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1、教育资源 教育资源 1 电子的发现 学 习 目 标知 识 脉 络 1.知道阴极射线的概念，了解电子的发现过程(重 点) 2.知道电子是原子的组成部分(重点) 3.知道电子的电荷量及其他电荷与电子电荷量的关 系(重点、难点 ) 阴 极 射 线 先填空 1实验装置 真空玻璃管、阴极、阳极和感应圈 2实验现象 感应圈产生的高电压加在两极之间，玻璃管壁上发出 B(A.阴极射线B荧 光) 3阴极射线 荧光是由于玻璃受到阴极发出的某种射线的撞击而引起的，这种射线命名为 阴极射线 再判断 1阴极射线是由真空玻璃管中的感应圈发出的() 2阴极射线撞击玻璃管壁会发出荧光() 教育资源 教育资源 3阴极射线在真空
2、中沿直线传播() 后思考 产生阴极射线的玻璃管为什么是真空的？ 【提示】在高度真空的放电管中， 阴极射线中的粒子主要来自阴极，对于 真空度不高的放电管， 粒子还有可能来自管中的气体， 为了使射线主要来自阴极， 一定要把玻璃管抽成真空 合作探讨 如图 18-1-1 所示，在阴极和阳极之间加上高电压，阴极射线从阴极射线管 中的阴极发出，射向阳极 图 18-1-1 探讨 1：怎样判定阴极射线是不是电磁辐射？ 【提示】电磁辐射是电磁波的辐射， 若使阴极射线通过电场或磁场，看传 播方向是否受其影响则可判定是不是电磁辐射 探讨 2：根据带电粒子在电、磁场中的运动规律，哪些方法可以判断运动的 带电粒子所带电
3、荷的正负？ 【提示】带电粒子垂直进入匀强电场时，正负电荷的偏转方向不同， 偏转 方向与场强方向相同 (相反)的粒子带正 (负)电，不带电者不偏转 带电粒子垂直进入匀强磁场时， 做匀速圆周运动， 所受的洛伦兹力提供向心 力，根据左手定则可知其电性 核心点击 1对阴极射线本质的认识 两种观点 (1)电磁波说，代表人物 赫兹，他认为这种射线是一种电磁辐射 (2)粒子说，代表人物 汤姆孙，他认为这种射线是一种带电粒子流 2阴极射线带电性质的判断方法 (1)方法一：在阴极射线所经区域加上电场，通过打在荧光屏上的亮点的变 化和电场的情况确定带电的性质 教育资源 教育资源 (2)方法二：在阴极射线所经区域加
4、一磁场，根据亮点位置的变化和左手定 则确定带电的性质 3实验结果 根据阴极射线在电场中和磁场中的偏转情况，判断出阴极射线是粒子流， 并 且带负电 1阴极射线管中加高电压的作用是() 【导学号： 54472042】 A使管内的气体电离 B使阴极发出阴极射线 C使管内障碍物的电势升高 D使管内产生强电场，电场力做功使电子加速 【解析】在阴极射线管中， 阴极射线是由阴极处于炽热状态而发射出的电 子流，B 错误；阴极发射出的电子流通过高电压加速后，获得较高的能量，与玻 璃壁发生撞击而产生荧光，故A、C 错，D 正确 【答案】D 2.如图 18-1-2 是电子射线管示意图 接通电源后， 电子射线由阴极沿
5、x 轴方 向射出，在荧光屏上会看到一条亮线要使荧光屏上的亮线向下(z 轴负方向 )偏 转，可采用加磁场或电场的方法 图 18-1-2 若加一磁场， 磁场方向沿 _方向，若加一电场， 电场方向沿 _ 方向 【解析】若加磁场，由左手定则可判定其方向应沿y 轴正方向；若加电场， 根据受力情况可知其方向应沿z 轴正方向 【答案】y轴正z 轴正 注意阴极射线 电子 从电源的负极射出 ，用左手定则判断其受力方向时四指 的指向和射线的运动方向相反. 教育资源 教育资源 电 子 的 发 现 先填空 1汤姆孙的探究方法及结论 (1)根据阴极射线在电场和磁场中的偏转情况断定，它的本质是带负电的粒 子流，并求出了这
6、种粒子的比荷 (2)换用不同材料的阴极做实验，所得比荷的数值都相同，是氢离子比荷的 近两千倍 (3)结论：阴极射线粒子带负电，其电荷量的大小与氢离子大致相同，而质 量比氢离子小得多，后来组成阴极射线的粒子被称为电子 2汤姆孙的进一步研究 汤姆孙又进一步研究了许多新现象，证明了电子是原子的组成部分， 是比原 子更基本的物质单元 3电子的电荷量及电荷量子化 (1)电子电荷量： 1910 年前后由密立根通过著名的油滴实验得出，电子电荷 的现代值为 e1.60210 19_C. (2)电荷是量子化的，即任何带电体的电荷只能是e 的整数倍 (3)电子的质量： me9.109 389 710 31 kg，
