電子的發(fā)現(xiàn)與湯姆孫模型

1、高中物理高中物理選修選修3-5魯科版魯科版第第2章原子結(jié)構(gòu)章原子結(jié)構(gòu)第第1節(jié)電子的發(fā)現(xiàn)與湯姆孫模型節(jié)電子的發(fā)現(xiàn)與湯姆孫模型目標(biāo)定位1.知道陰極射線是由電子組成的，電子是原子的組成部分.2.了解湯姆孫發(fā)現(xiàn)電子的研究方法及蘊(yùn)含的科學(xué)思想.3.領(lǐng)會(huì)電子的發(fā)現(xiàn)對(duì)揭示原子結(jié)構(gòu)的重大意義.4.了解湯姆孫的原子模型一、物質(zhì)結(jié)構(gòu)的早期探究1古人對(duì)物質(zhì)的認(rèn)識(shí)(1)我國(guó)西周的“五行說(shuō)”認(rèn)為萬(wàn)物是由金、木、水、火、土五種基本元素組成的(2)古希臘的亞里士多德認(rèn)為萬(wàn)物的本質(zhì)是土、水、火、空氣四種“元素”，天體則由第五種“元素”“以太”構(gòu)成(3)古希臘哲學(xué)家德謨克利特等人建立了早期的 ，認(rèn)為宇宙間存在著一種或多種微小的

2、實(shí)體，叫做“原子”預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)原子原子 2大約在17世紀(jì)中葉，人們開(kāi)始通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)了解物質(zhì)的結(jié)構(gòu)(1)1661年， 以化學(xué)實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)建立了科學(xué)的元素論(2)19世紀(jì)初， 提出了原子說(shuō)，認(rèn)為原子是元素的最小單位(3)1811年，意大利化學(xué)家 提出了分子假說(shuō)，指出分子可以由多個(gè)相同的原子組成預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)玻意耳玻意耳 道爾頓道爾頓 阿伏伽德羅阿伏伽德羅 二、電子的發(fā)現(xiàn)1陰極射線科學(xué)家研究稀薄氣體放電時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)玻璃管內(nèi)的氣體足夠稀薄時(shí)，陰極發(fā)出一種射線，這種射線能使玻璃管壁發(fā)出熒光，這種射線稱為 .預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)陰極射線陰極射線 預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)電子電子 負(fù)負(fù) 靜電偏轉(zhuǎn)力靜電偏轉(zhuǎn)力 磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)力

3、磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)力 想一想電子發(fā)現(xiàn)的重大意義是什么？答案電子是人類發(fā)現(xiàn)的第一個(gè)比原子小的粒子電子的發(fā)現(xiàn)，打破了原子不可再分的傳統(tǒng)觀念，使人們認(rèn)識(shí)到原子不是組成物質(zhì)的最小微粒，原子本身也有內(nèi)部結(jié)構(gòu)從此，原子物理學(xué)飛速發(fā)展，人們對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)進(jìn)入了一個(gè)新時(shí)代預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)三、湯姆孫原子模型湯姆孫認(rèn)為，原子帶 的部分應(yīng)充斥整個(gè)原子，很小很輕的 鑲嵌在球體的某些固定位置，正像葡萄干嵌在面包中那樣，這就是原子的 模型.預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)正電正電 電子電子 葡萄干面包葡萄干面包 一、陰極射線的性質(zhì)及特點(diǎn)1陰極射線實(shí)質(zhì)是電子束2陰極射線的產(chǎn)生：玻璃管內(nèi)的氣體足夠稀薄時(shí)，射線由陰極發(fā)出，它可使玻璃管壁發(fā)出熒光3陰極

4、射線帶電性質(zhì)的判斷方法(1)陰極射線的本質(zhì)是電子，在電場(chǎng)(或磁場(chǎng))中所受電場(chǎng)力(或洛倫茲力)遠(yuǎn)大于所受重力，故研究電磁力對(duì)電子運(yùn)動(dòng)的影響時(shí)，一般不考慮重力的影響課堂講義課堂講義課堂講義課堂講義(2)帶電性質(zhì)的判斷方法粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)如圖211所示帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，受電場(chǎng)力作用運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生改變(粒子質(zhì)量忽略不計(jì))帶電粒子在不受其他力的作用時(shí)，若沿電場(chǎng)線方向偏轉(zhuǎn)，則粒子帶正電；若逆著電場(chǎng)線方向偏轉(zhuǎn)，則粒子帶負(fù)電圖圖211 課堂講義課堂講義粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，如圖212所示粒子將受到洛倫茲力作用fqvb，洛倫茲力方向始終與速度方向垂直，利用左手定則即可判斷粒子的電性不考慮其他力的作用，如果粒子按圖

