4.1 电子的发现与汤姆孙原子模型（word教参）-【优化探究】2021-2022学年新教材高中物理选择性必修第三册配套教参（鲁科版）

中共持续了t′＝300 s，不计电热丝由于温度升高而吸收的热量，试计算气体增加的内能ΔU。 解析：(1)设封闭气体刚开始的温度为T1，压强为p0，当活塞恰好移动到气缸口时，封闭气体的温度为T2， 则T1＝(27＋273) K＝300 K，封闭气体发生等压变化，根据盖—吕萨克定律可得：＝ 解得：T2＝500 K＝227 ℃ 由于227 ℃<377 ℃，所以气体发生等压变化之后再发生等容变化。 设当温度达到T3＝(377＋273) K＝650 K时，封闭气体的压强为p3，根据查理定律可得： ＝ 代入数据解得：p＝1.3×105 Pa。 (2)根据热力学第一定律可得：ΔU＝W＋Q 外界对气体做的功为：W＝p0S(l－L) 封闭气体共吸收的热量为：Q＝I2Rt′ 解得：ΔU＝1 000 J。 答案：(1)1.3×105 Pa　(2)1 000 J 第1节　电子的发现与汤姆孙原子模型 [学科素养与目标要求] 物理观念：1.知道阴极射线是由电子组成的，电子是原子的组成部分。 2．领会电子的发现对揭示原子结构的重大意义。 3．了解汤姆孙的原子模型。 科学思维：体会发现电子的研究方法及蕴含的科学思想。 一、物质结构的早期探究 1．古人对物质的认识 (1)我国古代的“五行说”认为，万物是由金、木、水、火、土五种基本“元素”组成的。 (2)古希腊的亚里士多德认为，万物的本质是土、水、火、空气四种“元素”，天体则由第五种“元素”——“以太”构成。 (3)古希腊哲学家德谟克利特等人建立了早期的原子论，认为宇宙间存在着一种或多种微小的实体，即“原子”。 2．大约在17世纪中叶，人们开始通过实验来了解物质的结构。 (1)1661年，玻意耳以化学实验为基础建立了科学的元素论。 (2)19世纪初，道尔顿提出了原子论，认为原子是元素的最小单元。 (3)1811年，意大利化学家阿伏伽德罗提出了分子假说，指出分子可以由多个相同的原子组成。 二、电子的发现 1．阴极射线：科学家在研究稀薄气体放电时发现，当玻璃管内的气体足够稀薄时，阴极会发出一种射线，这种射线能使玻璃管壁发出荧光，这种射线称为阴极射线。 2．汤姆孙对阴极射线本质的探究 (1)实验中通过使阴极射线粒子受到的静电力和洛伦兹力平衡等方法，确定了阴极射线粒子的速度，并测量出了这些粒子的比荷：＝。 (2)阴极射线是带电粒子流，带负电。 (3)不同物质都能发射这种带电粒子，它是各种物质中共有的成分，其质量是氢离子质量的，汤姆孙将这种带电粒子称为电子。 三、汤姆孙原子模型 汤姆孙认为，原子带正电的部分应充斥整个原子，很小很轻的电子镶嵌在球体的某些固定位置，正像葡萄干嵌在面包中那样，这就是原子的“葡萄干面包”模型。 [基础知能小试] 1．判断下列说法的正误。 (1)玻璃壁上出现的影是玻璃受到阴极射线的撞击而产生的。(×) (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。(×) 2．汤姆孙怎样通过实验确定阴极射线是带负电的粒子？ 答案：他根据阴极射线在电场和磁场中的偏转情况判断其是带负电的电子流。 要点一　对阴极射线的认识 　(1)在如图所示的演示实验中，K是金属板制成的阴极，A是金属环制成的阳极。K和A之间加上近万伏的高电压后，管端玻璃壁上能观察到什么现象？该现象说明了什么问题？ (2)如何判断阴极射线的带电性质？ 提示：(1)能看到玻璃壁上淡淡的荧光及管中物体在玻璃壁上的影，这说明阴极能够发出某种射线，并且撞击玻璃引起荧光。 (2)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。 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磁场方向利用左手定则确定带电的性质。 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。 　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时的辉光放电现象 B．阴极射线是在真空管内由正极放出的电子流 C．阴极射线是由德国物理学家戈德斯坦命名的 D．阴极射线就是X射线 [解析]　阴极射线是在真空中由负极发出的电子流，故A、B错误；阴极