2.1 电子-【步步高】2019版学案导学与随堂笔记物理（教科版选修3-5）

1　电子 [学习目标]　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.3.知道电子电荷量最早是由密立根通过著名的“油滴实验”得出． 一、阴极射线 1．定义：科学家用真空度很高的真空管做放电实验时，发现真空管阴极发射出的一种射线，叫做阴极射线． 2．特点 (1)在真空中沿直线传播；[来源:学&科&网Z&X&X&K] (2)碰到荧光物质可使荧光物质发出荧光． 二、电子的发现 1．汤姆孙让阴极射线分别通过电场或磁场，根据偏转情况，证明了它的本质是带负电的粒子流并求出了其比荷． 2．密立根通过著名的“油滴实验”精确地测出了电子电荷量．电子电荷量一般取e＝1.6×10－19 C，电子质量me＝9.1×10－31_kg. 三、电子的有关常量 [来源:学科网] [即学即用]　判断下列说法的正误． (1)玻璃壁上出现的淡淡荧光就是阴极射线．(　×　) (2)阴极射线在真空中沿直线传播．(　√　) (3)英国物理学家汤姆孙认为阴极射线是一种电磁辐射．(　×　) (4)组成阴极射线的粒子是电子．(　√　) (5)电子是原子的组成部分，电子电荷量可以取任意数值．(　×　) [来源:学|科|网Z|X|X|K] 一、对阴极射线的认识 [导学探究]　如图1所示，接通真空管(又称阴极射线管)的电源，将条形磁铁的一个磁极靠近射线管，观察阴极射线是否偏转，向什么方向偏转；把另一个磁极靠近射线管，观察射线的偏转情况．你认为射线的偏转是什么原因造成的？你能通过射线偏转的情况来确定射线粒子流携带的是哪种电荷吗？ 图1 答案　运动电荷在磁场中受到洛伦兹力．根据左手定则，结合磁场方向、粒子运动方向，可以判断出射线粒子流携带的电荷是正电荷还是负电荷．[来源:学科网ZXXK] [知识深化] 1．对阴极射线本质的认识——两种观点 (1)电磁波说，代表人物——赫兹，他认为这种射线是一种电磁辐射． (2)粒子说，代表人物——汤姆孙，他认为这种射线是一种带电粒子流． 2．阴极射线带电性质的判断方法 (1)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位置的变化和电场的情况确定带电的性质． (2)方法二：在阴极射线所经区域加一磁场，根据亮点位置的变化和磁场方向利用左手定则确定带电的性质． 3．实验结果 根据阴极射线在电场中和磁场中的偏转情况，判断出阴极射线是粒子流，并且带负电． 例1　(多选)下面对阴极射线的认识正确的是(　　) A．阴极射线是由阴极发出的粒子撞击管端玻璃壁上的荧光粉而产生的 B．只要阴阳两极间加有电压，就会有阴极射线产生 C．阴极射线是真空玻璃管内由阴极发出的射线 D．阴阳两极间加有高电压时，电场很强，阴极中的电子受到很强的库仑力作用而脱离阴极 答案　CD 解析　阴极射线是真空玻璃管内由阴极直接发出的射线，故A错误，C正确；只有当两极间有高电压且阴极接电源负极时，阴极中的电子才会受到足够大的库仑力作用而脱离阴极成为阴极射线，故B错误，D正确． 针对训练　(多选)一只阴极射线管，左侧不断有电子射出，若在管的正下方放一通电直导线AB时，发现射线径迹下偏，如图2所示．则(　　) 图2 A．导线中的电流由A流向B B．导线中的电流由B流向A C．若要使电子束的径迹向上偏，可以通过改变AB中电流的方向来实现 D．电子束的径迹与AB中电流的方向无关 答案　BC 解析　在阴极射线管中射出的阴极射线是带负电的电子流，在导线AB形成的磁场中向下偏转，由左手定则可知磁场是垂直纸面向里的，根据安培定则可知导线AB中的电流是由B流向A的，A错，B对；通过改变AB中的电流方向可以改变磁场方向从而使阴极射线的受力方向向上，使电子束的径迹向上偏，C对；由此可知电子束的径迹与AB中的电流方向即AB形成的磁场方向有关，D错． 二、带电粒子比荷的测定及电子的发现 1．带电粒子比荷的测定方法 (1)利用磁偏转测量 ①让带电粒子通过相互垂直的匀强电场和匀强磁场(如图3)，让其做匀速直线运动，根据二力平衡，即F洛＝F电(Bqv＝qE)，得到粒子的运动速度v＝. 图3 ②撤去匀强电场(如图4)，保留匀强磁场，让带电粒子单纯地在匀强磁场中运动，由洛伦兹力提供向心力，即Bqv＝m，根据轨迹偏转情况，由几何知识求出其半径r. 图4 ③由以上两式确定带电粒子的比荷表达式：＝. (2)利用电偏转测量 带电粒子在匀强电场中运动，沿电场方向的偏转距离y＝at2＝·()2，故＝，所以在偏转电场中，U、d、L已知时，只需测量v和y即可． 2．证明阴极射线是电子的思路 (1)通过阴极射线在电场中的偏转证明它是带电的粒子流． (2)测定它的比荷． (3)根据阴极射线粒子的比荷与氢离子比荷的关系求出它的质量． (4)证明阴极射线是质量远小于氢离子的粒子——电子． 3．电子发现的