四川省宜賓市一中高中物理下學(xué)期第12周電子教學(xué)設(shè)計

1、課題第一節(jié) 電子課時1考點、知識點電子學(xué)習(xí)目標1. 知道陰極射線的概念，了解湯姆孫對陰極射線的研究方法及電子發(fā)現(xiàn)的意義.2. 知道比荷的概念，知道電子是原子的組成部分.3. 知道電子的電何量的測量方法密立根油滴頭驗，知道電子的電何量.重、難點重點難點知道比荷的概念和電子電荷量的測量方法學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)和內(nèi)容學(xué)生活動建議教師活動建議調(diào)整記錄環(huán)節(jié)一、帶負電的微?；A(chǔ)初探先填空1 陰極射線由陰極發(fā)出撞擊到玻璃壁上產(chǎn)生熒光的射線，稱為陰極射線.2 湯姆孫實驗結(jié)論實驗表明：陰極射線在磁場和電場中產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)，說明陰極射線是帶負電的粒_ 子流.再判斷1 陰極射線是由真空玻璃管中的感應(yīng)圈發(fā)出的.（X）2 陰極射線撞擊玻

2、璃管壁會發(fā)出熒光.（V）3 陰極射線在真空中沿直線傳播.（V）后思考產(chǎn)生陰極射線的玻璃管為什么是真空的？I 0核心突破o |1 陰極射線帶電性質(zhì)的判斷方法（1）方法一：在陰極射線所經(jīng)區(qū)域加磁場，根據(jù)射線的偏轉(zhuǎn)情況確定其帶電的 性質(zhì).（2）方法二：在陰極射線所經(jīng)區(qū)域加一電場，根據(jù)射線的偏轉(zhuǎn)情況確定其帶電的性質(zhì).2結(jié)論根據(jù)陰極射線在磁場中和電場中的偏轉(zhuǎn)情況，判斷出陰極射線是帶負電的粒 子流.環(huán)節(jié)二、微粒比荷的測定o基礎(chǔ)初探先填空1 .比荷（荷質(zhì)比）帶電粒子的電荷量與質(zhì)量之比稱為比荷，又稱荷質(zhì)比.電子的比荷是氫離子的1 000多倍，電子的電荷量與氫離子的電荷量相同，而質(zhì)量不到氫原子的1/1 000.

3、2 發(fā)現(xiàn)電子的意義證明了電子是原子的組成部分，電子的發(fā)現(xiàn)使人們認識到原子是可分的，原子不是物質(zhì)不可分割的最小單元.3.電子的電荷量（1）電子電荷量：1913年由密立根通過著名的|油滴實驗|得出，電子電荷的現(xiàn)代值為 e= 1.602 X 10 19_C.（2）電荷量是量子化的，即任何帶電體的電荷只能是e的整數(shù)倍.再判斷1 陰極射線實際上是高速運動的電子流.（V）2電子的電荷量是湯姆孫首先精確測定的.（X）3.帶電體的電荷量可以是任意值.（X）I O核心突破O |1 電子比荷（或電荷量）的測定方法根據(jù)電場、磁場對電子的偏轉(zhuǎn)測量比荷（或電荷量），可按以下方法：0:1 1E甲（1）讓電子通過正交的電磁

4、場，如圖2-1-4甲所示，讓其做勻速直線運動，根據(jù)二力平衡，即 F洛=F電（Bqx qE）得到電子的運動速度 v= EX B乙圖 2-1-4學(xué)生觀察，思考,演示提出問題,提示。記憶思考展示記憶回憶提出問題：帶電性質(zhì)的判斷比荷的定義?電子比荷測定?14(2) 在其他條件不變的情況下，撤去電場，如圖2-1-4乙所示，保留磁場讓電2mv師生互動，總結(jié)歸納子在磁場中運動，由洛倫茲力提供向心力，即Bqv=，根據(jù)軌跡偏轉(zhuǎn)情況，由Vv e幾何知識求出其半徑 r,則由qvB= mr得碁=善=環(huán)節(jié)三、密立根油滴實驗(1) 裝置密立根實驗的裝置如圖2-1- 5所示.4顯磁機G 二 兩塊水平放置的平行金屬板A、B與

5、電源相接，使上板帶正電，下板帶負電.油滴從噴霧器噴出后，經(jīng)上面金屬板中間的小孔，落到兩板之間的勻強電場中. 大多數(shù)油滴在經(jīng)過噴霧器噴嘴時，因摩擦而帶負電，油滴在電場力、重力和空氣阻力的作用下下降觀察者可在強光照射下，借助顯微鏡進行觀察.(2) 方法 兩板間的電勢差、兩板間的距離都可以直接測得，從而確定極板間的電場強度E但是由于油滴太小，其質(zhì)量很難直接測出密立根通過測量油滴在空氣中 下落的終極速度來測量油滴的質(zhì)量沒加電場時，由于空氣的黏性，油滴所受的 重力大小很快就等于空氣給油滴的摩擦力而使油滴勻速下落，可測得速度Vi. 再加一足夠強的電場，使油滴做豎直向上的運動，在油滴以速度V2勻速運動時，油

