18.1 电子的发现-2019-2020学年人教版物理选修3-5知识点突破

18.1 电子的发现 学习目标 1．了解电子发现的过程及辉光放电现象。　 2．知道电子的概念及电子的电荷的数值及质量　 3．知道电荷是量子化的，即任何电荷只能是e的整数倍，知道电子的概念及电子的电荷的数值及质量。　 4．领会电子的发现对揭示原子结构的重大意义。 重点：1．电子的发现过程及其意义。 2．电荷的量子化。 难点：电荷的量子化。 知识点一、阴极射线 1．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。 2．演示实验 （1）如图所示，真空玻璃管中K是金属板制成的阴极，接感应线圈的负极，A是金属环制成的阳极，接感应线圈的正极，接通电源后，感应线圈产生的上万伏的高电压加在两个电极之间。可观察管端玻璃壁上亮度的变化。 （2）实验现象：1858年德国物理学家普吕克尔在类似的实验中看到玻璃壁上淡淡的荧光及管中物体在玻璃壁上的影。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。 3．阴极射线：是阴极放射出来的射线。经验证它实际上就是电子流。当金属阴极受热温度变得很高时，电子热运动加剧，电子热运动能量足够大时可以从金属表面逸出，形成电子流。 4．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。 5．阴极射线的含义：阴极射线是阴极放射出来的射线。经验证它实际上就是电子流。当金属阴极受热温度变得很高时，电子热运动加剧，电子热运动能量足够大时可以从金属表面逸出，形成电子流。 6．阴极射线带电性质的判断方法：阴极射线的本质是电子，在电场（或磁场）中所受电场力（或洛伦兹力）远大于所受重力，故研究电磁力对电子运动的影响时，一般不考虑重力的影响，其带电性质的判断方法如下： （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左手定则确定带电的性质。 【题1】关于阴极射线的性质，下列判断正确的是 A．阴极射线带负电 B．阴极射线带正电 C．阴极射线的比荷比氢原子比荷大 D．阴极射线的比荷比氢原子比荷小 【题2】关于阴极射线，下列说法正确的是 A．阴极射线就是稀薄气体导电的辉光放电现象 B．阴极射线是在真空管内由阴极发出的光子流 C．阴极射线是组成物体的原子 D．阴极射线可以直线传播，也可被电场、磁场偏转 【题3】阴极射线从射线管中的阴极发出，在其间的高电压下加速飞向阳极，如图所示，若要使射线向上偏转，所加磁场的方向应为 A．平行于纸面向左　 B．平行于纸面向上 C．垂直于纸面向外 D．垂直于纸面向里 知识点二、电子的发现—汤姆孙发现电子 1．汤姆孙的探究方法及结论： 汤姆孙根据阴极射线在电场和磁场中的偏转判定，它的本质是带负电的粒子流，并求出了这种粒子的比荷。 汤姆孙用不同材料的阴极和不同的气体做实验，所得的比荷都是相同的，是氢离子比荷的近千倍。 汤姆孙直接测量了阴极射线粒子的电荷量，得到这种粒子的电荷大小与氢离子电荷基本相同。后来把组成阴极射线的粒子称为电子。 2．汤姆孙的进一步研究：汤姆孙的新发现：不论是阴极射线、β射线、光电效应中的光电流还是热离子发射效应中的离子流，它们都包含电子。 结论：它是从原子中发射出来的，它的质量只比最轻原子的质量的两千分之一稍多一点，由此可见，电子是原子的组成部分，是比原子更基本的物质单元。 3．对电子的认识：电子电量e＝1.6×10－19 C，是由密立根通过著名的“油滴实验”测出来的．密立根发现，电荷是量子化的，任何电荷只能是e的整数倍。 电子质量m＝9.1×10－31 kg，质子的质量与电子的质量的比值：＝1 836。 知识点三、密立根“油滴实验” 1．密立根实验的原理：第一次较为精确测量出电子电荷量的是美国物理学家密立根利用油滴实验测量出的。 （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的金属板中间的小孔，落到两板之间的匀强电场中。 （2）小油滴由于摩擦而带负电，调节A、B两板间的电压，可以使小油滴静止在两板之间，此时电场力和重力平衡即mg＝Eq，则电荷的电量q＝。 他测定了数千个带电油滴的电量，发现这些电量都是某个最小电量的整数部，这个最小的电量就是电子的电量。 2．精确测定电子电荷量：1910年美国物理学家密立根通过著名的“油滴实验”简练精确地测定了电子的电量。