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1、第三章第一节敲开原子的大门第1页，共20页，编辑于2022年，星期二 目标定位目标定位 1.1.了解阴极射了解阴极射线线及及电电子子发现发现的的过过程；程；2.2.知道知道汤汤姆生研究阴姆生研究阴极射极射线发现电线发现电子的子的实验实验及理及理论论推推导导；3.3.知道知道电电子子电电荷是荷是19101910年由密年由密立根通立根通过过著名的著名的“油滴油滴实验实验”得出得出第2页，共20页，编辑于2022年，星期二一、探索阴极射线一、探索阴极射线1 1阴极射线阴极射线：在抽成真空的玻璃管两端加上：在抽成真空的玻璃管两端加上_时时，从，从_发发出的一种使玻璃管壁上出出的一种使玻璃管壁上出现荧现
2、荧光的射光的射线线2 2汤姆生对阴极射线的探索方法汤姆生对阴极射线的探索方法(1)(1)让让阴极射阴极射线线通通过电场过电场，根据，根据_，可判断阴极射，可判断阴极射线带线带_(2)(2)让让阴极射阴极射线线通通过过磁磁场场，根据，根据_，测测出阴极射出阴极射线线的的_ _ 高高电压电压阴极阴极偏偏转转情况情况负电负电偏偏转转情况情况荷荷质质比比第3页，共20页，编辑于2022年，星期二二、电子的发现二、电子的发现汤汤姆生的探究方法姆生的探究方法1 1换换用不同的放用不同的放电电气体，或用不同金属材料制作气体，或用不同金属材料制作电电极，极，测测得阴极射得阴极射线线的荷的荷质质比比_2 2在气
3、体在气体电电离、光离、光电电效效应应中，可从不同物中，可从不同物质质中放出中放出这这种射种射线线粒子粒子3 3这这种粒子的种粒子的电电荷与荷与氢氢离子基本相同，离子基本相同，_ _却比却比氢氢原子小得多原子小得多相同相同质质量量第4页，共20页，编辑于2022年，星期二4 4结论结论：想一想想一想电电子子发现发现的重大意的重大意义义是什么？是什么？答案答案电电子是人子是人类发现类发现的第一个比原子小的粒子的第一个比原子小的粒子电电子的子的发发现现，打破了原子不可再分的，打破了原子不可再分的传统观传统观念，使人念，使人们认识们认识到原子不到原子不是是组组成物成物质质的最小微粒，原子本身也有内部的
4、最小微粒，原子本身也有内部结结构从此，原构从此，原子物理学子物理学飞飞速速发发展，人展，人们对们对物物质结质结构的构的认识进认识进入了一个新入了一个新时时代代.第5页，共20页，编辑于2022年，星期二一、对阴极射线性质的研究一、对阴极射线性质的研究1 1阴极射阴极射线线的本的本质质是是电电子，在子，在电场电场(或磁或磁场场)中所受中所受电场电场力力(或洛或洛伦伦兹兹力力)远远大于所受重力，故研究大于所受重力，故研究电场电场力力(或洛或洛伦兹伦兹力力)对电对电子运子运动动的影响的影响时时，一般不考，一般不考虑虑重力的影响重力的影响2 2带电带电性性质质的判断方法的判断方法(1)(1)方法一：在
5、阴极射方法一：在阴极射线线所所经经区域加上区域加上电场电场，通，通过过打在打在荧荧光屏光屏上的亮点的上的亮点的变变化和化和电场电场的情况确定的情况确定带电带电的性的性质质(2)(2)方法二：在阴极射方法二：在阴极射线线所所经经区域加一磁区域加一磁场场，根据亮点位置的，根据亮点位置的变变化和左化和左手定手定则则确定确定带电带电的性的性质质第6页，共20页，编辑于2022年，星期二【例例1 1】(双选双选)如如图图3 31 11 1所示，一只阴极所示，一只阴极射射线线管的左管的左侧侧不断有不断有电电子射出，如果在子射出，如果在管的正上方放一通管的正上方放一通电电直直导线导线ABAB时时，发现发现射
