第4章 第1节 电子的发现与汤姆孙原子模型（教师用书word）-2022-2023学年新教材高中物理选择性必修第三册【精讲精练】鲁科版

第1节　电子的发现与汤姆孙原子模型 [学业要求与核心素养] 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．了解汤姆孙发现电子的研究方法及蕴含的科学思想。 3．领会电子的发现对揭示原子结构的重大意义。 4．了解汤姆孙的原子模型。 一、物质结构的早期探究 1．古人对物质的认识。 (1)我国西周的“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，叫作“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位。 (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__静电偏转力__和__磁场偏转力__相抵消等方法，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。 下列说法正确的是(　　) A．阴极射线本质是氢原子 B．阴极射线本质是电磁波 C．物体带电荷量的最小值为1.6×10－19 C D．以上说法都不对 答案　C 知识点一　电子的发现 对阴极射线管装置及其射线的理解 1．装置现象。 真空玻璃管两极加上高电压→玻璃管壁上发出荧光。 2．德国物理学家戈德斯坦将阴极发出的射线命名为阴极射线。 3．猜想。 (1)阴极射线是一种电磁辐射。 (2)阴极射线是带电微粒。 4．英国物理学家汤姆孙让阴极射线在电场和磁场中偏转，得知射线带负电并测出了其比荷。 5．密立根通过“油滴实验”精确测定了电子的电荷量和电子的质量。 6．电子发现的意义。 电子是人类发现的第一个比原子小的粒子。电子的发现打破了原子不可再分的传统观念，使人们认识到原子不是组成物质的最小微粒，原子本身也有内部结构。这是人类对物质结构认识的一次飞跃，开创了探索原子结构奥秘的新时代。汤姆孙也由于发现了电子，不仅荣获了1906年诺贝尔物理学奖，而且被后人誉为“最先打开通向基本粒子物理学大门的伟人”。 [例1]　在再现汤姆孙测阴极射线比荷的实验中，采用了如图所示的阴极射线管，从C出来的阴极射线经过A、B间的电场加速后，水平射入长度为L的D、G平行板间，接着在荧光屏F中心出现光斑。若在D、G间加上方向向上、场强为E的匀强电场，阴极射线将向下偏转。如果再利用通电线圈在D、G电场区加上一垂直纸面的磁感应强度为B的匀强磁场(图中未画出)，光斑恰好回到荧光屏中心，接着再去掉电场，阴极射线向上偏转，偏转角为θ，试解决下列问题： (1)说明阴极射线的电性。 (2)说明图中磁场沿什么方向。 (3)根据L、E、B和θ，求出阴极射线的比荷。 [自主解答]　(1)由于阴极射线在电场中向下偏转，因此阴极射线受电场力方向向下，又由于匀强电场方向向上，则电场力的方向与电场方向相反，所以阴极射线带负电。 (2)由于所加磁场使阴极射线受到向上的洛伦兹力，而与电场力平衡，由左手定则得磁场的方向垂直纸面向外。 (3)设此射线带电荷量为q，质量为m，当射线在D、G间做匀速直线运动时，有qE＝Bqv。当射线在D、G间的磁场中偏转时，如图所示，有Bqv＝。同时又有L＝r·sin θ，解得＝。 [答案]　(1)负电　(2)垂直纸面向外　(3) ●方法总结 运用电磁场测定电子比荷的解题技巧 (1)当电子在复合场中做匀速直线运动时，eE＝evB，可以测出电子速度大小。 (2)当电子在匀强磁场中偏转时，evB＝m，测出圆周运动半径，即可确定比荷。 (3)当电子在匀强电场中偏转时，y＝at2＝，测出电子在电场中的偏转量也可以确定比荷。 1．如图所示，电子以初速度v0从O点进入长为l、板间距离为d、电势差为U的平行板电容器中，出电场时打在屏上P点，经测量O′P距离为Y0，求电子的比荷。 解析　由于电子在电场中做类平抛运动，沿电场线方向做初