18.1 电子的发现—人教版高中物理选修3-5课件.(共42张PPT)
文档属性
| 名称 | 18.1 电子的发现—人教版高中物理选修3-5课件.(共42张PPT) |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 62.9MB | ||
| 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 | 2020-05-15 05:59:40 | ||
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文档简介
(共42张PPT)
高中物理课程（选修3-5）
—— 18.1 电子的发现
录
目
前情回顾
01
要点解析
02
题型演练
03
课程总结
04
课后作业
05
节
章
前情回顾
Part One
不确定关系是建立在波粒二象性基础上的一条基本客观规律，它是波粒二象性的深刻反应，也是对波粒二象性的进一步描述。
不确定关系指明了宏观物理与微观物理的分界线。在某个具体问题中，粒子是否可作为经典粒子来处理，起关健作用的是普朗克恒量h的大小。
前情回顾
课后作业讲评
5.28
【作1】原子核的半径为10-15m，估计核内质子的动量不确定范围。如果电子被限制在核内，其动量不确定范围是 ×10-20kg?m/s。
节
章
要点解析
Part Two
每种化学元素都有它对应的原子…
原子是最微小的不可分割的实心球体 …
道尔顿
世间万物是由原子构成的…
原子是一种最后的不可分割的物质微粒…
德谟克利特
汤姆孙的伟大发现
汤姆孙发现电子之前人们认为原子是组成物体的最小微粒，是不可再分的
汤姆孙从对阴极射线等现象的研究中发现了电子，从而敲开了原子的大门
那么电子发现的过程是怎样的？
汤姆孙的伟大发现
知道阴极射线是由电子组成的，电子是比原子更基本的物质单元??
了解电子发现的历史
电子的发现
普吕克尔的类似实验
早在1858年，德国物理学家普吕克尔利用低压气体放电管研究气体放电时看到了玻璃壁上淡淡的荧光及管中物体在玻璃壁上的影。
阴极射线
1876年，另一位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阴极发出的某种射线的撞击而引起的，并把这种射线命名为阴极射线。
那么阴极射线到底是什么呢？
阴极射线
19世纪，对阴极射线本质的认识有两种观点
一种观点认为阴极射线像X射线一样是电磁辐射代表人物赫兹
另一种观点认为阴极射线是带电微粒代表人物汤姆孙?
赫兹
德国
汤姆孙
英国
阴极射线的本质
如果是你，你将设计怎样的实验，来探究阴极射线的本质是电磁波还是带电粒子流？
让阴极射线沿垂直场的方向通过电场或磁场，观察它是否偏转
如果阴极射线发生了偏转，那么阴极射线就是在电场力或洛伦兹力的作用下偏转的，说明阴极射线的本质是带电粒子流。
如果阴极射线没有发生偏转，表示阴极射线不带电，说明阴极射线的本质是电磁波
阴极射线的本质
阴极射线的本质
现象：阴极射线发生了偏转
说明阴极射线不是电磁波，否定了赫兹的说法；
同时也能得到阴极射线的本质是带电粒子流。
阴极射线的本质
英国物理学家J.J.汤姆孙认为
阴极射线是带电粒子流。
为了证实这点，从1890年起
他进行了一系列实验研究。
汤姆孙的实验
小孔AB：使由C发出的粒子形成一束细细的射线
带有标尺的荧光屏
平行的金属板之间夹有电场
阴极C：
发出带电粒子
通过射线产生的荧光的位置，可以研究射线的径迹
汤姆孙的气体放电管示意图
汤姆孙的气体放电管
根据带电粒子在电场和磁场中受力的情况，
可以得出组成阴极射线的微粒的比荷。
在真空度高的放电管中，阴极射线中的粒子主要来自阴极。
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。
汤姆孙的气体放电管
带负电
汤姆孙的气体放电管
垂直纸面向外
每个阴极射线粒子受到的电场力