6、射线线的径迹往下偏的径迹往下偏转转，则则下列判断正确的下列判断正确的是是()A A导线导线中的中的电电流从流从A A流向流向B BB B导线导线中的中的电电流从流从B B流向流向A AC C电电子束的径迹与子束的径迹与ABAB中的中的电电流无关流无关D D若要使若要使电电子束的径迹往上偏子束的径迹往上偏转转，可以通，可以通过过改改变变ABAB中的中的电电流方向来流方向来实现实现图图3 31 11 1第7页，共20页，编辑于2022年，星期二答案答案ADAD解析解析由于电子带负电，并且向下偏转，由左手定则知该处的由于电子带负电，并且向下偏转，由左手定则知该处的磁场方向应垂直纸面向里，又由安培定则
7、可判断导线中的电流磁场方向应垂直纸面向里，又由安培定则可判断导线中的电流方向为由方向为由A A到到B B.可以通过改变导线中的电流方向来改变粒子的可以通过改变导线中的电流方向来改变粒子的径迹故正确答案为径迹故正确答案为A A、D.D.借题发挥借题发挥本题是运用左手定则和安培定则的综合性题目，在本题是运用左手定则和安培定则的综合性题目，在应用左手定则判断洛伦兹力的方向时，一定要注意运动电荷的应用左手定则判断洛伦兹力的方向时，一定要注意运动电荷的正负正负第8页，共20页，编辑于2022年，星期二针对训练针对训练1 1阴极射阴极射线线是从阴极射是从阴极射线线管的阴极管的阴极发发出的高速运出的高速运动
8、动的的粒子流，粒子流，这这些微些微观观粒子是粒子是_若在若在图图3 31 12 2所示的阴极所示的阴极射射线线管中部加上垂直于管中部加上垂直于纸纸面向里的磁面向里的磁场场，阴极射，阴极射线线将将_(_(填填“向下向下”、“向里向里”或或“向外向外”)”)偏偏转转 图图3 31 12 2第9页，共20页，编辑于2022年，星期二答案答案电电子向下子向下解析解析阴极射线的实质是电子流，电子流形成的等效电流方向向左，阴极射线的实质是电子流，电子流形成的等效电流方向向左，当加上垂直纸面向里的磁场后，由左手定则判知电子受到的洛伦兹力当加上垂直纸面向里的磁场后，由左手定则判知电子受到的洛伦兹力的方向向下，
9、故阳极射线将向下偏转的方向向下，故阳极射线将向下偏转第10页，共20页，编辑于2022年，星期二二、电子荷质比的测定二、电子荷质比的测定实验探究实验探究如如图图3 31 13 3所示所示为测为测定阴极射定阴极射线线粒子荷粒子荷质质比的装置，从阴极比的装置，从阴极K K发发出的阴极射出的阴极射线线通通过过一一对对平行金属板平行金属板D D1 1、D D2 2间间的匀的匀强强电场电场，发发生偏生偏转转 图图3 31 13 3第11页，共20页，编辑于2022年，星期二(1)(1)在在D D1 1、D D2 2间间加加电场电场后射后射线线偏到偏到P P2 2，则则由由电场电场方向知，方向知，该该射射
10、线线带带什么什么电电？(2)(2)再在再在D D1 1、D D2 2间间加一磁加一磁场场(图图中未画出中未画出)，电场电场与磁与磁场场垂直，垂直，让让射射线线恰好不偏恰好不偏转转设电场设电场强强度度为为E E，磁感，磁感应应强强度度为为B B，则电则电子的速度多子的速度多大？大？第12页，共20页，编辑于2022年，星期二答案答案(1)(1)负电负电第13页，共20页，编辑于2022年，星期二【例例2 2】18971897年，物理学家年，物理学家汤汤姆生正式姆生正式测测定了定了电电子的荷子的荷质质比，打比，打破了原子是不可再分的最小破了原子是不可再分的最小单单位的位的观观点因此，点因此，汤汤姆