6、滴所受的靜電力與重力、阻力平衡根據(jù)空氣阻力遵循的規(guī)律，即可求閱讀理解得油滴所帶的電荷量.(3) 結(jié)論帶電油滴的電荷量都等于某個最小電荷量的整數(shù)倍，從而證實了電荷是量子化的，并求得了其最小值即電子所帶的電荷量e.環(huán)節(jié)四學(xué)生訓(xùn)練1 如圖2-1-1所示，在陰極射線管正下方平行放置一根通有足夠強直流電流的長直導(dǎo)線，且導(dǎo)線中電流方向水平向右，則陰極射線將會向 偏轉(zhuǎn).F-圖 2-1-1【解析】陰極射線方向水平向右，說明其等效電流的方向水平向左，與導(dǎo)線中的電流方向相反，由左手定則，兩者相互排斥，陰極射線向上偏轉(zhuǎn).【答案】 上2 如圖2-1-2是電子射線管示意圖接通電源后，電子射線由陰極沿x軸方向射出，在熒光

7、屏上會看到一條亮線. 要使熒光屏上的亮線向下(z軸負方向)偏轉(zhuǎn), 可采用加磁場或電場的方法【導(dǎo)學(xué)號：11010016】St圖 2-1-2若加一磁場，磁場方向沿 方向，若加一電場，電場方向沿 方向.【解析】若加磁場，由左手定則可判定其方向應(yīng)沿y軸正方向；若加電場，根據(jù)受力情況可知其方向應(yīng)沿z軸正方向.【答案】y軸正 z軸正3 關(guān)于電荷的電荷量下列說法正確的是()A電子的電荷量是由密立根油滴實驗測得的B物體所帶電荷量可以是任意值C. 物體所帶電荷量最小值為 1.6 X 10 T9 CD. 物體所帶的電荷量都是元電荷的整數(shù)倍E. 電子就是元電荷【解析】 密立根的油滴實驗測出了電子的電荷量為 1.6

8、X 10 -19 C,并提出了 電荷量子化的觀點，因而 A對，B錯，C對；任何物體的電荷量都是 e的整數(shù)倍， 故D對，E錯.【答案】ACD4. 密立根油滴實驗進一步證實了電子的存在，揭示了電荷的非連續(xù)性.如圖2-1-6所示是密立根油滴實驗的原理示意圖，設(shè)小油滴的質(zhì)量為m調(diào)節(jié)兩極板間的電勢差 U當小油滴懸浮不動時，測出兩極板間的距離為d.則可求出小油滴的電荷量q=.u迂a圖 2-1-6Umgd【解析】由平衡條件得 mg=解得q =教師組織學(xué)生，完 成練習(xí)，并展示練 習(xí)結(jié)果，總結(jié)評價【答案】mgd5如圖2-1-7所示為湯姆孫用來測定電子比荷的裝置當極板P和P間不加偏轉(zhuǎn)電壓時，電子束打在熒光屏的中心

9、 O點處，形成一個亮點；加上偏轉(zhuǎn)電壓 U 后，亮點偏離到 O點，O點到O點的豎直距離為 d,水平距離可忽略不計；此時在P與P之間的區(qū)域里再加上一個方向垂直于紙面向里的勻強磁場，調(diào)節(jié)磁感應(yīng)強度，當其大小為 B時，亮點重新回到 O點已知極板水平方向長度為 Li,極 板間距為b,極板右端到熒光屏的距離為 L2.學(xué)生訓(xùn)練展示(1) 求打在熒光屏 O點的電子速度的大小；(2) 推導(dǎo)出電子比荷的表達式.Bev【解析】 (1)電子在正交的勻強電場和勻強磁場中做勻速直線運動，有UU=Ee= be，得 v = Bb即打到熒光屏 O點的電子速度的大小為Bb(2)由 d =1 Ue L12bm v2UeL1 + b