F=Eq
每个阴极射线粒子受到的洛伦兹力
f=Bqv
Eq =Bqv
进而得到阴极射线的速度表达式
Bqv
Eq
所加磁场方向和大小有何要求呢？
汤姆孙的气体放电管
汤姆孙的气体放电管
Eq =Bqv
如果汤姆孙请你做助手，请你回想并根据汤姆孙研究阴极射线的过程，计算出阴极射线粒子的比荷
汤姆孙的气体放电管
1897年，汤姆孙根据阴极射线在电场和磁场中的偏转情况断定，
它的本质是带负电的粒子流，并求出了这种粒子的比荷。
汤姆孙还发现，用不同材料的阴极做实验，所得的比荷数值是相同的。
这说明了什么？
说明不同物质都能够发射这种带电粒子，它是构成各种物质的共有成分。
猜想一：阴极射线粒子的质量大小与氢离子质量一样大，而电荷却比氢离子大得多；
猜想二：阴极射线粒子的电荷量与氢离子电荷量一样大，而质量却比氢离子小得多；
汤姆孙由实验测得阴极射线粒子比荷是氢离子比荷的近两千倍。
这两种粒子的电量和质量有什么关系呢？
原子不是组成物质的最小微粒
汤姆孙后来又通过实验测得阴极射线粒子的电荷量大小与氢离子大致相同。
阴极射线粒子的质量比氢离子小得多
后来，组成阴极射线的粒子就被称为电子。
原子不是组成物质的最小微粒
汤姆孙进一步研究发现，不论阴极射线、? 射线、光电流还是热离子流，它们都包含电子。
原子不是组成物质的最小微粒
电子是原子的组成部分，
它是比原子更基本的物质单元。
汤姆孙
原子不是组成物质的最小微粒
电子的发现不只是说明原子是组成物质的最小微粒，更重要的是对揭示原子结构有重大意义。
电子的发现和X射线的发现、放射现象的发现并称近代物理的三大发现
汤姆孙因此获得了1906年的诺贝尔物理学奖。
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”
汤姆孙
电子发现的意义
那么电子的电量q和质量m的各自的具体数值又是多少呢？
密立根
密立根油滴实验
1909~1913年间，美国物理学家密立根通过“油滴实验”测出了电子电荷的精确值
电子荷质比的具体数值是：
密立根的油滴实验
知道密立根“油滴实验”的测量原理??
知道电荷是量子化的，即任何电荷只能是e的整数倍?
知道电子的电量是?
知道电子的质量约为? ? ? ? ? ? ，远小于质子的质量
电子的电量和质量的测定
质量为m的油滴所受阻力的大小与速度大小成正比，设比例系数为k。
两板间不加电压时，观察到某一油滴竖直向下做匀速运动，通过一段距离? ? 所用时间为? ?，则：
密立根的油滴实验
加电压U时，可以观察到同一油滴竖直向上做匀速运动，且在时间? ? 内运动的距离为? ? ，则：
联立解得：
密立根的油滴实验
密立根通过著名的“油滴实验”得到电子电荷量的精确值。电子电荷的现代值为：
近似值为
密立根测定了数千个油滴的电荷量，发现各个油滴所带电荷量不连续的，它们都是某一最小电荷——元电荷的整数倍，这一最小电荷所带电荷量就是电子的电荷量。
密立根
电子的电量和质量
节
章
题型演练
Part Three
【例1】（多选）1897年英国物理学家汤姆孙发现了电子，被称为“电子之父”，下列关于电子的说法正确的是（ ）
A. 汤姆孙通过阴极射线在电场和磁场中的运动得出了阴极射线是带负电的粒子的结论，
并求出了阴极射线的比荷
B. 汤姆孙通过对光电效应的研究，发现了电子
C. 电子的质量无法测定
D. 汤姆孙通过对不同材料的阴极发出的射线的研究，并研究了光电效应等现象，说明
电子是原子的组成部分，是比原子更基本的物质单元
例题讲解（电子的发现）
AD
【练1】汤姆生对阴极射线的探究，最终发现了电子，由此被称为“电子之父”。关于电子的说法正确的是（ ）
A. 任何物质中均有电子
B. 不同的物质中具有不同的电子
C. 电子质量是质子质量的1836倍
D. 电子是一种粒子，是构成物质的基本单元
变式训练（电子的发现）
A
例题讲解（电子电量和质量的测定）
ABC
