物理：(新人教版选修3-5)18.1 电子的发现2
人教版高中物理选修3-5课件：18-1 电子的发现(共51张PPT)
4．密立根油滴实验取得了哪些成就？ 提示：1913 年美国科学家密立根通过“油滴实验”精确测 定了电子电荷量，目前测定的元电荷的电荷量是 e＝ 1.602176462(63)×10 C. 该实验还发现：电荷是量子化的，即任何电荷只能是电子电 荷量(元电荷)e 的整数倍． 由比荷及 e 的数值确定电子的静质量为 me＝9.109×10－31 kg.
1．汤姆孙对阴极射线的探究 (1)让阴极射线分别通过电场或磁场，根据 偏转 现象，证明 它是 带负电 的粒子流并求出了其比荷． (2)换用不同材料的阴极做实验，所得粒子的 比荷数值 相 同，是氢离子比荷的近两千倍． (3)结论：粒子带 负电 ，其电荷量的大小与 氢离子 大致相 同，而质量远小于氢离子的质量，后来组成阴极射线的粒子被称 为 电子 ．
2．比荷(或电荷量)的测定 根据电场、磁场对电子 (带电粒子 )的偏转测量比荷(或电荷 量)，分以下两步：
(1)让粒子通过正交的电磁场(如图)，让其做直线运动，根据 E 二力平衡，即 F 洛＝F 电(Bqv＝qE)得到粒子的运动速度 v＝B.
(2)在其他条件不变的情况下，撤去电场(如图)，保留磁场让 mv 2 粒子单纯地在磁场中运动， 由洛伦兹力提供向心力即 Bqv＝ r ， v2 根据轨迹偏转情况， 由几何知识求出其半径 r， 则由 qvB＝m r 得 q v E m＝Br＝B2r.
提示：带电微粒在电场中受到电场力的作用，能够发生电偏 转，同样在磁场中受到洛伦兹力的作用，能够发生磁偏转．若阴 极射线是带电微粒，则加上合适的电场或磁场后会发生偏转；若 阴极射线是电磁波， 则在任何情况下加上电场或磁场都不会发生 偏转．
2．如何判断阴极射线的带电性质？ 提示：方法一：在阴极射线所经区域加上电场，通过打在荧 光屏上的亮点的位置变化和电场的情况确定带电的性质． 方法二：在阴极射线所经区域加一磁场，根据荧光屏上亮点 位置的变化和左手定则确定带电的性质． 3．元电荷就是单位电荷，就是电子，对吗？ 提示：元电荷是最小的电荷量单元，但并不是说电子就是元 电荷．
物理：新人教版选修3-518.1电子的发现(教案)
电子的发现（一）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（二）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。
（三）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★课时安排1 课时★教学过程（一）引入新课教师：很早以来，人们一直认为构成物质的最小粒子是原子，原子是一种不可再分割的粒子。
这种认识一直统治了人类思想近两千年。
直到19世纪末，科学家对实验中的阴极射线深入研究时，发现了电子，使人类对微观世界有了新的认识。
电子的发现是19世纪末、20世纪初物理学三大发现之一。
（二）进行新课1．阴极射线讲述：气体分子在高压电场下可以发生电离，使本来不带电的空气分子变成具有等量正、负电荷的带电粒子，使不导电的空气变成导体。
设疑：是什么原因让空气分子变成带电粒子的？带电粒子从何而来的？科学家在研究气体导电时发现了辉光放电现象。
史料：1858年德国物理学家普吕克尔较早发现了气体导电时的辉光放电现象。
德国物理学家戈德斯坦研究辉光放电现象时认为这是从阴极发出的某种射线引起的。
所以他把这种未知射线称之为阴极射线。
对于阴极射线的本质，有大量的科学家作出大量的科学研究，主要形成了两种观点。
（1）电磁波说：代表人物，赫兹。
认为这种射线的本质是一种电磁波的传播过程。
（2）粒子说：代表人物，汤姆孙。
认为这种射线的本质是一种高速粒子流。
思考：你能否设计一个实验来进行阴极射线的研究，能通过实验现象来说明这种射线是一种电磁波还是一种高速粒子流。
18.1 电子的发现
阴极射线的本质
一种认为阴极射线是电磁辐射 一种认为阴极射线是带电微粒
思考与讨论：
1.怎么设计实验探究阴极射线是否带电？ 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荷 的正负号？
实验验证
英国物理学家J.J.汤姆孙自1890年起开始研究，对阴极射 线进行了一系列的实验研究。他认为阴极射线是带电粒子流。
的速度大小为v，下面说法正确的是：( ) D
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
汤姆孙的气体放电管的示意图
K
3.由于金属板D1、D2间的距离是已知的，两板 间的电压是可测量的，所以两板间的电场强度E 也是已知量。磁感应强度B可以由电流的大小算 出，同样按已知量处理。
汤姆孙的气体放电管的示意图
K
4. 如果去掉D1、D2间的电场E，只保留磁场B， 磁场方向与射线运动方向垂直。阴极射线在有 磁场的区域将会形成一个半径为r的圆弧(r可以 通过P3的位置算出)
(1)求打在荧光屏O点的电子速度的大小． (2)推导出电子的比荷的表达式．
解析：(1)当电子受到的电场力与洛伦兹力平衡时，
电子做匀速直线运动，亮点重新回到中心O点，设电子的
速度为v，则evB＝eE，得：v＝ E B
，即v＝BUb .
