第三章第一節(jié)敲開原子的大門

第三章第一節(jié)敲開原子的大門第1頁(yè)，共20頁(yè)，2023年，2月20日，星期三[目標(biāo)定位]

1.了解陰極射線及電子發(fā)現(xiàn)的過(guò)程；2.知道湯姆生研究陰極射線發(fā)現(xiàn)電子的實(shí)驗(yàn)及理論推導(dǎo)；3.知道電子電荷是1910年由密立根通過(guò)著名的“油滴實(shí)驗(yàn)”得出．第2頁(yè)，共20頁(yè)，2023年，2月20日，星期三一、探索陰極射線1．陰極射線：在抽成真空的玻璃管兩端加上_______時(shí)，從____發(fā)出的一種使玻璃管壁上出現(xiàn)熒光的射線．2．湯姆生對(duì)陰極射線的探索方法 (1)讓陰極射線通過(guò)電場(chǎng)，根據(jù)________，可判斷陰極射線帶_____． (2)讓陰極射線通過(guò)磁場(chǎng)，根據(jù)________，測(cè)出陰極射線的_______．高電壓陰極偏轉(zhuǎn)情況負(fù)電偏轉(zhuǎn)情況荷質(zhì)比第3頁(yè)，共20頁(yè)，2023年，2月20日，星期三二、電子的發(fā)現(xiàn)湯姆生的探究方法1．換用不同的放電氣體，或用不同金屬材料制作電極，測(cè)得陰極射線的荷質(zhì)比_____．2．在氣體電離、光電效應(yīng)中，可從不同物質(zhì)中放出這種射線粒子．3．這種粒子的電荷與氫離子基本相同，_____卻比氫原子小得多．相同質(zhì)量第4頁(yè)，共20頁(yè)，2023年，2月20日，星期三4．結(jié)論：

想一想電子發(fā)現(xiàn)的重大意義是什么？

答案電子是人類發(fā)現(xiàn)的第一個(gè)比原子小的粒子．電子的發(fā)現(xiàn)，打破了原子不可再分的傳統(tǒng)觀念，使人們認(rèn)識(shí)到原子不是組成物質(zhì)的最小微粒，原子本身也有內(nèi)部結(jié)構(gòu)．從此，原子物理學(xué)飛速發(fā)展，人們對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)進(jìn)入了一個(gè)新時(shí)代.第5頁(yè)，共20頁(yè)，2023年，2月20日，星期三一、對(duì)陰極射線性質(zhì)的研究1．陰極射線的本質(zhì)是電子，在電場(chǎng)(或磁場(chǎng))中所受電場(chǎng)力(或洛倫茲力)遠(yuǎn)大于所受重力，故研究電場(chǎng)力(或洛倫茲力)對(duì)電子運(yùn)動(dòng)的影響時(shí)，一般不考慮重力的影響．2．帶電性質(zhì)的判斷方法 (1)方法一：在陰極射線所經(jīng)區(qū)域加上電場(chǎng)，通過(guò)打在熒光屏上的亮點(diǎn)的變化和電場(chǎng)的情況確定帶電的性質(zhì)． (2)方法二：在陰極射線所經(jīng)區(qū)域加一磁場(chǎng)，根據(jù)亮點(diǎn)位置的變化和左手定則確定帶電的性質(zhì)．第6頁(yè)，共20頁(yè)，2023年，2月20日，星期三【例1】

(雙選)如圖3－1－1所示，一只陰極

射線管的左側(cè)不斷有電子射出，如果在

管的正上方放一通電直導(dǎo)線AB時(shí)，發(fā)現(xiàn)

射線的徑跡往下偏轉(zhuǎn)，則下列判斷正確的

是 (

) A．導(dǎo)線中的電流從A流向B B．導(dǎo)線中的電流從B流向A C．電子束的徑跡與AB中的電流無(wú)關(guān) D．若要使電子束的徑跡往上偏轉(zhuǎn)，可以通過(guò)改變AB中的

電流方向來(lái)實(shí)現(xiàn)圖3－1－1第7頁(yè)，共20頁(yè)，2023年，2月20日，星期三

答案

AD

解析由于電子帶負(fù)電，并且向下偏轉(zhuǎn)，由左手定則知該處的磁場(chǎng)方向應(yīng)垂直紙面向里，又由安培定則可判斷導(dǎo)線中的電流方向?yàn)橛葾到B.可以通過(guò)改變導(dǎo)線中的電流方向來(lái)改變粒子的徑跡．故正確答案為A、D.