【例2】美国物理学家密立根通过如图所示的实验装置最先测出了电子的电荷量，被称为密立根油滴实验。两块水平放置的金属板A、B分别与电源的正负极相连接，板间产生匀强电场，方向竖直向下，图中油滴由于带负电悬浮在两板间保持静止。
（1）若要测出该油滴的电荷量，需要测出的物理量有（ ）
A．油滴质量m
B．两板间的电压U
C．两板间的距离d
D．两板的长度L
（2）用所选择的物理量表示出该油滴的电荷量q= （已知重力加速度为g）
【练2】（多选）关于电荷的电荷量，下列说法正确的是（ ）
A. 电子的电荷量的精确数值最早是由密立根油滴实验测得的
B. 带电物体所带电荷量可以是任意值
C. 带电物体所带电荷量最小值为1.6×10-19C
D. 带电体的比荷是质量与电荷量的比值 m / q
变式训练（电子的发现）
AC
节
章
课程总结
Part Four
电子电量
电子质量
质子质量与电子质量的比值
密立根油滴实验更重要的发现是：电荷是不连续的，是量子化的，即任何带电体的电荷只能使e的整数倍。
电子比荷
小结
节
章
课后作业
Part Five
课后作业
【作1】（多选）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的辉光放电现象
B. 阴极射线是在真空管内由阴极发生的电子流
C. 阴极射线是组成物体的原子
D. 阴极射线按直线传播，但可被电场、磁场偏转
【作2】某一物体所带的电荷量不可能的是（ ）
A. 1.6×10-10C
B. 6.4×10-6C
C. 3.2×10-20C
D. 4.8×10-19C
大
谢
谢
家
【作1】（多选）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的辉光放电现象
B. 阴极射线是在真空管内由阴极发生的电子流
C. 阴极射线是组成物体的原子
D. 阴极射线按直线传播，但可被电场、磁场偏转
课后作业讲评
BD
【作2】某一物体所带的电荷量不可能的是（ ）
A. 1.6×10-10C
B. 6.4×10-6C
C. 3.2×10-20C
D. 4.8×10-19C
C
高中物理课程（选修3-5）
—— 18.1 电子的发现
录
目
前情回顾
01
要点解析
02
题型演练
03
课程总结
04
课后作业
05
节
章
前情回顾
Part One
不确定关系是建立在波粒二象性基础上的一条基本客观规律，它是波粒二象性的深刻反应，也是对波粒二象性的进一步描述。
不确定关系指明了宏观物理与微观物理的分界线。在某个具体问题中，粒子是否可作为经典粒子来处理，起关健作用的是普朗克恒量h的大小。
前情回顾
课后作业讲评
5.28
【作1】原子核的半径为10-15m，估计核内质子的动量不确定范围。如果电子被限制在核内，其动量不确定范围是 ×10-20kg?m/s。
节
章
要点解析
Part Two
每种化学元素都有它对应的原子…
原子是最微小的不可分割的实心球体 …
道尔顿
世间万物是由原子构成的…
原子是一种最后的不可分割的物质微粒…
德谟克利特
汤姆孙的伟大发现
汤姆孙发现电子之前人们认为原子是组成物体的最小微粒，是不可再分的
汤姆孙从对阴极射线等现象的研究中发现了电子，从而敲开了原子的大门
那么电子发现的过程是怎样的？
汤姆孙的伟大发现
知道阴极射线是由电子组成的，电子是比原子更基本的物质单元??
了解电子发现的历史
电子的发现
普吕克尔的类似实验
早在1858年，德国物理学家普吕克尔利用低压气体放电管研究气体放电时看到了玻璃壁上淡淡的荧光及管中物体在玻璃壁上的影。
阴极射线
1876年，另一位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阴极发出的某种射线的撞击而引起的，并把这种射线命名为阴极射线。
那么阴极射线到底是什么呢？
阴极射线
19世纪，对阴极射线本质的认识有两种观点
一种观点认为阴极射线像X射线一样是电磁辐射代表人物赫兹
另一种观点认为阴极射线是带电微粒代表人物汤姆孙?
