4.1 电子的发现与汤姆孙原子模型 课件(共32张PPT）__高中物理鲁科版（2019）选择性必修第三册（共34页）

(共32张PPT)
第一节 电子的发现与汤姆孙原子模型
教学课件
Teaching Courseware
20XX.XX.XX
第四章 原子结构
高中物理鲁科版（2019）选择性必修第三册
PART.1
PART.2
PART.3
PART.4
素养目标
新课讲解
新课导入
经典例题
目录
CONTENTS
PART.2
PART.4
课堂练习
课堂小结
(1)了解阴极射线的组成，体会电子发现过程中所蕴含的科学方法。
(2)了解α粒子散射实验的实验装置、实验原理和实验现象。
素养目标
新课导入
请同学们思考：瀑布中的水能否自发地由低处流向高处？瀑布中水的流动是可逆的吗？
不能，该过程不可逆。
新课讲解
New lesson explanation
新课讲解
一、物质结构的早期探究
(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，叫作“原子”。
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、土五种基本“元素”组成的。
(2)古希腊的认为万物的本质是土、水、火、土、空气四种“元素”，天体则由第五种“元素”——“以太”构成。
新课讲解
2.大约在17世纪中叶，人们开始通过实验来了解物质的结构
(1)1661年，玻意尔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元。
(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。
道尔顿
玻意尔
阿伏伽德罗
新课讲解
二、阴极射线的研究
早在1858 年，德国物理学家普吕克尔就发现了气体导电时的辉光放电现象。
1876 年，德国物理学家戈德斯坦认为管壁上的荧光是由于玻璃受到的阴极发出的某种射线的撞击而引起的，并把这种未知射线称之为阴极射线。
1890年开始，英国科学家汤姆孙对阴极射线进行研究。
1.阴极射线
新课讲解
阴极射线的本质是什么？电子的发现经历了怎样的曲折过程？
代表人物，汤姆孙。认为这种射线的本质是一种高速粒子流。
粒子说
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。
电磁波说
新课讲解
阴极射线的产生机理
通常情况下，气体是不导电的。但在强电场中，气体能够被电离而导电。在研究气体放电时，一般都用玻璃管中的稀薄气体。当玻璃管中的气体足够稀薄时，阴极发出的某种射线射在玻璃管壁上而发出荧光，人们把这种射线称为阴极射线。
思考与讨论：根据带电粒子在电场、磁场中的运动规律，哪些方法可以判断运动的带电粒子所带电荷的正负号？
答案提示：带电粒子垂直于电场或磁场方向进入电场（磁场），根据它们在场区内运动的偏转情况进行判定。
新课讲解
三、电子的发现
英国科学家汤姆孙（J. Thomson，1856—1940）从 1890 年开始对阴极射线进行研究。 1897 年，他设计了一个巧妙的实验，如图所示
电场力等于洛伦兹力，Eq=Bqv
磁场偏转，发现带负电，再测出比荷
新课讲解
电场力等于洛伦兹力，得：
Eq=Bqv
磁场偏转，发现带负电，再测出半径R，得：
实验中测得的带电粒子的比荷大约是 1011 C/kg，比氢离子的比荷大得多。
新课讲解
汤姆孙把不同的气体充入管内，用不同的金属分别制成阴极，实验测出的比荷大体相同，说明这种带电粒子是组成各种物质的共同成分。
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，电荷量大小与氢离子相同，而质量比氢离子小得多，汤姆孙把这种带电粒子称为电子。阴极射线粒子的本质是电子束
电子电荷量的精确测定是由密立根通过油滴实验完成的
注意：汤姆孙的实验只测出了电子的比荷，并未测出其带电量！！
e = 1.6×10-19C
新课讲解
电子发现的意义
电子的发现具有伟大的意义，因为这一事件使人们认识到自然界中还有比原子更小的实物。电子的发现打开了通向原子物理学的大门 ,人们开始研究原子的结构。
