學(xué)粵教版選修35 3.1 敲開原子的大門 課件（4）（22張）.ppt

第一節(jié)敲開原子的大門 第一節(jié)敲開原子的大門 知識(shí)回顧 教學(xué)目標(biāo) 1 明確電子是怎樣發(fā)現(xiàn)的 2 知道電子的發(fā)現(xiàn)對(duì)人類探索原子結(jié)構(gòu)的重大意義 3 了解湯姆生發(fā)現(xiàn)電子的研究方法 相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間 人們認(rèn)為原子不可分 英國(guó)科學(xué)家湯姆生對(duì)陰極射線中發(fā)現(xiàn)電子 敲開了原子的大門 實(shí)驗(yàn)裝置 電源 感應(yīng)圈 陰極射線管 磁鐵產(chǎn)生 在研究氣體導(dǎo)電的玻璃管內(nèi)有陰 陽(yáng)兩極 當(dāng)兩極間加一定電壓時(shí) 陰極便發(fā)出一種射線 這種射線為陰極射線 現(xiàn)象 1 陰極射線使熒光屏發(fā)光 特點(diǎn) 2 當(dāng)加入磁場(chǎng)后射線偏轉(zhuǎn)發(fā)光原理 在強(qiáng)電場(chǎng)中 氣體被電離而導(dǎo)電 一 探索陰極射線 電荷接收器 a 當(dāng)陰極a產(chǎn)生的射線進(jìn)入大真空管d時(shí) 可以看到管壁上有熒光出現(xiàn) 當(dāng)大真空管中加入磁場(chǎng)時(shí) 射線就會(huì)偏轉(zhuǎn) 被接收器接收到經(jīng)檢驗(yàn)為負(fù)電荷 荷質(zhì)比的測(cè)定 1 荷質(zhì)比的概念 帶電粒子的電荷與質(zhì)量之比 它是帶電粒子的基本參量 2 測(cè)定荷質(zhì)比的裝置 a 電離室 s1 s2 加速電場(chǎng)s2 s3 速度選擇器 b 勻強(qiáng)磁場(chǎng) d 照相底片 3 電子就是通過測(cè)定荷質(zhì)比而被發(fā)現(xiàn)的 4 測(cè)定荷質(zhì)比的裝置 質(zhì)譜儀 最初由湯姆生發(fā)現(xiàn)的 5 質(zhì)譜線 從離子源中射出的帶電粒子的電量相同 而質(zhì)量有微小差別 由公式q m 2u b2r2 它們進(jìn)入磁場(chǎng)后將沿不同的半徑做圓周運(yùn)動(dòng) 打在照相底片的不同位置 在底片上形成若干譜線條的細(xì)條 叫質(zhì)譜線 得用質(zhì)譜線可以準(zhǔn)確地測(cè)出各種同位素的原子量 m n 一個(gè)質(zhì)量為m 電量為e的帶電粒子 以速度v垂直進(jìn)入磁場(chǎng)b中 在平行板mn間產(chǎn)生豎直向上的電場(chǎng)e 在垂直電場(chǎng)向外的方向上加一磁場(chǎng)b 適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)電場(chǎng)和磁場(chǎng)的強(qiáng)度 可以測(cè)出速度大小v e b 設(shè)平行板mn之間的距離為h 板的水平長(zhǎng)度為d 首先使陰極僅受電場(chǎng)作用并達(dá)到最大偏轉(zhuǎn) 測(cè)得此時(shí)的場(chǎng)強(qiáng)e 隨后保持e不變 外加磁場(chǎng)使射線恢復(fù)水平不再偏轉(zhuǎn) 測(cè)得此時(shí)的磁場(chǎng)的強(qiáng)度b 證明 當(dāng)陰極射線只受電場(chǎng)力時(shí) 做拋體運(yùn)動(dòng) d vt得 得出 所以 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 荷質(zhì)比約為質(zhì)子的2000倍 1 關(guān)于陰極射線的本質(zhì) 說法對(duì)的是 a 陰極射線的本質(zhì)是氫原子b 陰極射線的本質(zhì)是電磁波c 陰極射線的本質(zhì)是電子d 陰極射線的本質(zhì)是x射線 c 課堂練習(xí) 2 如圖 為密立根測(cè)量電量實(shí)驗(yàn)的示意圖 油滴從噴霧器噴出后 落到兩平行板間 油滴由于摩擦而帶電 調(diào)節(jié)兩板間的電壓 可使油滴懸浮 通過顯微鏡觀察到某個(gè)半徑r 1 6 10 4cm的油滴恰靜止在電場(chǎng)中 此時(shí)兩金屬板間勻強(qiáng)電場(chǎng)e 1 9 105n c 已知油滴的密度為 0 85 103kg m3 求 該油滴所帶的電荷量是元電荷的多少倍 二 電子的發(fā)現(xiàn) 湯姆生發(fā)現(xiàn) 對(duì)于不同的放電氣體 或者用不同的金屬材料制作電極 