赫兹
德国
汤姆孙
英国
阴极射线的本质
如果是你，你将设计怎样的实验，来探究阴极射线的本质是电磁波还是带电粒子流？
让阴极射线沿垂直场的方向通过电场或磁场，观察它是否偏转
如果阴极射线发生了偏转，那么阴极射线就是在电场力或洛伦兹力的作用下偏转的，说明阴极射线的本质是带电粒子流。
如果阴极射线没有发生偏转，表示阴极射线不带电，说明阴极射线的本质是电磁波
阴极射线的本质
阴极射线的本质
现象：阴极射线发生了偏转
说明阴极射线不是电磁波，否定了赫兹的说法；
同时也能得到阴极射线的本质是带电粒子流。
阴极射线的本质
英国物理学家J.J.汤姆孙认为
阴极射线是带电粒子流。
为了证实这点，从1890年起
他进行了一系列实验研究。
汤姆孙的实验
小孔AB：使由C发出的粒子形成一束细细的射线
带有标尺的荧光屏
平行的金属板之间夹有电场
阴极C：
发出带电粒子
通过射线产生的荧光的位置，可以研究射线的径迹
汤姆孙的气体放电管示意图
汤姆孙的气体放电管
根据带电粒子在电场和磁场中受力的情况，
可以得出组成阴极射线的微粒的比荷。
在真空度高的放电管中，阴极射线中的粒子主要来自阴极。
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。
汤姆孙的气体放电管
带负电
汤姆孙的气体放电管
垂直纸面向外
每个阴极射线粒子受到的电场力
F=Eq
每个阴极射线粒子受到的洛伦兹力
f=Bqv
Eq =Bqv
进而得到阴极射线的速度表达式
Bqv
Eq
所加磁场方向和大小有何要求呢？
汤姆孙的气体放电管
汤姆孙的气体放电管
Eq =Bqv
如果汤姆孙请你做助手，请你回想并根据汤姆孙研究阴极射线的过程，计算出阴极射线粒子的比荷
汤姆孙的气体放电管
1897年，汤姆孙根据阴极射线在电场和磁场中的偏转情况断定，
它的本质是带负电的粒子流，并求出了这种粒子的比荷。
汤姆孙还发现，用不同材料的阴极做实验，所得的比荷数值是相同的。
这说明了什么？
说明不同物质都能够发射这种带电粒子，它是构成各种物质的共有成分。
猜想一：阴极射线粒子的质量大小与氢离子质量一样大，而电荷却比氢离子大得多；
猜想二：阴极射线粒子的电荷量与氢离子电荷量一样大，而质量却比氢离子小得多；
汤姆孙由实验测得阴极射线粒子比荷是氢离子比荷的近两千倍。
这两种粒子的电量和质量有什么关系呢？
原子不是组成物质的最小微粒
汤姆孙后来又通过实验测得阴极射线粒子的电荷量大小与氢离子大致相同。
阴极射线粒子的质量比氢离子小得多
后来，组成阴极射线的粒子就被称为电子。
原子不是组成物质的最小微粒
汤姆孙进一步研究发现，不论阴极射线、? 射线、光电流还是热离子流，它们都包含电子。
原子不是组成物质的最小微粒
电子是原子的组成部分，
它是比原子更基本的物质单元。
汤姆孙
原子不是组成物质的最小微粒
电子的发现不只是说明原子是组成物质的最小微粒，更重要的是对揭示原子结构有重大意义。
电子的发现和X射线的发现、放射现象的发现并称近代物理的三大发现
汤姆孙因此获得了1906年的诺贝尔物理学奖。
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”
汤姆孙
电子发现的意义
那么电子的电量q和质量m的各自的具体数值又是多少呢？
密立根
密立根油滴实验
1909~1913年间，美国物理学家密立根通过“油滴实验”测出了电子电荷的精确值
电子荷质比的具体数值是：
密立根的油滴实验
知道密立根“油滴实验”的测量原理??
