议你依照下面的提示自己算一算。阴极阴极放电管放电管1.当金属板当金属板D1、D2之间未加电场时，射线不偏转，之间未加电场时，射线不偏转，射在屏上射在屏上P1点。施加电场点。施加电场E之后，射线发生偏转并之后，射线发生偏转并射到屏上射到屏上P2处。由此可以推断阴极射线带有什么处。由此可以推断阴极射线带有什么性质的电荷？性质的电荷？汤姆孙的气体汤姆孙的气体_的示意图的示意图放电管放电管负电负电2.如果要抵消阴极射线的偏转，使它从如果要抵消阴极射线的偏转，使它从P2点回到点回到 P1，需

5、要在两块金属板之间的区域再施加一个大，需要在两块金属板之间的区域再施加一个大 小、方向合适的磁场。小、方向合适的磁场。这个磁场的方向是？这个磁场的方向是？写出此时每个阴极射线微粒（质量为写出此时每个阴极射线微粒（质量为m，速度为，速度为 v）受到的洛仑兹力和电场力。你能求出阴极射线受到的洛仑兹力和电场力。你能求出阴极射线 的速度的速度v的表达式吗？的表达式吗？汤姆孙的气体放电管的示意图汤姆孙的气体放电管的示意图垂直纸面向外垂直纸面向外则3.由于金属板由于金属板D1、D2间的距离是已知的，两板间间的距离是已知的，两板间的电压是可测量的，所以两板间的电场强度的电压是可测量的，所以两板间的电场强度E

6、也也是已知量，是已知量，E?。磁感应强度。磁感应强度B可以由电流的大小可以由电流的大小算出，同样按已知量处理。算出，同样按已知量处理。汤姆孙的气体放电管的示意图汤姆孙的气体放电管的示意图4.如果去掉如果去掉D1、D2间的电场间的电场E，只保留磁场，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磁场的区域将会形成一个半径为r的圆弧的圆弧(r可以可以通过通过P3的位置算出的位置算出)。此时，组成阴极射线的粒。此时，组成阴极射线的粒子做圆周运动的向心力就是子做圆周运动的向心力就是_力。力。汤姆孙的气体放电管的示意图汤姆孙的气

7、体放电管的示意图洛伦兹力2、实验结论、实验结论 1897 1897年，汤姆孙得出阴极射线的本质是年，汤姆孙得出阴极射线的本质是带负电的粒子带负电的粒子流并求出了这种粒子的流并求出了这种粒子的比荷比荷。当汤姆孙在测定比荷实验时发现，用不同材料的阴极做当汤姆孙在测定比荷实验时发现，用不同材料的阴极做实验，所发出射线的粒子都有相同的比荷，这表明什么？实验，所发出射线的粒子都有相同的比荷，这表明什么？这说明不同物质都能发射这种带电粒子，它是构成各种物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质的共有成分共有成分。问题：问题：荷质比约为质子（氢离子）比荷的荷质比约为质子（氢离子）比荷的200

8、02000倍。是倍。是电荷比质子大？还是质量比质子小？电荷比质子大？还是质量比质子小？这可能表示阴极射线粒子电荷量的这可能表示阴极射线粒子电荷量的大小与一个氢离子一样，而质量比氢离子小得多。大小与一个氢离子一样，而质量比氢离子小得多。汤姆孙测得了这种粒子的电荷量与氢离子汤姆孙测得了这种粒子的电荷量与氢离子电荷量大致相同，由此可以看出他当初的猜测是电荷量大致相同，由此可以看出他当初的猜测是正确的。后来阴极射线的粒子被称为正确的。后来阴极射线的粒子被称为电子电子3、实验结论分析、实验结论分析汤姆孙猜测：汤姆孙猜测：证实：证实：进一步拓展研究对象：用不同的材料做成的进一步拓展研究对象：用不同的材料做

9、成的阴极做实验，做光电效应实验、热离子发射效应阴极做实验，做光电效应实验、热离子发射效应实验、实验、射线（研究对象射线（研究对象普遍化普遍化）。）。电子是原子的组成部分，是比原电子是原子的组成部分，是比原子更基本的物质单元。子更基本的物质单元。4、扩展：电子、扩展：电子 美国科学家美国科学家密立根密立根又精确地测定了电子的电量：又精确地测定了电子的电量：根据荷质比，可以精确地计算出电子的质量为：根据荷质比，可以精确地计算出电子的质量为：质子质量与电子质量的比值：质子质量与电子质量的比值：结论：e=1.6022e=1.602210101919 C C 并得出电荷的量子化并得出电荷的量子化 m=9.1094m=9.109410103131 kg kg 在科学研究中只做实验是不够在科学研究中只做实验是不够的，创造性的发现需要深刻的洞察的，创造性的发现需要深刻的洞察力。力。