都測(cè)得相同的荷質(zhì)比 隨后又發(fā)現(xiàn)在氣體電離和電光效應(yīng)等現(xiàn)象中 可從不同物體中擊出這種帶電粒子 這表明它是構(gòu)成各種物體的共同成分 隨后 湯姆生直接測(cè)量出粒子的電荷 發(fā)現(xiàn)該粒子的電荷與氫離子的電荷大基本上相同 說明它的質(zhì)量比任何一種分子和原子的質(zhì)量都小得多 至此 湯姆生完全確認(rèn)了電子的存在 美國(guó)科學(xué)家密立根又精確地測(cè)定了電子的電量 e 1 6022 10 19c根據(jù)荷質(zhì)比 可以精確地計(jì)算出電子的質(zhì)量為 m 9 1094 10 31kg由于發(fā)現(xiàn)電子的杰出貢獻(xiàn) 湯姆生在1906年獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng) 電子的發(fā)現(xiàn)打破了傳統(tǒng)的 原子不可分 的觀念 使人類對(duì)自然世界的認(rèn)識(shí)又向前邁進(jìn)了一步 1897年 湯姆生在研究陰極射線 1 測(cè)出了陰極射線的電性2 測(cè)出了它的速度和偏轉(zhuǎn)情況3 測(cè)出了它的荷質(zhì)比4 發(fā)現(xiàn)用不同的金屬做電極所有的射線一樣的性質(zhì) 課堂小結(jié) 習(xí)題1 如圖 在兩平行板間有平行的均勻電場(chǎng)e 勻強(qiáng)磁場(chǎng)b mn是熒光屏 中心為o oo l 在熒光屏上建立一個(gè)坐標(biāo)系 原點(diǎn)是o y軸向上 x軸垂直紙面向外 一束速度 荷質(zhì)比相同的粒子沿oo 方向從o 射入 打在屏上p 點(diǎn) 求 1 粒子帶何種電荷 2 b的方向 3 粒子的荷質(zhì)比 o o mn 思考與研討 習(xí)題2 示波管中電子槍的原理圖如圖 管內(nèi)為空 a為發(fā)射熱電子的陰極 k為接在高電勢(shì)點(diǎn)的加速陽(yáng)極 a k間電壓為u 電子離開陰極時(shí)速度可以忽略 電子經(jīng)加速后從k的小孔中射出時(shí)的速度大小為v 下面說法正確的是 a 如果a k間距離減半 電壓u 不變 則離開時(shí)速率變?yōu)?vb 如果a k間距離減半 電壓u 不變 則離開時(shí)速率變?yōu)関 2c 如果a k間距離不變 電壓u減半 則離開時(shí)速率變?yōu)?vd 如果a k間距離不變 電壓u減半 則離開時(shí)速率變?yōu)? 707v a k u 物理學(xué)家對(duì)陰極射線的研究 引發(fā)了19世紀(jì)末的三大發(fā)現(xiàn) 1895年倫琴發(fā)現(xiàn)了x射線 1896年貝克勒爾發(fā)現(xiàn)了天然放射現(xiàn)象 1897年湯姆生發(fā)現(xiàn)了電子 湯姆生約瑟夫 約翰 湯姆生 josephjohnthomson 1856年12月18日生于英國(guó)曼徹斯特郊區(qū) 父親是蘇格蘭人 以賣書為業(yè) 湯姆生14歲進(jìn)曼徹斯特歐文學(xué)院學(xué)習(xí)工程 1876年入劍橋大學(xué)三一學(xué)院 畢業(yè)后 進(jìn)入卡文迪許實(shí)驗(yàn)室 在瑞利指導(dǎo)下進(jìn)行電磁場(chǎng)理論的實(shí)驗(yàn)研究工作 1884年 年僅28歲便當(dāng)選為皇家學(xué)會(huì)會(huì)員 同年末 又繼瑞利之后擔(dān)任卡文迪許實(shí)驗(yàn)室教授 當(dāng)時(shí) 關(guān)于陰極射線的研究 有兩派學(xué)說 一派是克魯克斯 佩蘭等人的微粒說 認(rèn)為陰極射線是帶負(fù)電的 分子流 另一派是哥德斯坦 赫茲等人的波動(dòng)說 認(rèn)為陰極射線是一種電磁波 湯姆生用旋轉(zhuǎn)鏡法測(cè)量了陰極射線的速度 否定了陰極射線是電磁波 他又通過陰極射線在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn) 得出了陰極射線是帶負(fù)電的粒子流的結(jié)論 他進(jìn)一步測(cè)定了這種粒子的比荷 與當(dāng)時(shí)已知的電解中生成的氫離子的荷質(zhì)比相比較 他假定陰極射線的電荷與氫離子的電荷相等而符號(hào)相反 從而得出陰極射線粒子的質(zhì)量約為氫原子的千分之一 他還給放電管中充入各種氣體進(jìn)行試驗(yàn) 發(fā)現(xiàn)其荷質(zhì)比跟管中氣體的種類無關(guān) 他又用鉛和鐵分別作電極 其結(jié)果也不改變 由此他得出結(jié)論 這種粒子