第九章《静电场及其应用》学习活动设计三：元电荷

第九章《静电场及其应用》学习活动设计三：元电荷
　　课堂教学：
　　【任务情景】
　　人的个数是量子化的，只能是1个，2个，3个……，即1和2之间不能连续取值。那么带电体的电荷量是量子化的还是连续的呢？如果是，最小电荷量是多少呢？
　　【学习任务一】电子的发现——比荷的概念
　　教师活动：定义元电荷，介绍电子的发现过程
　　提问1：物体带电本质是得失电子，那么科学实验发现的世界上带最小电荷量是多少呢？
　　预测学生回答：最小的带电体就是失去或得到了一个电子，所以最小电荷量就是一个电子所带电荷量。人们把这个最小电荷量叫做元电荷，用e表示。
　　提问2：电子是怎么发现的呢？
　　预测学生回答：汤姆逊发现的电子。
　　提示：1897年汤姆逊利用气体放电管发现阴极射线的本质是带负电粒子流，根据带电粒子在电场和磁场中受力情况，他求出了这种粒子的比荷，即粒子的带电量和质量的比值。用不同材料做阴极，测得其发射的带电粒子的比荷数值相同。
　　提问3：用不同材料做阴极，测得其发射的带电粒子的比荷数值相同，说明了这种粒子与物质有什么关系？
　　预测学生回答：发射的这种带电粒子是构成物质的共有成分。
　　教师：后来这种粒子叫电子，且电子的比荷为：
　　【学习任务二】元电荷的测量——密立根油滴实验
　　教师活动：组织学生讨论，介绍密立根油滴实验
　　提问1：电子电荷量是如何测量的呢？
　　预测学生回答：美国物理学家密立根通过油滴实验测量的
　　提示：密立根油滴实验是美国芝加哥大学物理学家罗伯特·安德鲁·密立根及其探究学生哈维·福莱柴尔在1909年所进行的一项物理学实验,并使罗伯特·密立根获得1923年的诺贝尔物理学奖。
　　1907-1913年密立根用在电场和重力场中运动的带电油滴进行实验，发现所有油滴所带的电量均是某一最小电荷的整数倍，该最小电荷值就是电子电荷。
　　提问2：现在公认的电子电荷量是多少？
　　教师：人们把这个最小的电荷量叫做元电荷。
　　提问3：根据电子的比荷和电荷量，你能算出电子的质量吗？
　　学生活动：
　　【学习任务三】电荷量子化思想
　　迄今为止，实验发现的最小电荷量是电子电荷量，密立根油滴实验发现，不同油滴的电量都是电子电荷量的整数倍。
　　提问1：你能从起电本质解释一下为什么油滴电量都是电子电荷量的整数倍？
　　学生总结：因为带电体带电本质是得到或失去整数个电子，所以其电荷量只能是电子电荷量的整数倍，即元电荷的整数倍。
　　教师：电荷量和元电荷的关系是：
　　【学习小结】
　　教师活动：组织学生回答开始任务情景中问题。
　　参考答案：电荷量是量子化的，最小电荷量是一个电子或质子所带的电荷量，我们把这个电荷量叫做元电荷e，其数值为。
　　【学习评价自测】
　　1．科学家在研究原子、原子核及基本粒子时，为了方便，常常用元电荷作为电量的单位，关于元电荷，下列论述正确的是（ ）
　　A.把质子或电子叫元电荷
　　B.1.60×10-19C的电量叫元电荷
　　C.电子带有最小的负电荷，其电量的绝对值叫元电荷
　　D.质子带有最小的正电荷，其电量的绝对值叫元电荷
　　答案：BCD
　　解析：电子或质子所带电荷量的数值C叫做元电荷，而不是电子或质子叫元电荷。
　　2.关于物体的带电荷量，以下说法中正确的是（ ）
　　A.物体所带的电荷量可以为任意实数
　　B.物体所带的电荷量只能是某些特定值
　　C.物体带电＋1.60×10-9C，这是因为该物体失去了1.0×1010个电子
　　D.物体带电荷量的最小值为1.6×10-19C
　　答案：BCD
　　解析：物体带电的原因是电子的得、失而引起的，物体带电荷量一定为e的整数倍，故A错，B、C、D正确。