2022年人教版選修《電子的發(fā)現(xiàn)》word教案

1、名師精編 優(yōu)秀教案18.1 電子的發(fā)覺教學(xué)目標(biāo)（1）明白陰極射線及電子發(fā)覺的過(guò)程；（2）知道湯姆孫討論陰極射線發(fā)覺電子的試驗(yàn)及理論推導(dǎo)；引入新課 人類對(duì)原子的熟悉和討論經(jīng)受了一個(gè)非常漫長(zhǎng)的過(guò)程,這一過(guò)程也是辯證發(fā) 展的過(guò)程； 依據(jù)事實(shí)建立學(xué)說(shuō), 進(jìn)展學(xué)說(shuō),或是打算學(xué)說(shuō)的取舍, 發(fā)覺新的事實(shí),再建立新的學(xué)說(shuō)； 人類就是這樣通過(guò)光的行為, 經(jīng)過(guò)分析和討論, 逐步熟悉原子 的；很早以來(lái),人們始終認(rèn)為構(gòu)成物質(zhì)的最小粒子是原子,割的粒子；這種熟悉始終統(tǒng)治了人類思想近兩千年；直到原子是一種不行再分 19 世紀(jì)末,科學(xué)家對(duì)試驗(yàn)中的陰極射線深化討論時(shí),發(fā)覺了電子,使人類對(duì)微觀世界有了新的熟悉；電子的發(fā)覺是 1

2、9 世紀(jì)末、 20 世紀(jì)初物理學(xué)三大發(fā)覺之一；一、物質(zhì)結(jié)構(gòu)的早期探究 大千世界（宇宙）是由什么構(gòu)成的？我國(guó)西周時(shí)期的五行說(shuō)：金、木、水、火、土 古希臘的亞里士多德認(rèn)為：萬(wàn)物的本質(zhì)是土、水、火、空氣4 種“ 元素” ,天體就由第五種元素以太構(gòu)成；古希臘學(xué)者德謨克利特等人認(rèn)為宇宙間存在一種或多種微小的實(shí)體,這個(gè)實(shí) 體叫做“ 原子” , 原子密不行分, 這些原子在虛空中運(yùn)動(dòng), 并可依據(jù)不同的方式 重新結(jié)合或分散；我國(guó)戰(zhàn)國(guó)時(shí)期的思想家墨子認(rèn)為物體是由不行分割的最小單元“ 端”構(gòu)成 1661 年,玻意耳以化學(xué)試驗(yàn)為基礎(chǔ)建立科學(xué)的元素論,認(rèn)為只有那些不能 用化學(xué)方法再分解的簡(jiǎn)潔物質(zhì)才是元素,各種元素存在著

3、不同的原子；19 世紀(jì)初,道爾頓提出原子論；成；1811 年,阿伏伽德羅提出了分子假說(shuō),指出分子可以由多個(gè)相同的原子組宏觀物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)打算于分子,分子就由原子構(gòu)成,原子是構(gòu)成物質(zhì)的不行分再分的最小顆粒；原子真的不行再分了嗎？二、陰極射線氣體分子在高壓電場(chǎng)下可以發(fā)生電離,使原來(lái)不帶電的空氣分子變成具有等量正、負(fù)電荷的帶電粒子, 使不導(dǎo)電的空氣變成導(dǎo)體； 是什么緣由讓空氣分子變 成帶電粒子的？帶電粒子從何而來(lái)的？1、陰極射線 早在 1858 年,德國(guó)物理學(xué)家普呂克爾利用低壓氣體放電管討論氣體導(dǎo)電時(shí) 發(fā)覺一種奇妙的輝光放電現(xiàn)象；演示試驗(yàn)： 用一個(gè)陰極射線管兩端加高壓,管中有一個(gè)金屬十字狀物體,可

