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1、高二物理高二物理选修修电子子发现世世世世间间万物是由原子构成的万物是由原子构成的万物是由原子构成的万物是由原子构成的原子是一种最后的不可分割的物原子是一种最后的不可分割的物原子是一种最后的不可分割的物原子是一种最后的不可分割的物质质微粒微粒微粒微粒 德德德德谟谟克利特克利特克利特克利特Democritus Democritus Democritus Democritus 古希腊哲学家古希腊哲学家古希腊哲学家古希腊哲学家约约前前前前460460460460前前前前370 370 370 370 道道道道尔顿尔顿英国化学家英国化学家英国化学家英国化学家1766-1844 1766-1844 176
2、6-1844 1766-1844 每种化学元素都有它每种化学元素都有它每种化学元素都有它每种化学元素都有它对应对应的原子的原子的原子的原子原子是最微小的不可分割的原子是最微小的不可分割的原子是最微小的不可分割的原子是最微小的不可分割的实实心球体心球体心球体心球体 汤姆生姆生发现电子之子之前人前人们认为原子是原子是组成物体的最小微粒成物体的最小微粒,是是不可再分的不可再分的.汤姆生姆生对阴极射阴极射线等等现象的研象的研究中究中发现了了电子子,从而从而敲开了原子的大敲开了原子的大门.汤姆生的姆生的伟大大发现一、探索阴极射一、探索阴极射线1919世世世世纪纪是是是是电电磁学大磁学大磁学大磁学大发发展
3、的展的展的展的时时期期期期, , 到七、到七、到七、到七、八十年代八十年代八十年代八十年代电电气工气工气工气工业业开始有了开始有了开始有了开始有了发发展展展展, , 其中其中其中其中电电气照明也吸引了气照明也吸引了气照明也吸引了气照明也吸引了许许多科学家的注意，多科学家的注意，多科学家的注意，多科学家的注意，问题问题涉及低涉及低涉及低涉及低压压气体放气体放气体放气体放电现电现象，于是，象，于是，象，于是，象，于是，人人人人们竞们竞相研究与低相研究与低相研究与低相研究与低压压气体气体气体气体发电现发电现象有象有象有象有关的关的关的关的问题问题。 阴极射阴极射阴极射阴极射线线是低是低是低是低压压气
4、体放气体放气体放气体放电过电过程中出程中出程中出程中出现现的一种奇特的一种奇特的一种奇特的一种奇特现现象，德国物理学家象，德国物理学家象，德国物理学家象，德国物理学家J.J.普普普普吕吕克克克克尔尔在在在在18581858年利用低年利用低年利用低年利用低压压气体放气体放气体放气体放电电管研究气体放管研究气体放管研究气体放管研究气体放电时发现电时发现的的的的 . .从低从低从低从低压压气气气气体放体放体放体放电电管阴极管阴极管阴极管阴极发发出一种射出一种射出一种射出一种射线线。 1876 1876年德国物理学家戈德斯坦研究年德国物理学家戈德斯坦研究年德国物理学家戈德斯坦研究年德国物理学家戈德斯坦
5、研究辉辉光放光放光放光放电现电现象象象象时认为时认为这这是从阴极是从阴极是从阴极是从阴极发发出的某种射出的某种射出的某种射出的某种射线线引起的。所以他把引起的。所以他把引起的。所以他把引起的。所以他把这这种末知射种末知射种末知射种末知射线线命名命名命名命名为为阴极射阴极射阴极射阴极射线线阴极射阴极射阴极射阴极射线线是什么呢？是什么呢？是什么呢？是什么呢？k k k kA A A AB B B BD2D2D2D2P2P2P2P2p1p1p1p1p3p3p3p3 D D D D1 1 1 1二、二、电子的子的发现1 1、认识实验认识实验装置的作用，分析阴极射装置的作用，分析阴极射装置的作用，分析阴
6、极射装置的作用，分析阴极射线线的运的运的运的运动动情况。情况。情况。情况。汤汤姆姆姆姆孙孙的气体放的气体放的气体放的气体放电电管的示意管的示意管的示意管的示意图图实验实验装置装置装置装置（1 1）KK、A A部分部分部分部分产产生阴极射生阴极射生阴极射生阴极射线线（2 2）A A、B B只只只只让让水平运水平运水平运水平运动动的阴极射的阴极射的阴极射的阴极射线线通通通通过过（3 3）D D1 1、D D2 2之之之之间间加加加加电场电场或磁或磁或磁或磁场检测场检测阴极射阴极射阴极射阴极射线线是否是否是否是否带电带电和和和和带电带电性性性性质质（4 4）荧荧光屏光屏光屏光屏显显示阴极射示阴极射示
