人教版高二物理选修3-5 18.1 电子的发现 课件 （22张ppt）
文档属性
| 名称 | 人教版高二物理选修3-5 18.1 电子的发现 课件 （22张ppt） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 6.5MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-04-30 23:19:21 | ||
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文档简介
(共22张PPT)
高考导航
近年高考对本节内容单独命题很少,常与其他知识联合考查,也会以求电子比荷的计算题形式出现。
18.1 电子的发现
1.辉光放电现象
(1)放电管中若有稀薄气体,在放电管两极加上高电压可看到辉光放电现象。但若管内气体非常稀薄即接近真空时,不能使气体电离发光,辉光放电现象消失。
(2)辉光放电的应用:如利用其发光效应制成的霓虹灯、日光灯,以及利用其正常辉光放电的电压稳定效应制成的氖稳压管。
一、阴极射线
一、阴极射线
例1.（多选）关于空气的导电性能，下列说法正确的是（ ）
A．空气导电，因为空气分子中有的带正电，有的带负电，在强电场作用下 向相反方向运动
B．空气能够导电，是空气分子在射线或强电场作用下电离的结果
C．空气密度越大，导电性能越好
D．空气密度变得越稀薄，越容易发出辉光
BD
2.阴极射线的产生
如图所示,在研究0.1Pa气压以下的气体导电的玻璃管内有阴、阳两极,当两极间加一定电压时,阴极便发出一种射线,这种射线能使玻璃管壁发出荧光,称为阴极射线。
在稀薄气体的辉光放电实验中,若不断地抽出管中的气体,当管中的气压降到0.1Pa的时候,管内已接近真空,不能使气体电离发光,这时对着阴极的玻璃管壁却发出荧光,如果在管中放一个十字形金属片,荧光中会出现十字形阴影,如图所示：
一、阴极射线
3.阴极射线的特点
(1)在真空中沿直线传播;
(2)碰到荧光物质能使其发光;
(3)本质上是高速电子流。
一、阴极射线
一、阴极射线
例2. 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．阴极射线可以穿透薄铝片，这说明它是电磁波
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库仑力 作用而脱离阴极
D
一、阴极射线
变式.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辉光放电现象
B．阴极射线是在真空管内由正极放出的电子流
C．阴极射线是由德国物理学家戈德斯坦命名的
D．阴极射线就是X射线
C
1.汤姆孙对阴极射线的研究
从1890年起英国物理学家汤姆孙开始了对阴极射线的一系列实验研究。为了研究阴极射线的带电性质,他设计了如图所示的装置,从阴极K发出的带电粒子通过阳极A和小孔O形成一束细射线，它穿过两片平行的金属板P、P’,到达右端带有标尺的荧光屏上.通过射线产生的荧光位置断定,它的本质是带负电粒子流。
二、电子的发现
2.发现电子的意义
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,现在人们发现了各种物质里都有电子,而且电子的质量比最轻的氢原子质量小得多,这说明电子是原子的组成部分.
电子是带负电的,而原子是电中性的,可见原子内还有带正电的物质,这些带正电的物质和带负电的电子是如何构成原子的呢?
电子的发现大大激发了人们研究原子内部结构的热情,拉开了人们研究原子结构的序幕。
二、电子的发现
例3.如图所示，阴极射线管的左侧不断有电子射出．在管的正下方放一通电直导线MN时，发现射线的径迹向下偏．则（ ）
A．导线中的电流从M流向N
B．导线中的电流从N流向M
C．若要使电子束的径迹向上偏，可以通过改变MN中的电流方向来实现
D．电子束的径迹与MN中的电流方向无关
BC
二、电子的发现
1.密立根实验的原理
(1)如图所示,两块平行放置的水平金属板A、B与电源相连接,使A板带正电,B板带负电.从喷雾器嘴喷出的小油滴经上面的金属板中间的小孔,落到两板之间的匀强电场E中。
三、密立根“油滴实验”
1.密立根实验的原理
(2)小油滴由于摩擦而带负电,调节A、B两板间的电压,可以使小油滴在两板之间静止或做匀速直线运动,忽略空气阻力,此时油滴所受电场力和重力平衡,即mg=qE, 则电荷的电荷量q=
(3)实验发现,q一定是某个最小电荷量的整数倍,这个最小的电荷量就是电子的电荷量.