知道电荷是量子化的，即任何电荷只能是e的整数倍?
知道电子的电量是?
知道电子的质量约为? ? ? ? ? ? ，远小于质子的质量
电子的电量和质量的测定
质量为m的油滴所受阻力的大小与速度大小成正比，设比例系数为k。
两板间不加电压时，观察到某一油滴竖直向下做匀速运动，通过一段距离? ? 所用时间为? ?，则：
密立根的油滴实验
加电压U时，可以观察到同一油滴竖直向上做匀速运动，且在时间? ? 内运动的距离为? ? ，则：
联立解得：
密立根的油滴实验
密立根通过著名的“油滴实验”得到电子电荷量的精确值。电子电荷的现代值为：
近似值为
密立根测定了数千个油滴的电荷量，发现各个油滴所带电荷量不连续的，它们都是某一最小电荷——元电荷的整数倍，这一最小电荷所带电荷量就是电子的电荷量。
密立根
电子的电量和质量
节
章
题型演练
Part Three
【例1】（多选）1897年英国物理学家汤姆孙发现了电子，被称为“电子之父”，下列关于电子的说法正确的是（ ）
A. 汤姆孙通过阴极射线在电场和磁场中的运动得出了阴极射线是带负电的粒子的结论，
并求出了阴极射线的比荷
B. 汤姆孙通过对光电效应的研究，发现了电子
C. 电子的质量无法测定
D. 汤姆孙通过对不同材料的阴极发出的射线的研究，并研究了光电效应等现象，说明
电子是原子的组成部分，是比原子更基本的物质单元
例题讲解（电子的发现）
AD
【练1】汤姆生对阴极射线的探究，最终发现了电子，由此被称为“电子之父”。关于电子的说法正确的是（ ）
A. 任何物质中均有电子
B. 不同的物质中具有不同的电子
C. 电子质量是质子质量的1836倍
D. 电子是一种粒子，是构成物质的基本单元
变式训练（电子的发现）
A
例题讲解（电子电量和质量的测定）
ABC
【例2】美国物理学家密立根通过如图所示的实验装置最先测出了电子的电荷量，被称为密立根油滴实验。两块水平放置的金属板A、B分别与电源的正负极相连接，板间产生匀强电场，方向竖直向下，图中油滴由于带负电悬浮在两板间保持静止。
（1）若要测出该油滴的电荷量，需要测出的物理量有（ ）
A．油滴质量m
B．两板间的电压U
C．两板间的距离d
D．两板的长度L
（2）用所选择的物理量表示出该油滴的电荷量q= （已知重力加速度为g）
【练2】（多选）关于电荷的电荷量，下列说法正确的是（ ）
A. 电子的电荷量的精确数值最早是由密立根油滴实验测得的
B. 带电物体所带电荷量可以是任意值
C. 带电物体所带电荷量最小值为1.6×10-19C
D. 带电体的比荷是质量与电荷量的比值 m / q
变式训练（电子的发现）
AC
节
章
课程总结
Part Four
电子电量
电子质量
质子质量与电子质量的比值
密立根油滴实验更重要的发现是：电荷是不连续的，是量子化的，即任何带电体的电荷只能使e的整数倍。
电子比荷
小结
节
章
课后作业
Part Five
课后作业
【作1】（多选）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的辉光放电现象
B. 阴极射线是在真空管内由阴极发生的电子流
C. 阴极射线是组成物体的原子
D. 阴极射线按直线传播，但可被电场、磁场偏转
【作2】某一物体所带的电荷量不可能的是（ ）
A. 1.6×10-10C
B. 6.4×10-6C
C. 3.2×10-20C
D. 4.8×10-19C
大
谢
谢
家
【作1】（多选）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的辉光放电现象
B. 阴极射线是在真空管内由阴极发生的电子流
C. 阴极射线是组成物体的原子
D. 阴极射线按直线传播，但可被电场、磁场偏转
课后作业讲评
BD
【作2】某一物体所带的电荷量不可能的是（ ）
A. 1.6×10-10C
B. 6.4×10-6C
C. 3.2×10-20C
D. 4.8×10-19C
C