(2)当极板间仅有偏转电场时，电子以速度v进入后，竖直
方向做匀加速运动，加速度为a＝ eU . mb
A
K
U
课后思考
2019年高中物理第十八章原子结构第1节第2节原子的核式结构模型电子的发现课件新人教版选修3_5
得出结论：电荷量是量子化的，电荷的电荷量都是元电荷 e 的 整数倍．
答案：电荷量是量子化的，电荷的电荷量都是元电荷 e 的整数 倍
对 α 粒子散射实验的理解 1．装置：放射源、金箔、荧光屏等，如图所示．
2．现象 (1)绝大多数的 α 粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进． (2)少数 α 粒子发生较大的偏转． (3)极少数 α 粒子偏转角度超过 90° ，有的几乎达到 180° . 3．注意事项 (1)整个实验过程在真空中进行． (2)α 粒子是氦原子核，体积很小，金箔需要做得很薄，α 粒子才 能穿过． 4．汤姆孙的原子模型不能解释 α 粒子大角度散射的实验结果．
做一做
关于原子结构，汤姆孙提出“葡萄干蛋糕模型”、 )
卢瑟福提出“行星模型”，如图甲和乙所示，都采用了类比推 理的方法．下列事实中，主要采用类比推理的是(
A．人们为便于研究物体的运动而建立质点模型 B．伽利略从教堂吊灯的摆动中发现摆的等时性规律 C．库仑根据牛顿的万有引力定律提出库仑定律 D．托马斯· 杨通过双缝干涉实验证实光是一种波
电子比荷的测定 1910 年美国物理学家密立根通过著名的“油滴实验”，简练而 又精确地测定了电子的电荷量．更重要的是密立根实验发现电 荷是量子化的， 即任何电荷的电荷量只能是元电荷 e 的整数倍， 并求得了元电荷即电子所带的电荷量 e.
密立根实验的原理 (1)如图所示， 两块平行放置的水平金属板 A、 B 与电源相连接， 使 A 板带正电，B 板带负电，从喷雾器喷嘴喷出的小油滴经上 面金属板中间的小孔，落到两板之间的匀强电场中．
(1)英国物理学家汤姆孙认为阴极射线是一种电磁
(2)组成阴极射线的粒子是电子．( √ ) (3)电子是原子的组成部分， 电子电荷量可以取任意数值． ( × ) (4)α 粒子散射实验证明了汤姆孙的原子模型是符合事实的． ( × ) (5)α 粒子散射实验中大多数 α 粒子发生了大角度偏转或反弹． ( × ) (6)α 粒子大角度的偏转是电子造成的．( × )
2017年高中物理人教版选修3-5课件：18.1 电子的发现
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高中物理 18.1《电子的发现》素材 (新人教版选修3-5)
汤姆生与电子的发现1897年，电子的发现最先敲开了通向基本粒子物理学的大门，它宣告了原子是由更基本的粒子组成的，并预告着物理学新时期的即将到来.大家知道，电子是在它被发现之前命名的.在19世纪中期已有人提出了电子理论，但当时并没有引起人们的广泛重视，直到1896年洛伦兹的电子理论解释了塞曼效应，尤其是1897年汤姆生（J.J.Thomson，1856—1940）在他那有名的实验中，测定了阴极射线的电荷与质量的比值e／m（后来称做电子的“荷质比”），并通过在卡文迪许实验室进行的电磁场偏转实验和威尔孙云室的轨迹观察，最终确认了电子，从而使电子理论在物理学界引起了人们极大的重视，并为现代物理学的发展起了重大的促进作用.电子的发现与汤姆生的名字是紧紧联系在一起的.今年是汤姆生发现电子100周年，仅以此文表示纪念.一、汤姆生的生平简介汤姆生1856年12月18日出生在英国的曼彻斯特市郊，他的父亲是一个图书销售和出版商.由于职业的关系，他父亲结识了曼彻斯特大学的一些教授，这使汤姆生从小就受到科学家的影响，并养成了勤奋好学的习惯.经过努力，汤姆生14岁时就进入曼彻斯特的欧文斯学院学习.不幸的是，在他16岁的时候，他的父亲去逝了，这给他家的经济生活带来了很大的困难，但他对学习仍不放松.在欧文斯学院教师雷诺兹的指导下，加上他自己的刻苦钻研，学业有了很快提高.汤姆生最初的志向是成为一名工程师，但这个愿望随着他父亲的去逝，变得不再可能.因为那时候，想成为一名工程师，必须先与某一个工程公司建立一种关系，并要付出一笔丰厚的中介资金.由于汤姆生家里没有足够的钱供给他，所以他不得不放弃当工程师的愿望.然而，汤姆生在欧文斯学院3年的学习期间，数学成绩极为出色，在雷诺兹老师的教导下，养成了“宁可独立思考也不查阅文献”的研究新问题的习惯.后来，他又转到剑桥大学的三一学院学习，24岁时获得了学士学位。
