2024-2025學年高中物理第三章原子結構之謎第1節(jié)敲開原子的大門教案1粵教版選修3-5

PAGE1-敲開原子的大門一.學情分析 學生在選修3-1的學習時就知道陰極射線的本質就是電子，但對這一探討過程并不清晰。并且在選修3-1已經學習過電磁學的內容，學生可以結合電磁學的學問設法推斷陰極射線的電荷，基礎較好的同學也可以嘗試設法測出陰極射線的荷質比（敏捷應用要求比較高）。二.教材分析 本課內容是第三章原子結構之謎的第一節(jié)，人類對原子結構的相識是逐步深化的。而電子的發(fā)覺，對人類相識原子的結構有重大的意義，它使人類變更了原子使組成物體的最小微粒的看法，它使人們相識到原子是有結構的。電子的發(fā)覺是科學家進行了一個長時間的科學探究。探究的結果不僅弄清晰了陰極射線的本質，還意外得出了原子是可分的，電子為其組成的一部分的結論。本課內容為后面對原子結構的探究奠定了基礎。三.教學目標（一）學問與技能 1.了解湯姆生發(fā)覺電子的歷史過程 2.知道什么是陰極射線，了解它的實質。 3.體會探討陰極射線的方法（二）過程與方法 1.通過對陰極射線的探究，知道如何利用已有的電磁學學問推斷未知粒子的電荷，測定未知粒子荷質比的方法。 2.通過探討與溝通，培育學生敏捷的遷移學問解決實際問題的實力。（三）情感看法與價值觀 1.通過學習電子發(fā)覺的歷史，使學生體會到科學是會變更的，是在不斷的失敗與勝利中前進的，并培育學生對未知世界深厚的愛好。 2.體會科學探究的艱難，感恩科學家們的無私奉獻，才有我們今日科技發(fā)達，多姿多彩的文明社會。四.教學重難點 1.電子發(fā)覺的方法和過程 2.推導出電子荷質比的表達式五.教學方法 講授法，探討法。六.教學時數 1課時七.教學過程（一）新課引入： 通過師生問答引入課題：敲開原子的大門 師問：物質是由什么構成的？ 學生通過思索，回答：物質由分子構成，分子由原子構成，原子由原子核和核外電子構成。 師問：我們并看不見原子，那科學家是如何推斷出原子的內部結構的呢？現在讓我們一起追尋著科學家們的蹤跡，探尋微觀世界的奇妙！設計意圖：通過引導學生回憶已有學問，拋出問題，引發(fā)學生的懷疑，激起學生的求知欲，引入本課內容。（二）新課內容： 在相當長的一段時間里，人們都認為原子就是組成物體的最小微粒，直到英國科學家湯姆生在探討陰極射線時發(fā)覺了電子，從今敲開了原子的大門，起先了對原子內部結構的探究！1.1858年德國科學家普呂克爾發(fā)覺了陰極射線！ 師：陰極射線的本質是什么？生：學生大膽的猜想陰極射線的本質。師：介紹科學家們對陰極射線的本質的猜想。設計意圖：引導學生大膽猜想，培育學生發(fā)散思維，體會科學的進步都是從大膽猜想起先的。有些同學可能能記得選修3-1學過陰極射線，其本質是帶負電的電子。假如學生說出來，加以激勵！2.陰極射線電性的判定：師：提出問題：假如陰極射線是由帶負電的物質微粒組成的，同學們有沒有什么好方法能夠證明這個觀點？換句話說：我們怎樣證明陰極射線微粒帶負電？ 生：思索，探討，學生舉手回答：加磁場或電場，依據陰極射線的偏轉方向用左手定則推斷微粒的電性；或者是用驗電器驗證。 師：總結學生的方法，加以整理。對比著介紹湯姆生的方法：證明陰極射線的本質就是帶負電的微粒。強調湯姆生的多次試驗證，讓學生體會科學的論證須要謹慎！ 設計意圖：激勵學生自己解決問題，提高學生分析問題，應用學問的實力，培育學生的發(fā)散思維。