借題發(fā)揮本題是運(yùn)用左手定則和安培定則的綜合性題目，在應(yīng)用左手定則判斷洛倫茲力的方向時(shí)，一定要注意運(yùn)動(dòng)電荷的正負(fù)．第8頁(yè)，共20頁(yè)，2023年，2月20日，星期三針對(duì)訓(xùn)練1陰極射線是從陰極射線管的陰極發(fā)出的高速運(yùn)動(dòng)的粒子流，這些微觀粒子是________．若在圖3－1－2所示的陰極射線管中部加上垂直于紙面向里的磁場(chǎng)，陰極射線將________(填“向下”、“向里”或“向外”)偏轉(zhuǎn)．

圖3－1－2第9頁(yè)，共20頁(yè)，2023年，2月20日，星期三

答案電子向下

解析陰極射線的實(shí)質(zhì)是電子流，電子流形成的等效電流方向向左，當(dāng)加上垂直紙面向里的磁場(chǎng)后，由左手定則判知電子受到的洛倫茲力的方向向下，故陽(yáng)極射線將向下偏轉(zhuǎn)．第10頁(yè)，共20頁(yè)，2023年，2月20日，星期三二、電子荷質(zhì)比的測(cè)定實(shí)驗(yàn)探究

如圖3－1－3所示為測(cè)定陰極射線粒子荷質(zhì)比的裝置，從陰極K發(fā)出的陰極射線通過(guò)一對(duì)平行金屬板D1、D2間的勻強(qiáng)電場(chǎng)，發(fā)生偏轉(zhuǎn)．

圖3－1－3第11頁(yè)，共20頁(yè)，2023年，2月20日，星期三 (1)在D1、D2間加電場(chǎng)后射線偏到P2，則由電場(chǎng)方向知，該射線帶什么電？ (2)再在D1、D2間加一磁場(chǎng)(圖中未畫出)，電場(chǎng)與磁場(chǎng)垂直，讓射線恰好不偏轉(zhuǎn)．設(shè)電場(chǎng)強(qiáng)度為E，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，則電子的速度多大？第12頁(yè)，共20頁(yè)，2023年，2月20日，星期三

答案

(1)負(fù)電第13頁(yè)，共20頁(yè)，2023年，2月20日，星期三【例2】

1897年，物理學(xué)家湯姆生正式測(cè)定了電子的荷質(zhì)比，打破了原子是不可再分的最小單位的觀點(diǎn)．因此，湯姆生的實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)發(fā)展史上最著名的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)之一．在實(shí)驗(yàn)中湯姆生采用了如圖3－1－4所示的陰極射線管，從電子槍C出來(lái)的電子經(jīng)過(guò)A、B間的電場(chǎng)加速后，水平射入長(zhǎng)度為L(zhǎng)的D、E平行板間，接著在熒光屏F中心出現(xiàn)熒光斑．若在D、E間加上方向向下，場(chǎng)強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)，電子將向上偏轉(zhuǎn)；如果再利用通電線圈在D、E電場(chǎng)區(qū)加上一垂直紙面的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)(圖中未畫)熒光斑恰好回到熒光屏中心，接著再去掉電場(chǎng)，電子向下偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)角為θ，試解決下列問(wèn)題．第14頁(yè)，共20頁(yè)，2023年，2月20日，星期三

圖3－1－4 (1)說(shuō)明圖中磁場(chǎng)沿什么方向； (2)根據(jù)L、E、B和θ，求出電子的荷質(zhì)比．

答案

(1)垂直紙面向里第15頁(yè)，共20頁(yè)，2023年，2月20日，星期三

解析

(1)磁場(chǎng)方向垂直紙面向里． (2)當(dāng)電子在D、E間做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)有： eE＝Bev.

當(dāng)電子在D、E間的磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)時(shí)有第16頁(yè)，共20頁(yè)，2023年，2月20日，星期三

借題發(fā)揮

(1)荷質(zhì)比的測(cè)定問(wèn)題只是帶電粒子在磁場(chǎng)和電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的一類典型例子，這種方法可以推廣到帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，求其他相關(guān)的問(wèn)題． (2)解決帶電粒子在電磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題時(shí)要注意以下幾點(diǎn)：

①帶電粒子的帶電性質(zhì)．②正確描繪運(yùn)動(dòng)軌跡．③能確定半徑、圓心．④會(huì)利用幾何知識(shí)把有關(guān)線段與半徑聯(lián)系起來(lái)．第17頁(yè)，共20頁(yè)，2023年，2月20日，星期三針對(duì)訓(xùn)練2如圖3－1－5所示為測(cè)量某種離

子的荷質(zhì)比的裝置．讓中性氣體分子進(jìn)

入電離室A，在那里被電離成離子．這些

離子從電離室的小孔飄出，從縫S1進(jìn)入

加速電場(chǎng)被加速．然后讓離子從縫S2垂直

進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，最后打在底片上的P點(diǎn)．已知加速電壓為U，磁場(chǎng)的磁感