10、mv訶得e_2dbv22dUm- UL L1+ 2L2 _ B2bL1 _L1 + 2L2【答案】U(1)Bb22dU誠 L1 + 2L2作業(yè)：點金第一節(jié)課題第二節(jié)原子的核式結(jié)構(gòu)模型總結(jié)課時考點、知識點學(xué)習(xí)目標原子的核式結(jié)構(gòu)1. 了解a粒子散射實驗器材、實驗原理和實驗現(xiàn)象.2. 知道盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)模型的主要內(nèi)容.3. 了解盧瑟福的實驗和科學(xué)方法，培養(yǎng)抽象思維能力.4. 知道經(jīng)典理論無法解釋原子的穩(wěn)定性和電磁波頻譜的分立特征教學(xué)重點：1. a粒子散射實驗器材、實驗原理和實驗現(xiàn)象重、難點2.盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)模型的主要內(nèi)容教學(xué)難點：知道盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)模型及其依據(jù)學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)和內(nèi)容學(xué)生活動

11、建議教師活動建議調(diào)整記錄環(huán)節(jié)一 a粒子散射實驗I 0基礎(chǔ)初探0先填空1 湯姆孫原子模型1904年，J.J.湯姆孫提出了影響較大的“棗糕模型”，假想正電荷構(gòu)成一個密度均勻的球體，電子“浸浮”其中，并分布在一些特定的同心圓環(huán)或球殼上.2.a粒子散射實驗(1) 實驗裝置：a 粒子源、金箔、可移動探測器.(2) 實驗現(xiàn)象 絕大多數(shù)的a粒子穿過金箔后仍沿原來的方向前進. 少數(shù)a粒子發(fā)生了大角度的偏轉(zhuǎn). 極少數(shù)a粒子的偏轉(zhuǎn)角大于 90,甚至有極個別 a粒子被反彈回來.(3) 實驗意義：盧瑟福通過a粒子散射實驗，否定了湯姆孫的原子模型，建立了核式結(jié)構(gòu)模型.再判斷1 .盧瑟福為了證實湯姆孫原子模型的正確性進行

12、了a粒子散射實驗.(V)2.a粒子散射實驗中大多數(shù)a粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)或反彈.(X)3 .盧瑟福否定了湯姆孫模型，建立了原子核式結(jié)構(gòu)模型.(V)后思考1 .a粒子發(fā)生大角度散射的原因是什么？2.湯姆孫的原子結(jié)構(gòu)模型為什么被盧瑟福否定掉？I O核心突破O |1.裝置學(xué)生閱讀、了解學(xué)生閱讀理解、記憶思考展示提出問題放射源、金箔、可移動探測器等，如圖2-2-1所示.圖 2-2-1口空a2. 實驗過程：a粒子經(jīng)過一條細通道，形成一束射線，打在很薄的金箔上, 由于金原子中的帶電粒子對a粒子有庫侖力的作用，一些a粒子會改變原來的運 動方向.帶有放大鏡的熒光屏可以沿圖中虛線轉(zhuǎn)動，以統(tǒng)計向不同方向散射的a

13、粒子的數(shù)目.3. 實驗的注意事項(1)整個實驗過程在真空中進行.(2)金箔需要做得很薄，a粒子才能穿過.(3)使用金箔的原因是金的延展性好，可以做得很薄另外一點就是金的原子序數(shù)大，a粒子與金核間的庫侖斥力大，偏轉(zhuǎn)明顯.環(huán)節(jié)二原子的核式結(jié)構(gòu)模型:基礎(chǔ)初探O思考學(xué)生閱讀、了解強調(diào)注意項先填空1核式結(jié)構(gòu)模型盧瑟福提出的新的原子結(jié)構(gòu)模型，在原子中間有一個體積很小、帶正電荷的核，而電子在核外繞核運動，這種結(jié)構(gòu)稱為原子的“核式結(jié)構(gòu)模型”.對a粒子散射實驗的解釋。(2)中性原子的原子核的電荷與尺度 原子內(nèi)的電荷關(guān)系：各種元素的原子核的電荷數(shù)與原子內(nèi)含有的電子數(shù)相等， 非常接近它們的原子序數(shù). 原子核的組成：

14、原子核是由質(zhì)子和中子組成的，原子核的電荷數(shù)就等于原子核 中的質(zhì)子數(shù). 原子核的大?。涸雍税霃絉的數(shù)量級為10-15m而整個原子半徑的數(shù)量級是10_ 10m.因而原子內(nèi)部十分“空曠”核式結(jié)構(gòu)棗糕模型分析、思考引導(dǎo)學(xué)生一起對 a粒子散射實驗 解釋。學(xué)生討論、交流分布況分析況原子內(nèi)部是非?？諘绲?，正電荷集中在一個 很小的核里，電子繞核高速旋轉(zhuǎn)少數(shù)靠近原子核的a粒子受到的庫侖力大， 而大多數(shù)離核較遠的a粒子受到的庫侖力較 小絕大多數(shù)a粒子運動方向不變，少數(shù)a粒子 發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)a粒子偏轉(zhuǎn)角度超 過90 ，有的甚至被彈回符合a粒子散射現(xiàn)象環(huán)節(jié)三原子的核式結(jié)構(gòu)模型與經(jīng)典理論的矛盾原子是充滿了正電

