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- 2021-06-01 发布
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18.1《电子的发现》
教学目标
§ 1、知识与技能
§ (1)了解阴极射线及电子发现的过程;
§ (2)知道汤姆孙研究阴极射线发现电子的实验及理论推
导。
§ 2、过程与方法:培养学生对问题的分析和解决能力,初
步了解原子不是最小不可分割的粒子。
§ 3、情感、态度与价值观:理解人类对原子的认识和研究
经历了一个十分漫长的过程,这一过程也是辩证发展的过
程,根据事实建立学说,发展学说,或是决定学说的取舍,
发现新的事实,再建立新的学说。人类就是这样通过光的
行为,经过分析和研究,逐渐认识原子的。
§ 教学重点:阴极射线的研究。
§ 教学难点:汤姆孙发现电子的理论推导。
§ 教学方法:实验演示和启发式综合教学法。
§ 教学用具:投影片,多媒体辅助教学设备。
19世纪是电磁学大发展的时期, 到七、八
十年代电气工业开始有了发展, 其中电气照明
也吸引了许多科学家的注意,问题涉及低压气
体放电现象,于是,人们竞相研究与低压气体
发电现象有关的问题。
阴极射线是低压气体放电过程中出现的一种奇特现
象,德国物理学家J.普吕克尔在1858年利用低压气体放
电管研究气体放电时发现的 .从低压气体放电管阴极发出
一种射线。
阴极射线
对其本性的
研究形成了英国
学派的微粒说和
德国学派的以太
说。
1876年,戈德
斯坦的研究。
阴极射线
对其本性的研究导致了英国学派的微粒说和德
国学派的以太。
粒子和电磁波有什么区别?
实验
实验该怎么做?
J.J.汤姆孙对阴极射线进行了一系列的实验研究。他确认阴
极射线是带电的粒子。自1890年起开始研究。
M
N
气体放电管
-
+
进一步做实验:确定荷质比
经检验为负电荷
M
N
一个质量为m,电量为e的带电粒子,以速度v垂直进
入磁场B中,
2vm evBr
rB
E
m
q
2
在平行板MN间产生竖直向上的电场E,在垂直电场向
外的方向上加一磁场B,适当地调节电场和磁场的强
度,可以测出速度大小V= E/B
+
-
1897年得到实验结果:
荷质比约为质子的2000倍
实验结果:荷质比约为质子的2000倍
进一步分析实验结果:是电荷比
质子大?还是质量比质子小?(测量)
进一步拓展研究对象:用不同的材
料做阴极做实验,光电效应、热离子发
射效应、射线(研究对象普遍化)。
实验结论:电子是原子的组成部分,
是比原子跟基本的物质单元。
美国科学家密立根又精确地测定了电子的
电量:
e=1.6022×10-19 C
根据荷质比,可以精确地计算出电子的质
量为:
m=9.1094×10-31 kg
19世纪初,英国科学家道尔顿提出近代原子学
说,他认为原子是微小的不可分割的实心球体,物质
由原子组成,原子不能被创造,也不能被毁灭,在化学变
化中原子不可分割,他们的性质在化学反应中保持不
变。
回顾:
公元前5世纪,希腊哲学
家德谟克利特等人认为 :万物
是由大量的不可分割的微粒构
成的,即原子。
电子的发现具有伟大的意义,因为这一事
件使人们认识到自然界还有比原子更小的实物。
电子的发现打开了通向原子物理学的大门 ,人们
开始研究原子的结构 .
他被科学界誉为“一位最先打开通向基本
粒子物理学大门的伟人”
J.J.汤姆生对电子的研究过程和方法
§ ⒈定性研究:
§ J.J.汤姆生还改进了赫兹的静电场偏
转实验,他进一步提高了真空度,并且减小
极间电压,以防止气体电离,终于获得了稳
定的静电偏转。得出阴极射线带负电。
§ ⒉定量研究 :
§ 计算出阴极射线的荷质比e/m。
§ ⒊普遍性证明
习题1:如图,在两平行板间有平行的均匀电
场E,匀强磁场B。MN是荧光屏,中心为O,
OO’=L,在荧光屏上建立一个坐标系,原点是
O,y轴向上,x轴垂直纸面向外,一束速度、
荷质比相同的粒子沿OO’方向从O’射入,打
在
屏上P(- )点,求:
(1)粒子带何种电荷?
(2)B的方向?
(3)粒子的荷质比?
3 ,3 6
LL
O’ O
M
N
思考与研讨
习题2:示波管中电子枪的原理图如图。管内为空,A为发射热
电子的阴极,K为接在高电势点的加速阳极,A、K间电压为U。
电子离开阴极是速度可以忽略,电子经加速后从K的小孔中射
出时的速度大小为v,下面说法正确的是:( )
A、如果A、K间距离减半,电压U、不变,则离开时速率变为2v
B、如果A、K间距离减半,电压U、不变,则离开时速率变为
v/2
C、如果A、K间距离不变,电压U减半,则离开时速率变为2v
D、如果A、K间距离不变,电压U减半,则离开时速率变为
0.707v
A K
U
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