體會科學進步的歷程，體會湯姆生科學論證的謹慎！ 3.陰極射線荷質比的檢測： 師：假如你是湯姆生，你有什么好方法測出陰極射線的荷質比？ 生：思索，探討，回答。 師：總結學生的方法，加以整理。學生可能一時想不出方法，可以適當提示。介紹湯姆生的方法，陰極射線微粒垂直進入磁場B，僅在磁場力作用下，陰極射線微粒做勻速圓周運動，則有：evB=，其中陰極射線微粒的速度v和半徑r未知，如何獲得？ 生：思索，探討，回答。 師：依據學生的回答，加以整理。速度v可以給陰極射線加一磁場和電場，調整磁場和電場可以使陰極射線微粒受到的磁場力和電場力達到平衡，即：evB=eE 則：v=然而，圓周運動的半徑并不好獲得。湯姆生提出了新的方案：讓平行板M，N間的間距為h，板的水平長度為d，首先使陰極射線僅受電廠作用而達到最大偏轉，測出此時的電場強度E，隨后保持E不變，外加磁場使陰極射線復原水平不再偏轉，測出此時的磁感應強度B。剛剛我們已經證明v=；算出陰極射線微粒的荷質比。生：計算，化簡。請一個學生上臺演算。假如不會，可加以提示。陰極射線微粒在電場力作用下達到最大偏轉，是類平拋運動：水平方向：勻速直線運動，則有：d=vt豎直方向：初速度為0的勻加速直線運動，則有：=at2 a=整理可得：=師：點評上臺學生的演算?？偨Y：這個試驗最大的妙處：把難以測量的半徑r變成易于測量的板間距h和板長d。介紹湯姆生計算結果及其分析結果：要么微粒帶電量很大，要么微粒質量很小。設計意圖：通過師生間的問答，引導學生思索，培育學生的發(fā)散思維。通過學生參加演算，提高學生的參加度，更好的理解學習內容，另一方面參加到演算中來，體會科學進步的歷程！4.電子的發(fā)覺：師：推斷出陰極射線微粒的電性，測出微粒的荷質比，這還并未敲開原子的大門。后來湯姆生還進行了一系列的探究，不斷論證，湯姆生才完全確認了電子的存在！再后來密立根精確地測出了電子的電量，再依據荷質比計算出電子的質量。從今，科學家們打開了原子的大門，起先了對原子內部結構的探究！設計意圖：介紹湯姆生反復不斷論證最終確認電子存在的過程，讓學生體會科學探究須要盡量思索完備，獲得充分的證據。5.小結：科學的進步須要打破常規(guī)，大膽猜想，反復驗證！感謝科學家們的主動探究，才有我們今日科技進步，多姿多彩的文明社會！設計意圖：通過對湯姆生發(fā)覺電子的探究過程的學習，體會科學探究的艱辛，嚴謹。正是因為科學家們的不懈奮斗，才有我們今日科技進步，多姿多彩的文明社會！感恩科學家們的無私奉獻。6.當堂反饋：①關于陰極射線的本質，說法正確的是：陰極射線的本質是氫原子陰極射線的本質是電磁波陰極射線的本質是電子陰極射線的本質是X射線答案：C ②如圖所示，是密立根測量電子電量試驗的示意圖，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，調整兩極板間的電壓，可使油滴懸浮，通過顯微鏡視察到某個半徑為r=1.6x10-4cm的油滴恰好靜止在電場中，此時兩金屬板間勻強電場的電場強度為E=1.9x105N/C。已知油的密度為ρ=0.85x103kg/m3.求該油滴所帶的電荷量是元電荷的多少倍？（取g=10m/s2） 答案：油滴靜止：mg=qE m=ρv=ρπr3由上式可得：q=1.54x10-19C則：油滴所帶電荷量和元電荷的比值n=≈5 設計意圖：進一步相識密立根的油滴試驗，明白最小電荷量為e