15、荷的球體，電 均勻嵌在原子球體內(nèi)a粒子在原子內(nèi)部時，受到的庫侖 斥力相互抵消，幾乎為零不會發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，更不會被彈 回不符合a粒子散射現(xiàn)象用經(jīng)典電磁理論在解釋原子結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和電磁波譜的分立特征時遇到了困 難：根據(jù)經(jīng)典理論，原子可以輻射各種頻率的光，即電磁波的頻譜應(yīng)該總是連續(xù) 的.實際看到的電磁波的頻譜是分立的線狀譜.環(huán)節(jié)四學(xué)生訓(xùn)練1如圖所示為盧瑟福和他的同事們做a粒子散射實驗的裝置示意圖，熒光屏 和顯微鏡一起分別放在圖中 A B C D四個位置時觀察到的現(xiàn)象，下述說法中正 確的是(ACE )A. 放在A位置時，相同時間內(nèi)觀察到屏上的閃光次數(shù)最多B. 放在B位置時，相同時間內(nèi)觀察到屏上的閃光

16、次數(shù) 只比A位置稍少些C. 放在B位置時，相同時間內(nèi)觀察到屏上的閃光次數(shù) 要比A位置少很多D. 放在C D位置時，屏上觀察不到閃光E. 放在D位置時，屏上仍能觀察到一些閃光， 極少2 .由a粒子的散射實驗可以得出的正確結(jié)論有A. 原子中絕大部分是空的B. 原子中全部正電荷都集中在原子核上C. 原子內(nèi)有中子D. 原子的質(zhì)量幾乎全部都集中在原子核上E. 原子中存在著帶負電的電子3.在盧瑟福a粒子散射實驗中，金箔中的原子核可以看作靜止不動，下列各 圖畫出的是其中兩個a粒子經(jīng)歷金箔散射過程的徑跡，其中一定不符合實驗事實 的是(ABD )但次數(shù)(ABD對比，想象4.關(guān)于原子核式結(jié)構(gòu)理論說法正確的是(BC

17、EA.是通過發(fā)現(xiàn)電子現(xiàn)象得出來的學(xué)生閱讀，理解提示幫助理解學(xué)生訓(xùn)練B. 是通過a粒子散射現(xiàn)象得出來的C. 原子的中心有個核，叫作原子核D. 原子的正電荷均勻分布在整個原子中E. 原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核里，帶負電的電子在核 外旋轉(zhuǎn)5. 如圖所示，根據(jù)a粒子散射實驗，盧瑟福提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型.圖 中虛線表示原子核所形成的電場的等勢線，實線表示一個a粒子的運動軌跡在a粒子從a運動到b,再運動到C的過程中，下列說法中正確的 是(ACE )A. 動能先減小，后增大B. 電勢能先減小，后增大C. 電場力先做負功，后做正功，總功等于零D. 加速度先變小，后變大E. a粒子在a點和

18、C點的速度大小相等6. 以下論斷中正確的是(ABE )A. 按經(jīng)典電磁理論，核外電子受原子核庫侖引力，不能靜止只能繞核運轉(zhuǎn)， 電子繞核加速運轉(zhuǎn)，不斷地向外輻射電磁波B. 按經(jīng)典理論，繞核運轉(zhuǎn)的電子不斷向外輻射能量，電子將逐漸接近原子核， 最后落入原子核內(nèi)C. 按照盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)理論，原子核外電子繞核旋轉(zhuǎn)，原子是不穩(wěn)定的， 說明該理論不正確D. 經(jīng)典電磁理論可以很好地應(yīng)用于宏觀物體，也能用于解釋原子世界的現(xiàn)象E. 面對經(jīng)典電磁理論遇到的困難，丹麥物理學(xué)家玻爾發(fā)展了原子的核式結(jié)構(gòu) 模型7 .在a粒子散射實驗中，根據(jù)a粒子與原子核發(fā)生對心碰撞時能達到的最小 距離可以估算原子核的大小.現(xiàn)有一個a粒子以2.0 X 107 m/s的速度去轟擊金箔,若金原子的核電荷數(shù)為 79.求a粒子與金原子核間的最近距離(已知帶電粒子在點電荷電場中的電勢能表達式為Ep=讓學(xué)，r為距點電荷的距離.a粒子質(zhì)量為6.6427X 10 kg).【解析】當a粒子靠近原子核運動時，a粒子的動能轉(zhuǎn)化為電勢能，達到最近距離時，動能全部轉(zhuǎn)化為電勢能，設(shè)a粒子與原子核發(fā)生對心碰撞時所能達 到的最小距離為d ,貝y1 mV = k qq .d = 2kq：q2