7、质子质量与电子质量的比mp me 1_836. 再判断 1阴极射线实际上是高速运动的电子流() 2电子的电荷量是汤姆孙首先精确测定的() 3带电体的电荷量可以是任意值() 后思考 汤姆孙怎样通过实验确定阴极射线是带负电的粒子？ 【提示】汤姆孙通过气体放电管研究阴极射线的径迹，未加电场时， 射线 不偏转，施加电场后， 射线向偏转电场的正极板方向偏转，由此确定阴极射线是 带负电的粒子 教育资源 教育资源 合作探讨 如图 18-1-3 所示，为测定电子比荷的实验装置，其中M1、M2为两正对平行 金属板 图 18-1-3 探讨 1：电子在两平行金属板间的运动轨迹是什么形状？ 【提示】抛物线 探讨 2：
8、电子飞出金属板间后到荧光屏P 的过程中的运动轨迹是什么形状？ 【提示】一条直线 探讨 3：要使电子在 M1、M2之间沿水平方向做直线运动，所加的磁场应为 什么方向？ 【提示】垂直于纸面向外 核心点击 1电子比荷 (或电荷量 )的测定方法 根据电场、磁场对电子的偏转测量比荷(或电荷量 )，可按以下方法： (1)让电子通过正交的电磁场，如图18-1-4(甲)所示，让其做匀速直线运动， 根据二力平衡，即F洛F电(BqvqE)得到电子的运动速度vE B. 甲 (2)在其他条件不变的情况下，撤去电场，如图18-1-4(乙)所示，保留磁场让 电子在磁场中运动，由洛伦兹力提供向心力，即Bqvmv 2 r ，
9、根据轨迹偏转情况， 由几何知识求出其半径r，则由 qvBmv 2 r 得 q m v Br E B 2r. 乙 图 18-1-4 2密立根油滴实验 (1)装置 密立根实验的装置如图18-1-5 所示 图 18-1-5 教育资源 教育资源 两块水平放置的平行金属板A、B 与电源相接，使上板带正电，下板带负 电油滴从喷雾器喷出后， 经上面金属板中间的小孔， 落到两板之间的匀强电场 中 大多数油滴在经过喷雾器喷嘴时，因摩擦而带负电， 油滴在电场力、 重力 和空气阻力的作用下下降观察者可在强光照射下，借助显微镜进行观察 (2)方法 两板间的电势差、 两板间的距离都可以直接测得，从而确定极板间的电场 强
10、度 E.但是由于油滴太小，其质量很难直接测出密立根通过测量油滴在空气 中下落的终极速度来测量油滴的质量没加电场时， 由于空气的黏性， 油滴所受 的重力大小很快就等于空气给油滴的摩擦力而使油滴匀速下落，可测得速度v1. 再加一足够强的电场，使油滴做竖直向上的运动，在油滴以速度v2匀速 运动时，油滴所受的静电力与重力、阻力平衡根据空气阻力遵循的规律，即可 求得油滴所带的电荷量 (3)结论 带电油滴的电荷量都等于某个最小电荷量的整数倍，从而证实了电荷是量子 化的，并求得了其最小值即电子所带的电荷量e. 3(多选)关于电荷的电荷量下列说法正确的是() A电子的电量是由密立根油滴实验测得的 B物体所带电
11、荷量可以是任意值 C物体所带电荷量最小值为1.610 19 C D物体所带的电荷量都是元电荷的整数倍 【解析】密立根的油滴实验测出了电子的电量为1.61019 C，并提出了 电荷量子化的观点， 因而 A 对，B 错，C 对；任何物体的电荷量都是e 的整数倍， 故 D 对 教育资源 教育资源 【答案】ACD 4密立根油滴实验进一步证实了电子的存在，揭示了电荷的非连续性如 图 18-1-6 所示是密立根油滴实验的原理示意图，设小油滴的质量为m，调节两 极板间的电势差 U，当小油滴悬浮不动时， 测出两极板间的距离为d.则可求出小 油滴的电荷量 q_. 图 18-1-6 【解析】由平衡条件得 mgqU
12、 d ，解得 qmgd U . 【答案】 mgd U 5如图 18-1-7 所示为汤姆孙用来测定电子比荷的装置当极板P 和 P间 不加偏转电压时，电子束打在荧光屏的中心O 点处，形成一个亮点；加上偏转 电压 U 后，亮点偏离到 O点，O点到 O 点的竖直距离为 d，水平距离可忽略 不计； 此时在 P与 P之间的区域里再加上一个方向垂直于纸面向里的匀强磁场， 调节磁感应强度，当其大小为B 时，亮点重新回到O 点已知极板水平方向长 度为 L1，极板间距为 b，极板右端到荧光屏的距离为L2. 图 18-1-7 (1)求打在荧光屏 O 点的电子速度的大小 (2)推导出电子比荷的表达式 【解析】(1)电
13、子在正交的匀强电场和匀强磁场中做匀速直线运动，有 Bev EeU b e，得 v U Bb 即打到荧光屏 O 点的电子速度的大小为 U Bb. (2)由 d1 2 Ue bm L1 v 2Ue bm L1 v L2 v 可得 教育资源 教育资源 e m 2dbv 2 UL1L12L2 2dU B 2bL 1L12L2 . 【答案】(1) U Bb (2) 2dU B 2bL 1L12L2 巧妙运用电磁场测定电子比荷 (1)当电子在复合场中做匀速直线运动时，qEqvB，可以测出电子速度的大 小 (2)电子在荧光屏上的落点到屏中心的距离等于电子在电场中的偏转位移与 电子出电场到屏之间的倾斜直线运动偏转位移的和