三、密立根“油滴实验”
2.实验发现
(1)电子电荷的现代值为e=1.6021773(49)×10-19C.计算时通常取 e=1.6×10-19C.
(2)任何带电体所带的电荷只能是e的整数倍,即电荷是量子化的.
(3)由实验测得的电子的比荷和电子电荷e,可以确定电子的质量为me=9.1093897×10-31kg.质子质量与电子质量的比值为=1836。
三、密立根“油滴实验”
例4.在物理学的发展史中，重要实验对物理学的发展有着关键性作用，下列关于物理学家、物理实验及其作用的描述中正确的是（ ）
A．汤姆孙通过α粒子散射实验，提出了原子的核式结构模型
B．科学家发现的光电效应现象证明光具有波粒二象性
C．卢瑟福対阴极射线的研究发现了电子，进一步实验证明电子是原子的组成部分
D．密立根通过“油滴实验”测出了电子的电荷量
D
三、密立根“油滴实验”
例5.密立根油滴实验进一步证实了电子的存在，揭示了电荷的非连续性．如图所示是密立根实验的原理示意图，设小油滴质量为m，调节两板间电势差为U，当小油滴悬浮在两板间电场中不动时，测出两板间距离为d．可求出小油滴的电荷量
q＝ ．
三、密立根“油滴实验”
1.如图所示,质量为m、电荷量为q的带电粒子以速率 垂直进入电场中，如果粒子仅受电场力作用，将做类平抛运动。只要确定了粒子运动的速率及偏转角与电场强度E、极板的长度L,就可以测出比荷。
设平行板C、D间的距离为d,板的水平长度为L.首先使阴极射线仅受电场力作用发生偏转,测出此时的场强E和偏转角,随后保持E不变,外加磁场使射线恢复水平不再偏转,测出此时的磁感应强度B. 偏转角,速率,则 。
四、测定阴极射线中粒子的比荷的方法
2.用洛伦兹力实验仪测定阴极射线中粒子的比荷
如图所示,质量为m、电荷量为q的带电粒子以速率 垂直进入洛伦兹力实验仪中,如果粒子仅受洛伦兹力作用,将做匀速圆周运动,只要确定了磁感应强度、粒子运动的半径与加速电压,就可以测出比荷。
电子在加速电场中: ，得。
洛伦兹力提供向心力: ,则 .
四、测定阴极射线中粒子的比荷的方法
3.如图所示,设平行板Y Y’间的距离为h,板的水平长度为d. 首先使阴极射线仅受电场力作用并达到最大偏转,测出此时的场强E,随后保持E不变,外加磁场使阴极射线恢复水平不再偏转,测出此时的磁感应强度B.
速率:
竖直偏转位移:
则 : = .