4、以觀看到管端玻璃壁上亮度的變化；陰極射線管：真空,陰極為金屬板,兩極接高壓；德國(guó)物理學(xué)家戈德斯坦對(duì)輝光放電現(xiàn)象討論后認(rèn)為這是從陰極發(fā)出的某種 射線引起的；所以他把這種未知射線稱之為陰極射線；2、陰極射線的本質(zhì) ,有大量的科學(xué)家作出大量的科學(xué)討論,主要形成了兩名師精編 優(yōu)秀教案種觀點(diǎn)；（1）電磁波說(shuō)： 代表人物,赫茲；認(rèn)為這種射線的本質(zhì)是一種電磁波的傳 播過(guò)程；（2）粒子說(shuō)： 代表人物,湯姆孫；認(rèn)為這種射線的本質(zhì)是一種高速粒子流；探究一：你能否設(shè)計(jì)一個(gè)試驗(yàn)來(lái)討論陰極射線究竟是一種電磁波仍是一種高 速粒子流；（用電磁場(chǎng)能使運(yùn)動(dòng)著的帶電粒子發(fā)生偏轉(zhuǎn)來(lái)指導(dǎo)同學(xué)判定陰極射線 的本質(zhì)是一種帶電微粒； ）探

5、究二：既然已經(jīng)知道陰極射線是一種帶電微粒,那么它帶什么電？怎么判斷？（用加電、磁場(chǎng)的方法判定出陰極射線帶負(fù)電）； 3、陰極射線應(yīng)用電子示波器中的示波管、 電視的顯像管、 電子顯微鏡等都是利用陰極射線在電磁場(chǎng)作用下偏轉(zhuǎn)、聚焦以及能使被照耀的某些物質(zhì) , 如硫化鋅發(fā)熒光的性質(zhì)工作的 . 高速的陰極射線打在某些金屬靶極上能產(chǎn)生X 射線,可用于討論物質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu)；陰極射線仍可直接用于切割、熔化、焊接等；三、電子的發(fā)覺我們已經(jīng)知道了陰極射線是一種帶負(fù)電的微粒,那么它究竟是一種什么粒子呢？要明白一種帶電微粒, 找到它的電荷量與質(zhì)量的比值即比荷 q/m 是比較重要的途徑之一,英國(guó)物理學(xué)家湯姆孫在 1890

6、年也想到了這里,他在聞名的卡文迪許試驗(yàn)室用下面的裝置求出了這種帶電微粒的比荷；它的比荷；我們把湯姆孫的這種方法叫“ 電偏法”1、湯姆孫的討論實(shí)際上有多種方法可以測(cè)量英國(guó)物理學(xué)家湯姆孫在討論陰極射線時(shí)發(fā)覺了電子；試驗(yàn)裝置如下列圖, 從高壓電場(chǎng)的陰極發(fā)出的陰極射線,穿過(guò) C1C2后沿直線打在熒光屏 A上；為了討論陰極射線粒子的比荷, 湯姆孫在真空管兩側(cè)加了兩塊金屬板,金屬板間加一電壓；磁場(chǎng)S C C1 C2 Y A（1）當(dāng)金屬板之間未加電場(chǎng)時(shí),射線不偏轉(zhuǎn),當(dāng)在平行極板上加一如圖所示的電場(chǎng), 發(fā)覺陰極射線打在熒光屏上的位置向下偏,負(fù)電荷；就可判定, 陰極射線帶有（2）為使陰極射線不發(fā)生偏轉(zhuǎn), 就請(qǐng)摸

7、索可在平行極板區(qū)域?qū)嵭惺裁创胧辉谄叫袠O板區(qū)域加一磁場(chǎng),且磁場(chǎng)方向必需垂直紙面對(duì)外；當(dāng)滿意條件：qv0tanB qE 時(shí),就陰極射線不發(fā)生偏轉(zhuǎn)；就：v0 EB（3）依據(jù)帶電的陰極射線在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)情形可知,其速度偏轉(zhuǎn)角為：qEL2m v 0名師精編 優(yōu)秀教案又由于：tan y D L L S 螢?zāi)? D y 且 v0 EB O m e v0 電場(chǎng) E A y1 x 就：q Ey v S y2 m D L B 2L2依據(jù)已知量,可求出陰極射線的比荷；湯姆孫求出的比荷約為 10 11 庫(kù)侖 /千克,而當(dāng)時(shí)已知的最小的氫離子的比荷為 10 8 庫(kù)侖 /千克 ,這種陰極射線粒子的比荷比最小的氫離子的比