11、生的姆生的实实验验是物理学是物理学发发展史上最著名的展史上最著名的经经典典实验实验之一在之一在实验实验中中汤汤姆姆生采用了如生采用了如图图3 31 14 4所示的阴极射所示的阴极射线线管，从管，从电电子子枪枪C C出来的出来的电电子子经过经过A A、B B间间的的电场电场加速后，水平射入加速后，水平射入长长度度为为L L的的D D、E E平行板平行板间间，接着在接着在荧荧光屏光屏F F中心出中心出现荧现荧光斑若在光斑若在D D、E E间间加上方向向下，加上方向向下，场场强强为为E E的匀的匀强强电场电场，电电子将向上偏子将向上偏转转；如果再利用通；如果再利用通电线电线圈圈在在D D、E E电场
12、电场区加上一垂直区加上一垂直纸纸面的磁感面的磁感应应强强度度为为B B的匀的匀强强磁磁场场(图图中未中未画画)荧荧光斑恰好回到光斑恰好回到荧荧光屏中心，接着再去掉光屏中心，接着再去掉电场电场，电电子向下偏子向下偏转转，偏偏转转角角为为，试试解决下列解决下列问题问题第14页，共20页，编辑于2022年，星期二图图3 31 14 4(1)(1)说说明明图图中磁中磁场场沿什么方向；沿什么方向；(2)(2)根据根据L L、E E、B B和和，求出，求出电电子的荷子的荷质质比比答案答案(1)(1)垂直垂直纸纸面向里面向里第15页，共20页，编辑于2022年，星期二解析解析(1)(1)磁场方向垂直纸面向里
13、磁场方向垂直纸面向里(2)(2)当电子在当电子在D D、E E间做匀速直线运动时有：间做匀速直线运动时有：eEeEBevBev.当电子在当电子在D D、E E间的磁场中偏转时有间的磁场中偏转时有第16页，共20页，编辑于2022年，星期二借题发挥借题发挥(1)(1)荷质比的测定问题只是带电粒子在磁场和电场荷质比的测定问题只是带电粒子在磁场和电场中运动的一类典型例子，这种方法可以推广到带电粒子在复中运动的一类典型例子，这种方法可以推广到带电粒子在复合场中运动，求其他相关的问题合场中运动，求其他相关的问题(2)(2)解决带电粒子在电磁场中运动的问题时要注意以下几点：解决带电粒子在电磁场中运动的问题
14、时要注意以下几点：带电粒子的带电性质带电粒子的带电性质正确描绘运动轨迹正确描绘运动轨迹能确定半能确定半径、圆心径、圆心会利用几何知识把有关线段与半径联系起来会利用几何知识把有关线段与半径联系起来第17页，共20页，编辑于2022年，星期二针对训练针对训练2 2如如图图3 31 15 5所示所示为测为测量某种离量某种离子的荷子的荷质质比的装置比的装置让让中性气体分子中性气体分子进进入入电电离室离室A A，在那里被，在那里被电电离成离子离成离子这这些些离子从离子从电电离室的小孔离室的小孔飘飘出，从出，从缝缝S S1 1进进入入加速加速电场电场被加速然后被加速然后让让离子从离子从缝缝S S2 2垂直垂直进进入匀入匀强强磁磁场场，最后打在底片上的，最后打在底片上的P P点已知加速点已知加速电压为电压为U U，磁，磁场场的磁感的磁感应应强强度度为为B B，缝缝S S2 2与与P P之之间间的距离的距离为为a a，离子从，离子从缝缝S S1 1进进入入电电场时场时的速度不的速度不计计，求，求该该离子的荷离子的荷质质比比 .图图3 31 15 5第18页，共20页，编辑于2022年，星期二第19页，共20页，编辑于2022年，星期二再见再见第20页，共20页，编辑于2022年，星期二