沪教版高中物理选修3-5 3.1电子的发现及其重大意义_学案1

电子的发现及其重大意义

学习目标 1．了解阴极射线及电子发现的过程。2．知道汤姆孙研究阴极射线发现电子的实验及理论推导。3．培养学生对问题的分析和解决能力，初步了解原子不是最小不可分割的粒子。
学习重点 姆孙研究阴极射线发现电子的实验及理论推导。
学习难点 姆孙研究阴极射线发现电子的实验及理论推导。
学习过程
自主学习 一、阴极射线1．演示实验：真空玻璃管中，K是金属板制成的______，接在感应线圈的______上，A金属环制成的_____，接感应线圈的______，接通电源后，观察管端玻璃壁上亮度的变化。2．实验现象：德国物理学家普吕克尔在类似的实验中看到了玻璃壁上淡淡的______及管中物体在玻璃壁上的______。3．实验分析：荧光的实质是由于玻璃受到______发出的某种射线的撞击而引起的，这种射线被命名为__________。 二、电子的发现1．汤姆孙对阴极射线的探究 （1）让阴极射线分别通过电场或磁场，根据______情况，证明它是________的粒子流并求出了其比荷。（2）换用不同材料的阴极做实验，所得粒子的__________相同，是氢离子比荷的近两千倍。（3）结论：粒子带______，其电荷量的大小与________大致相同，而质量比氢离子的质量_______，后来组成阴极射线的粒子被称为______。2．关于电子 （1）电子的电荷量e＝__________C （2）第一次较为精确测量出电子电荷量的是美国物理学家______利用著名的“______”实验测量出的。 （3）密立根通过实验还发现，电荷是_____的，即任何电荷只能是___的整数倍。（4）电子的质量 m＝__________kg（5）质子质量与电子质量的比值为＝________
合作探究 1．阴极射线思考1：是什么原因让空气分子变成带电粒子的？带电粒子从何而来的？ 科学家在研究气体导电时发现了辉光放电现象。 史料：1858年德国物理学家普吕克尔较早发现了气体导电时的辉光放电现象。德国物理学家戈德斯坦研究辉光放电现象时认为这是从阴极发出的某种射线引起的。所以他把这种未知射线称之为阴极射线。 对于阴极射线的本质，有大量的科学家作出大量的科学研究，主要形成了两种观点。 （1）电磁波说：代表人物， 。认为这种射线的本质是 。 （2）粒子说：代表人物， 。认为这种射线的本质是一种 。 思考2：你能否设计一个实验来进行阴极射线的研究，能通过实验现象来说明这种射线是一种电磁波还是一种高速粒子流。 2．汤姆孙的研究英国物理学家汤姆孙在研究阴极射线时发现了电子。 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C1C2后沿直线打在荧光屏A＇上。 （1）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 电荷。 （2）为使阴极射线不发生偏转，则请思考可在平行极板区域采取什么措施。 （3）根据带电的阴极射线在电场中的运动情况如何求出阴极射线的比荷。 思考3：利用磁场使带电的阴极射线发生偏转，能否根据磁场的特点和带电粒子在磁场中的运动规律来计算阴极射线的比荷？ 3．电子（1）电子的电荷量e＝1.60217733×10－19C（2）第一次较为精确测量出电子电荷量的是美国物理学家密立根利用油滴实验测量出的。（3）密立根通过实验还发现，电荷具有量子化的特征。即任何电荷只能是e的整数倍。（4）电子的质量 m＝9.1093897×10－31kg
合作探究 1．关于阴极射线的本质，下列说法正确的是（ ） A．阴极射线的本质是氢原子 B．阴极射线的本质是电磁波C．阴极射线的本质是电子 D．阴极射线的本质是X射线2．关于阴极射线的性质，下列说法正确的是（ ）A．阴极射线带负电 B．阴极射线带正电C．阴极射线的荷质比比氢原子的荷质比大 D．阴极射线的荷质比比氢原子的荷质比小3．关于密立根“油滴实验”的科学意义，下列说法正确的是（ ）A．测得了电子的电荷量 B．提出了电荷分布的量子化观点C．为电子质量的最终获得做出了突出贡献D．为人类进一步研究原子的结构提供了一定的理论依据4．在阴极射线管（左为负）正上方平行放一根通有强电流的长直导线，则阴极射线将（ ）A．向纸内偏转 B．向纸外偏转 C．向下偏转 D．向上偏转5．一只阴极射线管，左侧不断有电子射出，若在管的正下方，放一通电直导线AB时，发现射线径迹向下偏，则：（ ）A．导线中的电流由A流向B B．导线中的电流由B流向AC．若要使电子束的径迹往上偏，可以通过改变AB中的电流方向来实现D．电子束的径迹与AB中的电流方向无关6．1897年，汤姆孙在研究阴极射线时，测出了阴极射线的 ，并确定了其带 电，组成阴极射线的粒子称为 。7．不论是强电场的电离、正离子的轰击、紫外线的照射、金属受灼热还是放射性物质的自发辐射，都能发射出同样的带电粒子是 。8．氢原子的核外电子质量为m，电量为e，在离核最近的轨道上运动，轨道半径为r1，求：（1）电子运动的动能。（2）电子绕核转动的频率。（3）电子绕核转动相当于环形电流的电流大小。9．一个半径为1．64ⅹ10-4cm的带负电的油滴，在电场强度等于1．92ⅹ105V/m的竖直向下的匀强电场中，如果油滴受到的库伦力恰好与重力平衡，则这个油滴带有几个电子的电荷量？已知油滴的密度为0.851ⅹ103kg/m3


C

C1

C2



Y

A

S







磁场

x

L

萤幕

D

S

S

O

电场E

A

y





e

m

y1

y2



v0


v



1