7、阴极射示阴极射线线到达的位置，到达的位置，到达的位置，到达的位置，对对阴极射阴极射阴极射阴极射线线的偏的偏的偏的偏转转做定量的做定量的做定量的做定量的测测定定定定2 2、运、运、运、运动动分析分析分析分析（1 1）未加）未加）未加）未加电场电场和磁和磁和磁和磁场时场时；阴极射阴极射阴极射阴极射线线不受力，做匀速直不受力，做匀速直不受力，做匀速直不受力，做匀速直线线运运运运动动到到到到P P1 1k k k kA A A AB B B BD2D2D2D2p1p1p1p1 D D D D1 1 1 1（2 2）加）加）加）加电场电场、未加磁、未加磁、未加磁、未加磁场场+ +- -P2P2P2P2阴
8、极射阴极射阴极射阴极射线线只受只受只受只受电场电场力，做力，做力，做力，做类类平抛运平抛运平抛运平抛运动动；(4)(4)加磁加磁加磁加磁场场、未加、未加、未加、未加电场时电场时，（3 3）加）加）加）加电场电场和磁和磁和磁和磁场时场时，k k k kA A A AB B B BD2D2D2D2p1p1p1p1 D D D D1 1 1 1+ +- -可以可以可以可以测测出速度大小出速度大小出速度大小出速度大小阴极射阴极射阴极射阴极射线线受受受受库仑库仑力和洛力和洛力和洛力和洛伦兹伦兹力，通力，通力，通力，通过过适当地适当地适当地适当地调调整整整整电场电场、磁磁磁磁场场的的的的强强度，可使其做匀
9、速直度，可使其做匀速直度，可使其做匀速直度，可使其做匀速直线线运运运运动动；在平行板在平行板在平行板在平行板间产间产生生生生竖竖直直直直向上的向上的向上的向上的电场电场E,E,在垂直在垂直在垂直在垂直电场电场向外的方向上加向外的方向上加向外的方向上加向外的方向上加一磁一磁一磁一磁场场B,B,阴极射阴极射阴极射阴极射线线只受洛只受洛只受洛只受洛伦兹伦兹力作用，力作用，力作用，力作用，做匀速做匀速做匀速做匀速圆圆周运周运周运周运动动。 1897 1897年，年，年，年，汤汤姆姆姆姆孙孙得出阴极射得出阴极射得出阴极射得出阴极射线线的本的本的本的本质质是是是是带负电带负电的粒子的粒子的粒子的粒子流并求
10、出了流并求出了流并求出了流并求出了这这种粒子的比荷。种粒子的比荷。种粒子的比荷。种粒子的比荷。 这说这说明不同物明不同物明不同物明不同物质质都能都能都能都能发发射射射射这这种种种种带电带电粒子，它是构成各粒子，它是构成各粒子，它是构成各粒子，它是构成各种物种物种物种物质质的共有成分。的共有成分。的共有成分。的共有成分。实验结实验结果：比荷果：比荷果：比荷果：比荷约为质约为质子的子的子的子的20002000倍倍倍倍 进进一步拓展研究一步拓展研究一步拓展研究一步拓展研究对对象：用不同的材料做阴极做象：用不同的材料做阴极做象：用不同的材料做阴极做象：用不同的材料做阴极做实验实验，光光光光电电效效效效
11、应应、热热离子离子离子离子发发射效射效射效射效应应、射、射、射、射线线（研究（研究（研究（研究对对象普遍化）。象普遍化）。象普遍化）。象普遍化）。实验结论实验结论：电电子是原子的子是原子的子是原子的子是原子的组组成部分，是比原子更基本的成部分，是比原子更基本的成部分，是比原子更基本的成部分，是比原子更基本的物物物物质单质单元。元。元。元。比荷比荷比荷比荷约为质约为质子（子（子（子（氢氢离子）比荷的离子）比荷的离子）比荷的离子）比荷的20002000倍。是倍。是倍。是倍。是电电荷比荷比荷比荷比质质子大？子大？子大？子大？还还是是是是质质量比量比量比量比质质子小？子小？子小？子小？ 汤汤姆姆姆姆孙
12、孙猜猜猜猜测测：这这可能表示阴极射可能表示阴极射可能表示阴极射可能表示阴极射线线粒子粒子粒子粒子电电荷量的大荷量的大荷量的大荷量的大小与一个小与一个小与一个小与一个氢氢离子一离子一离子一离子一样样，而，而，而，而质质量比量比量比量比氢氢离子小得多。离子小得多。离子小得多。离子小得多。 后来后来后来后来汤汤姆姆姆姆孙测孙测得了得了得了得了这这种粒子的种粒子的种粒子的种粒子的电电荷量与荷量与荷量与荷量与氢氢离子离子离子离子电电荷量荷量荷量荷量大致相同，大致相同，大致相同，大致相同，说说明它的明它的明它的明它的质质量比任何一种分子和原子的量比任何一种分子和原子的量比任何一种分子和原子的量比任何一种分