汤姆孙被科学界誉为“一位最先打开通向基本粒子物理学大门的伟人”。
新课讲解
四、汤姆孙的原子模型
汤姆孙认为，原子带正电的部分应充斥整个原子，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“枣糕模型”。
电子的发现说明原子具有一定的结构，也就是说原子是由电子和其他物质组成的。
新课讲解
利用汤姆孙的原子模型如何解释原子呈电中性？
答案：汤姆孙的原子模型认为，正电荷均匀分布在整个球体中，带负电的电子就嵌在其中，电子带的负电被原子内带的正电抵消。
汤姆孙设想的原子模型是建立在什么基础上的？
提示：汤姆孙设想的原子模型是建立在他对电子的电性、电荷量、质量的大量研究，并结合经典力学的理论、电荷之间的作用规律之上的。
经典例题
Classic Example
经典例题
1.【多选】英国物理学家汤姆孙通过对阴极射线的实验研究发现(　)
A.阴极射线在电场中偏向正极板一侧
B.阴极射线在磁场中受力情况跟正电荷受力情况相同
C.不同材料所产生的阴极射线的比荷不同
D.汤姆孙并未精确得出阴极射线粒子的电荷量
解析:选AD。阴极射线实质上就是高速电子流，所以在电场中偏向正极板一侧,A对；由于电子带负电，所以其在磁场中受力情况与正电荷不同，B错；不同材料所产生的阴极射线都是电子流，所以它们的比荷是相同的，C错；最早精确测出电子电荷量的是美国物理学家密立根，D对。
经典例题
2.(多选)如图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(　　)
A.若在D1、D2两极板之间不加电场和磁场，则阴极射线应打到最右端的中心P1点
B.若在D1、D2两极板之间仅加上竖直向下的电场，则阴极射线应向下偏转
C.若在D1、D2两极板之间仅加上竖直向下的电场，则阴极射线应向上偏转
D.若在D1、D2两极板之间仅加上垂直纸面向里的磁场，则阴极射线不偏转
经典例题
解析：选AC。阴极射线是电子流，当D1、D2两极板之间不加电场和磁场时，因电子所受的重力可以忽略不计，阴极射线不发生偏转，将打到最右端的中心P1点，选项A正确；阴极射线在电场中偏转时应偏向D1、D2带正电的极板一侧，选项C正确，B错误；加上与电子运动方向垂直的磁场时，电子在磁场中受洛伦兹力作用，要发生偏转，选项D错误。
课堂练习
Classroom Practice
课堂练习
课堂练习
1.答案：D
解析：汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子，从而揭示了原子是可以再分的，A错误；原子的核式结构是卢瑟福通过α粒子的散射实验才提出的，B错误；电子的电荷量与质量的比值称为电子的比荷，C错误；电子电荷量的精确测定最早是由密立根通过著名的“油滴实验”实现的，D正确。
课堂练习
课堂练习
2.答案：A
解析：根据右手定则判定通电导线下方部分的磁场方向垂直纸面向外；根据左手定则判断电子在磁场中受力方向向上，故阴极射线将向上偏转。故选A。
课堂练习
课堂练习
3.答案：C
解析：由于阴极射线的本质是电子流，阴极射线方向向右，说明电子的运动方向向右，相当于存在向左的电流，根据左手定则可知，若要使射线向上偏转，则电子所受洛伦兹力方向平行于纸面向上，所以磁场方向应为垂直于纸面向外，故选项C正确.
课堂练习
课堂练习
4.答案：B
解析：若加一沿z轴正方向的磁场，根据左手定则可知，电子所受洛伦兹力方向沿y轴正方向，则亮线向y轴正方向偏移，故A错误；若加一沿y轴负方向的磁场，根据左手定则可知，电子所受洛伦兹力方向沿z轴正方向，则亮线向z轴正方向偏移，故B正确；若加一沿z轴正方向的电场，电子受沿z轴负方向的电场力作用，则亮线向z轴负方向偏移，故C错误；若加一沿y轴负方向的电场，电子受沿y轴正方向的电场力作用，则亮线向y轴正方向偏移，故D错误.
课堂小结
Class Summary
课堂小结
电子的发现与汤姆孙原子模型
物质结构的早期研究
电子的发现
汤姆孙原子结构模型
汤姆孙的实验研究
电子的发现意义
感谢观看
THANK YOU