四、测定阴极射线中粒子的比荷的方法
例6.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，场强为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），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）说明图中磁场沿什么方向；
（3）根据L、E、B和θ，求出阴极射线的比荷。
四、测定阴极射线中粒子的比荷的方法
变式.如图所示为测量某种离子的比荷的装置．让中性气体分子进入电离室A，在那里被电离成离子．这些离子从电离室的小孔飘出，从缝S1进入加速电场被加速，然后让离子从缝S2垂直进入匀强磁场，最后打在底片上的P点．已知加速电压为U，磁场的磁感应强度为B，缝S2与P之间的距离为a，离子从缝S1进入电场时的速度不计，求：
①该离子是带正电还是负电；
②该离子的比荷 ．
四、测定阴极射线中粒子的比荷的方法
比荷
电性
粒子性
原子可以辐射射线
射线的性质
电子的发现
汤姆孙提出西瓜模型
课堂小结
作业
1.先复习今天所讲基础内容完成本节大小本；
2.预习第二节，完成大本。
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近年高考对本节内容单独命题很少,常与其他知识联合考查,也会以求电子比荷的计算题形式出现。
18.1 电子的发现
1.辉光放电现象
(1)放电管中若有稀薄气体,在放电管两极加上高电压可看到辉光放电现象。但若管内气体非常稀薄即接近真空时,不能使气体电离发光,辉光放电现象消失。
(2)辉光放电的应用:如利用其发光效应制成的霓虹灯、日光灯,以及利用其正常辉光放电的电压稳定效应制成的氖稳压管。
一、阴极射线
一、阴极射线
例1.（多选）关于空气的导电性能，下列说法正确的是（ ）
A．空气导电，因为空气分子中有的带正电，有的带负电，在强电场作用下 向相反方向运动
B．空气能够导电，是空气分子在射线或强电场作用下电离的结果
C．空气密度越大，导电性能越好
D．空气密度变得越稀薄，越容易发出辉光
BD
2.阴极射线的产生
如图所示,在研究0.1Pa气压以下的气体导电的玻璃管内有阴、阳两极,当两极间加一定电压时,阴极便发出一种射线,这种射线能使玻璃管壁发出荧光,称为阴极射线。
在稀薄气体的辉光放电实验中,若不断地抽出管中的气体,当管中的气压降到0.1Pa的时候,管内已接近真空,不能使气体电离发光,这时对着阴极的玻璃管壁却发出荧光,如果在管中放一个十字形金属片,荧光中会出现十字形阴影,如图所示：
一、阴极射线
3.阴极射线的特点
(1)在真空中沿直线传播;
(2)碰到荧光物质能使其发光;
(3)本质上是高速电子流。
一、阴极射线
一、阴极射线
例2. 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．阴极射线可以穿透薄铝片，这说明它是电磁波
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库仑力 作用而脱离阴极
D
一、阴极射线
变式.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辉光放电现象
B．阴极射线是在真空管内由正极放出的电子流
C．阴极射线是由德国物理学家戈德斯坦命名的
D．阴极射线就是X射线
C
1.汤姆孙对阴极射线的研究
从1890年起英国物理学家汤姆孙开始了对阴极射线的一系列实验研究。为了研究阴极射线的带电性质,他设计了如图所示的装置,从阴极K发出的带电粒子通过阳极A和小孔O形成一束细射线，它穿过两片平行的金属板P、P’,到达右端带有标尺的荧光屏上.通过射线产生的荧光位置断定,它的本质是带负电粒子流。
二、电子的发现
2.发现电子的意义
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,现在人们发现了各种物质里都有电子,而且电子的质量比最轻的氢原子质量小得多,这说明电子是原子的组成部分.
电子是带负电的,而原子是电中性的,可见原子内还有带正电的物质,这些带正电的物质和带负电的电子是如何构成原子的呢?
电子的发现大大激发了人们研究原子内部结构的热情,拉开了人们研究原子结构的序幕。
二、电子的发现
例3.如图所示，阴极射线管的左侧不断有电子射出．在管的正下方放一通电直导线MN时，发现射线的径迹向下偏．则（ ）
A．导线中的电流从M流向N
B．导线中的电流从N流向M
C．若要使电子束的径迹向上偏，可以通过改变MN中的电流方向来实现
D．电子束的径迹与MN中的电流方向无关
BC
二、电子的发现
1.密立根实验的原理
(1)如图所示,两块平行放置的水平金属板A、B与电源相连接,使A板带正电,B板带负电.从喷雾器嘴喷出的小油滴经上面的金属板中间的小孔,落到两板之间的匀强电场E中。
三、密立根“油滴实验”
1.密立根实验的原理
(2)小油滴由于摩擦而带负电,调节A、B两板间的电压,可以使小油滴在两板之间静止或做匀速直线运动,忽略空气阻力,此时油滴所受电场力和重力平衡,即mg=qE, 则电荷的电荷量q=
(3)实验发现,q一定是某个最小电荷量的整数倍,这个最小的电荷量就是电子的电荷量.