13、子和原子的质质量量量量都小得多，至此，都小得多，至此，都小得多，至此，都小得多，至此，汤汤姆生完全确姆生完全确姆生完全确姆生完全确认认了了了了电电子的存在。子的存在。子的存在。子的存在。后来后来后来后来阴极射阴极射阴极射阴极射线线的粒子被称的粒子被称的粒子被称的粒子被称为电为电子子子子3 3、实验结论实验结论分析分析分析分析J.J J.J 汤汤姆姆姆姆孙孙( (英国英国英国英国) )1857185719401940 1889 1889年年4 4月月3030日，日，J.J.J.J.汤姆姆孙正式宣布正式宣布发现电子子; ; 电子的子的发现，结束了关于束了关于阴极射阴极射线本本质的争的争论; ; 从
14、此，人从此，人类意意识到，原子到，原子并不是并不是组成物成物质的最小的最小单位，位，探索原子探索原子结构的序幕由此拉开构的序幕由此拉开 由于由于J.J.J.J.汤姆生的杰出姆生的杰出贡献，献，19061906年他年他获得得诺贝尔物理物理学学奖。 密立根密立根密立根密立根( (美国美国美国美国) )18681868年年年年19531953年年年年三、三、电子子电量的精确量的精确测量量密立根油滴密立根油滴实验喷雾喷雾器器器器E Emgmgx xF F阻阻阻阻F F电电油滴油滴油滴油滴A AB B显显微微微微镜镜密立根油滴密立根油滴实验的原理的原理图密立根密立根密立根密立根实验实验的原理的原理的原理
15、的原理a a如如如如图图所所所所示示示示，两两两两块块平平平平行行行行放放放放置置置置的的的的水水水水平平平平金金金金属属属属板板板板A A、B B与与与与电电源源源源相相相相连连接接接接，使使使使A A板板板板带带正正正正电电，B B板板板板带带负负电电从从从从喷喷雾雾器器器器喷喷嘴嘴嘴嘴喷喷出出出出的的的的小小小小油油油油滴滴滴滴经经上上上上面面面面的的的的金金金金属属属属板板板板中中中中间间的的的的小小小小孔，落到两板之孔，落到两板之孔，落到两板之孔，落到两板之间间的匀的匀的匀的匀强电场强电场中中中中他他他他测测定了数千个定了数千个定了数千个定了数千个带电带电油滴的油滴的油滴的油滴的电电
16、量，量，量，量，发现这发现这些些些些电电量都是某量都是某量都是某量都是某个最小个最小个最小个最小电电量的整数部，量的整数部，量的整数部，量的整数部，这这个最小的个最小的个最小的个最小的电电量就是量就是量就是量就是电电子的子的子的子的电电量量量量1.一只阴极射一只阴极射线管，左管，左侧不断有不断有电子射出，若子射出，若在管的正下方，放一通在管的正下方，放一通电直直导线AB时，发现射射线径迹向下偏，径迹向下偏，则（ ）A导线中的中的电流由流由A流向流向BB导线中的中的电流由流由B流向流向AC若要使若要使电子束的径迹往上偏，可以通子束的径迹往上偏，可以通过改改变AB中的中的电流方向来流方向来实现D电
17、子束的径迹与子束的径迹与AB中的中的电流方向无关流方向无关BABC2.2.图为图为示波管中示波管中示波管中示波管中电电子子子子枪枪的原理示意的原理示意的原理示意的原理示意图图示波管内被抽成示波管内被抽成示波管内被抽成示波管内被抽成真空，真空，真空，真空，A A为发为发射射射射热电热电子的阴极，子的阴极，子的阴极，子的阴极，K K为为接在高接在高接在高接在高电势电势点的加速点的加速点的加速点的加速阳极，阳极，阳极，阳极，A A、K K间电压为间电压为U U. .电电子离开阴极子离开阴极子离开阴极子离开阴极时时的速度可以忽略，的速度可以忽略，的速度可以忽略，的速度可以忽略，电电子子子子经经加速后从
18、加速后从加速后从加速后从K K的小孔中射出的小孔中射出的小孔中射出的小孔中射出时时的速度大小的速度大小的速度大小的速度大小为为v v. .下面的下面的下面的下面的说说法中正确的是法中正确的是法中正确的是法中正确的是( () )A A如果如果如果如果A A、K K间间距离减半而距离减半而距离减半而距离减半而电压电压仍仍仍仍为为U U不不不不变变，则电则电子离子离子离子离开开开开K K时时的速度的速度的速度的速度变为变为2 2v vB B如果如果如果如果A A、K K间间距离减半而距离减半而距离减半而距离减半而电压电压仍仍仍仍为为U U不不不不变变，则电则电子离子离子离子离开开开开K K时时的速度仍的速度仍的速度仍的速度仍为为v vC C如果如果如果如果A A、K K间间距离保持不距离保持不距离保持不距离保持不变变而而而而电压电压减半，减半，减半，减半，则电则电子离子离子离子离开开开开K K时时的速度的速度的速度的速度变为变为v/2v/2D D如果如果如果如果A A、K K间间距离和距离和距离和距离和电压电压都减半，都减半，都减半，都减半，则电则电子离开子离开子离开子离开K K时时的的的的速度速度速度速度变为变为v/4v/4B B