5、示方向進(jìn)入磁場(chǎng)，且做順時(shí)針的圓周運(yùn)動(dòng)，則粒子帶正電；若做逆時(shí)針的圓周運(yùn)動(dòng)，則粒子帶負(fù)電圖圖212 課堂講義課堂講義【例1】如圖213所示，一玻璃管中有從左向右的陰極射線可能是電磁波或某種粒子流形成的射線，若在其下方放一通電直導(dǎo)線ab，射線發(fā)生如圖所示的偏轉(zhuǎn)，ab中的電流方向由b到a，則該射線的本質(zhì)為()a電磁波b帶正電的高速粒子流c帶負(fù)電的高速粒子流d不帶電的高速中性粒子流答案c圖圖213 課堂講義課堂講義解析射線在電流形成的磁場(chǎng)中發(fā)生偏轉(zhuǎn)，即可確定該射線是由帶電粒子構(gòu)成的粒子流根據(jù)安培定則可知，ab上方的磁場(chǎng)是垂直紙面向里的粒子向下偏轉(zhuǎn)，洛倫茲力方向向下，由左手定則可知射線所形成的電流方向向

6、左，與粒子的運(yùn)動(dòng)方向相反，故粒子帶負(fù)電借題發(fā)揮應(yīng)用左手定則時(shí)，要注意負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)的方向與它形成的電流方向相反，即應(yīng)用左手定則時(shí)負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)的方向應(yīng)與四指所指的方向相反課堂講義課堂講義針對(duì)訓(xùn)練關(guān)于陰極射線的本質(zhì)，下列說(shuō)法正確的是()a陰極射線本質(zhì)是氫原子b陰極射線本質(zhì)是電磁波c陰極射線本質(zhì)是電子d陰極射線本質(zhì)是x射線答案c解析陰極射線是原子受激發(fā)射出的電子流，關(guān)于陰極射線是電磁波、x射線都是在研究陰極射線過(guò)程中的一些假設(shè)，是錯(cuò)誤的課堂講義課堂講義二、電子的發(fā)現(xiàn)1湯姆孫在研究陰極射線時(shí)的實(shí)驗(yàn)裝置如圖214所示：圖圖214 課堂講義課堂講義圖圖215 課堂講義課堂講義圖圖216 課堂講義課堂講義圖圖21

7、7 課堂講義課堂講義(1)他們的主要實(shí)驗(yàn)步驟如下：首先在兩極板m1m2之間不加任何電場(chǎng)、磁場(chǎng)，開(kāi)啟陰極射線管電源，發(fā)射的電子束從兩極板中央通過(guò)，在熒屏的正中心處觀察到一個(gè)亮點(diǎn)；在m1m2兩極板間加合適的電場(chǎng)：加極性如圖217所示的電壓，并逐步調(diào)節(jié)增大，使熒屏上的亮點(diǎn)逐漸向熒屏下方偏移，直到熒屏上恰好看不見(jiàn)亮點(diǎn)為止，記下此時(shí)外加電壓為u，請(qǐng)問(wèn)本步驟的目的是什么？保持步驟中的電壓u不變，對(duì)m1m2區(qū)域加一個(gè)大小、方向合適的磁場(chǎng)b，使熒屏正中心處重現(xiàn)亮點(diǎn)，試問(wèn)外加磁場(chǎng)的方向如何？課堂講義課堂講義答案見(jiàn)解析課堂講義課堂講義課堂講義課堂講義課堂講義課堂講義三、湯姆孫的原子模型1湯姆孫原子模型：湯姆孫認(rèn)為原子是一個(gè)直徑約為1010 m的球體，正電荷均勻分布在整個(gè)球體中，帶負(fù)電的電子嵌在其中，就好像面包中嵌著一粒粒葡萄干一樣2湯姆孫原子模型的示意圖(圖218)：圖圖218 課堂講義課堂講義【例3】關(guān)于湯姆孫原子模型的說(shuō)法正確的是()a湯姆孫原子模型的提出是以嚴(yán)格的實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的b湯姆孫認(rèn)為原子是實(shí)心的c湯姆孫發(fā)現(xiàn)電子后猜想出原子內(nèi)的正電荷集中在原子的中心d湯姆孫通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子答案b課堂講義課堂講義解析湯姆孫原子模型是在一定的實(shí)驗(yàn)和理