8、荷仍大約 2022倍,只有兩種可能,一是此種陰極射線的電荷量很大,或者它的質(zhì)量很?。痪烤故窃鯓拥哪?？湯姆孫并沒有舍棄,后來(lái)他直接測(cè)到了這種陰極射線的電荷量,發(fā)現(xiàn)它與氫離子的電荷量差不多, 由此可以證明這種陰極射線粒子的質(zhì)量比當(dāng)時(shí)認(rèn)為最小的氫離子的質(zhì)量小上千倍；后來(lái),湯姆孫發(fā)覺,用不同材料的陰極和不同的氣體做試驗(yàn),所得陰極射線比荷的數(shù)值是相等的； 這說(shuō)明不同物質(zhì)都能發(fā)射這種帶電粒子,物質(zhì)的共有成分；于是,湯姆生把新發(fā)覺的這種粒子稱之為電子；它是構(gòu)成各種 1897 年,湯姆孫向世界宣布發(fā)覺了電子；2、電子的電荷量和質(zhì)量第一次較為精確測(cè)量出電子電荷量的是美國(guó)物理學(xué)家密立根利用油滴試驗(yàn)測(cè)量出的；美國(guó)物

9、理學(xué)家密立根利用油滴試驗(yàn)較為精確的測(cè)量出電子的電荷量為e1.60217733 1019C 密立根通過(guò)試驗(yàn)仍發(fā)覺, 電荷具有量子化的特點(diǎn)； 即任何電荷只能是 e 的整數(shù)倍；再由前面試驗(yàn)得到的比荷可以確定 m9.1093897 1031kg 四、電子發(fā)覺的意義：電子的質(zhì)量電子的發(fā)覺,不僅找到了一種比原子更小的微粒,說(shuō)明原子也是有結(jié)構(gòu)的,是可以再分的,電子是原子的組成部分；由于原子中含有帶負(fù)電的電子, 從物質(zhì)的電中性動(dòng)身, 推測(cè)出原子中仍有帶正電的部分, 這就進(jìn)一步地提出了探究原子結(jié)構(gòu)和建立原子模型的問(wèn)題,由此揭開了原子物理討論的序幕,為 的作用；20 世紀(jì)原子物理學(xué)科的建立和進(jìn)展起到極為關(guān)鍵因此,

10、他被科學(xué)界譽(yù)為 “一位最先打開通向基本粒子物理學(xué)大門的偉人”；電子的發(fā)覺與 X 射線和放射線的發(fā)覺被稱為 現(xiàn)；19 世紀(jì)末 20 世紀(jì)初物理學(xué)的三大發(fā)五、科學(xué)素養(yǎng)培育陰極射線是德國(guó)物理學(xué)家 J.普呂克爾在 1858 年利用低壓氣體放電管討論氣體放電時(shí)發(fā)覺的 .從低壓氣體放電管陰極發(fā)出的電子在電場(chǎng)加速下形成的電子流；陰極可以是冷的也可以是熱的,電子通過(guò)外加電場(chǎng)的場(chǎng)致發(fā)射、殘存氣體中正離子的轟擊或熱電子發(fā)射過(guò)程從陰極射出；大家留意到,從 1858 年普呂克爾首次觀看到陰極射線到 1897 年湯姆孫確認(rèn)電子的存在,其間經(jīng)受了近40 年,這期間對(duì)陰極射線的討論從未間斷,甚至有名師精編 優(yōu)秀教案人也測(cè)出

11、了組成陰極射線微粒的比荷,但是誰(shuí)都不敢承認(rèn)仍有比原子更小的粒 子,因而錯(cuò)過(guò)了發(fā)覺電子的良機(jī)；1897 年 J.J.湯姆孫依據(jù)放電管中的陰極射線在 電磁場(chǎng) 和磁場(chǎng) 作用下的軌跡 確定陰極射線中的 粒子帶負(fù)電,并測(cè)出其 荷質(zhì)比 ,這在肯定意義上是歷史上第一 次發(fā)覺電子, 12 年后 R.A.密立根用 油滴試驗(yàn) 測(cè)出了電子的 電荷；湯姆生對(duì)電子的討論過(guò)程和方法 定性討論：J.J.湯姆生仍改進(jìn)了赫茲的靜電場(chǎng)偏轉(zhuǎn)試驗(yàn),他進(jìn)一步提高了真空度, 并且 減小極間電壓, 以防止氣體電離, 最終獲得了穩(wěn)固的靜電偏轉(zhuǎn)；得出陰極射線帶負(fù)電；定量討論：e/m；運(yùn)算出陰極射線的荷質(zhì)比普遍性證明 科學(xué)討論的重要特點(diǎn)之一是通過(guò)各種途徑去探究自然規(guī)律；這個(gè)進(jìn)程是曲折 復(fù)雜的,不行能完全遵循某一條預(yù)定的途