三、密立根“油滴实验”
2.实验发现
(1)电子电荷的现代值为e=1.6021773(49)×10-19C.计算时通常取 e=1.6×10-19C.
(2)任何带电体所带的电荷只能是e的整数倍,即电荷是量子化的.
(3)由实验测得的电子的比荷和电子电荷e,可以确定电子的质量为me=9.1093897×10-31kg.质子质量与电子质量的比值为=1836。
三、密立根“油滴实验”
例4.在物理学的发展史中，重要实验对物理学的发展有着关键性作用，下列关于物理学家、物理实验及其作用的描述中正确的是（ ）
A．汤姆孙通过α粒子散射实验，提出了原子的核式结构模型
B．科学家发现的光电效应现象证明光具有波粒二象性
C．卢瑟福対阴极射线的研究发现了电子，进一步实验证明电子是原子的组成部分
D．密立根通过“油滴实验”测出了电子的电荷量
D
三、密立根“油滴实验”
例5.密立根油滴实验进一步证实了电子的存在，揭示了电荷的非连续性．如图所示是密立根实验的原理示意图，设小油滴质量为m，调节两板间电势差为U，当小油滴悬浮在两板间电场中不动时，测出两板间距离为d．可求出小油滴的电荷量
q＝ ．
三、密立根“油滴实验”
1.如图所示,质量为m、电荷量为q的带电粒子以速率 垂直进入电场中，如果粒子仅受电场力作用，将做类平抛运动。只要确定了粒子运动的速率及偏转角与电场强度E、极板的长度L,就可以测出比荷。
设平行板C、D间的距离为d,板的水平长度为L.首先使阴极射线仅受电场力作用发生偏转,测出此时的场强E和偏转角,随后保持E不变,外加磁场使射线恢复水平不再偏转,测出此时的磁感应强度B. 偏转角,速率,则 。
四、测定阴极射线中粒子的比荷的方法
2.用洛伦兹力实验仪测定阴极射线中粒子的比荷
如图所示,质量为m、电荷量为q的带电粒子以速率 垂直进入洛伦兹力实验仪中,如果粒子仅受洛伦兹力作用,将做匀速圆周运动,只要确定了磁感应强度、粒子运动的半径与加速电压,就可以测出比荷。
电子在加速电场中: ，得。
洛伦兹力提供向心力: ,则 .
四、测定阴极射线中粒子的比荷的方法
3.如图所示,设平行板Y Y’间的距离为h,板的水平长度为d. 首先使阴极射线仅受电场力作用并达到最大偏转,测出此时的场强E,随后保持E不变,外加磁场使阴极射线恢复水平不再偏转,测出此时的磁感应强度B.
速率:
竖直偏转位移:
则 : = .
四、测定阴极射线中粒子的比荷的方法
例6.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，场强为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），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）说明图中磁场沿什么方向；
（3）根据L、E、B和θ，求出阴极射线的比荷。
四、测定阴极射线中粒子的比荷的方法
变式.如图所示为测量某种离子的比荷的装置．让中性气体分子进入电离室A，在那里被电离成离子．这些离子从电离室的小孔飘出，从缝S1进入加速电场被加速，然后让离子从缝S2垂直进入匀强磁场，最后打在底片上的P点．已知加速电压为U，磁场的磁感应强度为B，缝S2与P之间的距离为a，离子从缝S1进入电场时的速度不计，求：
①该离子是带正电还是负电；
②该离子的比荷 ．
四、测定阴极射线中粒子的比荷的方法
比荷
电性
粒子性
原子可以辐射射线
射线的性质
电子的发现
汤姆孙提出西瓜模型
课堂小结
作业
1.先复习今天所讲基础内容完成本节大小本；
2.预习第二节，完成大本。