由于他学业成绩优异，特别是数学成绩名列第二名，从而成为第二个获得斯密斯奖学金的人。
高中物理人教版选修3-5 18.1《电子的发现》教案设计
电子的发现新课标要求（一）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（二）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。
（三）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。
课时安排1 课时。
教学过程（一）引入新课教师口述：原子的英文单词Atom，本意为小得不可再分割的微粒。
很早以来，人们一直认为构成物质的最小粒子是原子，原子是不可再分割的。
这种认识一直统治了人类思想近两千年。
直到19世纪末，科学家对实验中的阴极射线深入研究时，发现了电子，使人类对微观世界有了新的认识。
电子的发现是19世纪末、20世纪初物理学三大发现之一。
（二）进行新课1．阴极射线教师讲述：气体分子在高压电场下可以发生电离，使本来不带电的空气分子变成具有等量正、负电荷的带电粒子，使不导电的空气变成导体。
设问：是什么原因让空气分子变成带电粒子的？带电粒子从何而来的？ 科学家在研究气体导电时发现了辉光放电现象。
史料：1858年德国物理学家普吕克尔较早发现了气体导电时的辉光放电现象。
德国物理学家戈德斯坦研究辉光放电现象时认为这是从阴极发出的某种射线引起的。
所以他把这种未知射线称之为阴极射线。
对于阴极射线的本质，有大量的科学家做了大量的科学研究，主要形成了两种观点。
（1）电磁波说：代表人物，赫兹。
认为这种射线的本质是一种电磁波的传播过程。
（2）粒子说：代表人物，汤姆孙。
认为这种射线的本质是一种高速粒子流。
设问：你能否设计一个实验来进行阴极射线的研究，能通过实验现象来说明这种射线是一种电磁波还是一种高速粒子流。
2022-2021学年高中人教版物理选修3-5课件：18.1 电子的发现 （共25张PPT）
代表人物，赫兹。认为这种射线的本质是一 种电磁波的传播过程。
粒子说
代表人物，汤姆孙。认为这种射线的本 质是一种高速粒子流。
根据带电粒子在电场、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荷的正负号？
答 带电粒子垂直于电场线或磁感线进入电场（磁 场），根据它们在场区内运动的偏转情况进行判定。
？ 想一想
为使阴极射线不发生偏转，在平行金属极板区域 应采取什么措施？
在平行金属板区域加一磁场且磁场方向垂直纸面向外，当 满足条件 qʋB = qE 时，阴极射线不发生偏转，即ʋ= E/B。
方法一：若撤去磁场，阴极射线由P1 点偏离到 P2，P2 到 P1 竖直距离为 y，屏幕到金属板 D1、D2 右端的距离为 D， 你能算出阴极射线微粒的比荷吗？
屏
L
D
幕
m q ʋ0
P1
y
P2
L
m q v0 θ
D
屏
幕
R L
P1
cos
θ
y
R m0 qB
R θ
0
E B
P2
q E cos
m
B2L
O
只要测出粒子打到屏上的速度方向(与水平方向的夹角 θ )
小结
比荷求法
1. 用“电偏转”测定组成阴极射线的粒子的比荷
的表达式
q
Ey
m (D L)B2L
2
2. 用“磁偏转”测定组成阴极射线的粒子的比荷
演示实验
新课讲授
一、阴极射线
早在1858 年，德国物理学家普吕克尔就发现了气体导电 时的辉光放电现象。
1876 年，德国物理学家戈德斯坦认为管壁上的荧光是由 于玻璃受到的阴极发出的某种射线的撞击而引起的，并把这 种未知射线称之为阴极射线。