鲁科版（2019）高中物理 选择性必修第三册 第4章 第1节 电子的发现与汤姆孙原子模型课件26 张PPT

课标要求
1.了解人类探索原子及其结构的历史。
2.知道原子的核式结构模型。
3.通过对氢原子光谱的分析，了解原子的能级结构。
第1节　电子的发现与汤姆孙原子模型
核心素养
物理观念
科学思维
科学态度与责任
1.了解物质结构早期探究的基本历程。
2.知道阴极射线是由电子组成的，电子是原子的组成部分。
3了解汤姆孙的原子模型。
了解汤姆孙发现电子的研究方法及蕴含的科学思想。
领会电子的发现对揭示原子结构的重大意义。
知识点一　物质结构的早期探究
1.古人对物质的认识
(1)我国古代的“五行说”认为万物是由金、木、水、火、土五种基本“元素”组成的。
(2)古希腊的亚里士多德认为万物的本质是土、水、火、空气四种“元素”，天体则由第五种“元素”——“以太”构成。
(3)古希腊哲学家德谟克利特等人建立了早期的 ，认为宇宙间存在着一种或多种微小的实体，即“原子”。
原子论
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， 以化学实验为基础建立了科学的元素论。
(2)19世纪初， 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 提出了分子假说，指出分子可以由多个相同的原子组成。
玻意耳
道尔顿
阿伏伽德罗
[思考判断]
(1)玻意耳认为万物的本质是土、水、火、空气四种元素的元素论。( )
(2)阿伏伽德罗提出分子可以由多个原子组成。( )
(3)19世纪初期形成的原子论观点认为原子是构成物质的最小颗粒且不可分割。( )
×
√
√
知识点二　电子的发现和汤姆孙原子模型
1.电子的发现
(1)阴极射线：科学家在研究 放电时发现，当玻璃管内的气体足够稀薄时，阴极发出一种射线，这种射线能使玻璃管壁发出荧光，这种射线称为
。
(2)汤姆孙对阴极射线本质的探究
稀薄气体
阴极射线
负
②用不同的金属分别制成阴极，实验测出的 大体相同，说明这种带电粒子是组成各种物质的共同成分。
③阴极射线粒子是电荷量大小与氢离子相同、而质量比氢离子小得多的粒子，他把这种带电粒子称为 。
2.汤姆孙的原子模型
汤姆孙认为，原子带 的部分充斥整个原子，很小很轻的 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 “葡萄干面包”模型。
比荷
电子
正电
电子
[思考判断]
(1)电子的发现，说明原子具有一定的结构。( )
(2)英国物理学家汤姆孙认为阴极射线是一种电磁辐射。( )
(3)电子的发现，是19世纪末的三大著名发现之一。( )
√
×
√
[问题探究]
核心要点
阴极射线的性质及特点
如图所示，接通真空管(又称阴极射线管)的电源，将条形磁铁的一个磁极靠近射线管，观察阴极射线是否偏转，向什么方向偏转；把另一个磁极靠近射线管，观察射线的偏转情况。你认为射线的偏转是什么原因造成的？你能通过射线偏转的情况来确定射线粒子流携带的是哪种电荷吗？
答案　运动电荷在磁场中受到洛伦兹力。根据左手定则，结合磁场方向、粒子运动方向，可以判断出射线粒子流携带的电荷是正电荷还是负电荷。
[探究归纳]
1.阴极射线实质是电子束。
2.阴极射线的产生：玻璃管内的气体足够稀薄时，射线由阴极发出，它可使玻璃管壁发出荧光。
3.阴极射线带电性质的判断方法
(1)阴极射线的本质是电子，在电场(或磁场)中所受电场力(或洛伦兹力)远大于所受重力，故研究电场力(或洛伦兹力)对电子运动的影响时，一般不考虑重力的影响。
(2)带电性质的判断方法
①粒子在电场中运动如图甲所示。带电粒子受电场力作用运动方向发生改变(粒子质量忽略不计)。带电粒子在不受其他力的作用时，若沿电场线方向偏转，则粒子带正电；若逆着电场线方向偏转，则粒子带负电。
②粒子在磁场中运动，如图乙所示。粒子将受到洛伦兹力作用F＝qvB，洛伦兹力方向始终与速度方向垂直，利用左手定则即可判断粒子的电性。不考虑其他力的作用，如果粒子按图示方向进入磁场，且做顺时针的圆周运动，则粒子带正电；若做逆时针的圆周运动，则粒子带负电。
甲　　　　　　　　　乙
[经典示例]
[例1] 如图所示，一玻璃管中有从左向右的阴极射线可能是电磁波或某种粒子流形成的射线，若在其下方放一通电直导线AB，射线发生如图所示的偏转，AB中的电流方向由B到A，则该射线的本质为(　　)
A.电磁波 B.带正电的高速粒子流
C.带负电的高速粒子流 D.不带电的高速中性粒子流
解析　射线在电流形成的磁场中发生偏转，即可确定该射线是由带电粒子构成的粒子流。根据安培定则可知，AB上方的磁场是垂直纸面向里的。粒子向下偏转，洛伦兹力方向向下，由左手定则可知射线所形成的电流方向向左，与粒子的运动方向相反，故粒子带负电。
答案　C
借题发挥　应用左手定则时，要注意负电荷运动的方向与它形成的电流方向相反，即应用左手定则时负电荷运动的方向应与四指所指的方向相反。
[针对训练1] 关于阴极射线的本质，下列说法正确的是(　　)
A.阴极射线本质是氢原子 B.阴极射线本质是电磁波
C.阴极射线本质是电子 D.阴极射线本质是X射线
解析　阴极射线是原子受激发发射出的电子流，关于阴极射线是电磁波、X射线都是在研究阴极射线过程中的一些假设，是错误的。
答案　C
[要点归纳]
核心要点
带电粒子比荷的测定
[经典示例]
[例2] 1897年，物理学家汤姆孙正式测定了电子的比荷，打破了原子是不可再分的最小颗粒的观点。因此，汤姆孙的实验是物理学发展史上最著名的经典实验之一。
在汤姆孙测电子比荷的实验中，采用了如图所示的阴极射线管，从电子枪C出来的电子经过A、B间的电场加速后，水平射入长度为L的D、G平行板间，接着在荧光屏中心F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，电子将向上偏转；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，电子向下偏转，偏转角为θ，试解决下列问题：
(1)说明图中磁场沿什么方向；
(2)根据L、E、B和θ，求出电子的比荷。
思路点拨　两板间只加电场时电子在电场力作用下做类平抛运动，同时加上电场和磁场后电场力和洛伦兹力大小相等，做匀速直线运动，只加磁场时做匀速圆周运动。
解析　(1)两板D、G间只加磁场时，电子向下偏转，说明电子所受洛伦兹力的方向向下，由左手定则可判定磁场方向垂直纸面向里。
(2)电子在两板间做匀速直线运动，eE＝evB，电子在磁场中偏转时如图所示，
规律总结　测量带电粒子比荷常用的两种方法