第4章 第1节 电子的发现 （word教参）-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中物理选择性必修第三册（教科版2019）

　第四章　原子结构 第1节　电子的发现 核心素养导学 物理观念 (1)了解人们对物质结构的早期探究。 (2)了解电子的发现过程。 (3)了解比荷和元电荷的含义。 科学思维 电子的发现和电子比荷的测定。 科学探究 探究电子在电场、磁场中的偏转规律。 科学态度与责任 熟悉电子的发现过程，体会科学家进行科学探究的过程。 一、阴极射线 1．阴极射线：在研究稀薄气体放电时，由阴极发出的，能使玻璃管壁发出荧光的射线。 2．汤姆孙实验：让阴极射线分别通过电场和磁场，根据偏转情况，证明它是带负电的粒子流。 二、微粒比荷的测定、元电荷 1．比荷：带电粒子的电荷量与质量之比。 2．电子的发现：1897年，英国科学家汤姆孙设计了一个巧妙实验，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本质是带负电的粒子流，并确定了其速度，测量出了射线粒子的比荷，证明阴极射线的电荷量的大小与氢离子大致相同，而比荷却是氢离子的1 000多倍。汤姆孙将这种带电粒子称为电子。 3．元电荷 (1)密立根采用“油滴实验”，通过带电油滴在电场力与重力作用下的平衡，测量出油滴的电荷量。 (2)任何带电体的电荷都是量子化的，只能是e的整数倍，通常e取1.6×10－19 C。 (3)能独立存在的最小电荷被称为元电荷。 1.设计一个实验来进行阴极射线的研究，通过实验现象来说明这种射线是一种电磁波还是一种高速粒子流。 出现什么样的现象就可以认为这是一种电磁波？出现其他什么样的现象就可以认为这是一种高速粒子流？能否测定这是一种什么粒子？ 提示：电磁辐射是电磁波的辐射，若使阴极射线通过电场或磁场，看传播方向是否受其影响，若不受影响则可判定是电磁辐射，否则是粒子流；要准确判断粒子种类需要利用电磁场的偏转进行定量计算，测出粒子的比荷。 2．如图所示为汤姆孙的气体放电管。判断下列说法正误： (1)英国物理学家汤姆孙认为阴极射线是一种电磁辐射。(×) (2)组成阴极射线的粒子是电子。(√) (3)电子是原子的组成部分，其电荷量可以是任意值。(×) 新知学习(一)|阴极射线的实质 [任务驱动] 如图所示为阴极射线管。请回答下列问题： (1)阴极射线管的构造是怎样的？ 提示：真空玻璃管中K是金属板制成的阴极，A是金属环制成的阳极，它们分别连接在感应圈的负极和正极上。管中十字状物体是一个金属片。 (2)在图中，K和A之间加上近万伏的高电压后，玻璃管壁上观察到什么现象？该现象说明了什么问题？ 提示：玻璃管壁上观察到淡淡的荧光及管中物体在玻璃管壁上的影，这说明阴极能够发出某种射线，并且撞击玻璃引起荧光。　　　　 [重点释解] 1．对阴极射线本质的认识——两种观点 (1)电磁波说——代表人物是赫兹，他认为这种射线是一种电磁辐射。 (2)粒子说——代表人物是汤姆孙，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的变化和电场的情况确定其带电的性质。 (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其带电的性质。 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。 [典例体验] [典例]　(多选)如图所示是汤姆孙的阴极射线管的示意图，下列说法正确的是(　 ) A．若在D1、D2两极板之间不加电场和磁场，则阴极射线应打到最右端的P1点 B．若在D1、D2两极板之间加上竖直向下的电场，则阴极射线应向下偏转 C．若在D1、D2两极板之间加上竖直向下的电场，则阴极射线应向上偏转 D．若在D1、D2两极板之间加上垂直纸面向里的磁场，则阴极射线不偏转 [解析]　实验证明，阴极射线是高速电子流，它在电场中偏转时应偏向带正电的极板一侧，C正确，B错误；加上磁场时，电子在磁场中受洛伦兹力作用，要发生偏转，D错误；当不加电场和磁场时，电子所受的重力可以忽略不计，因而不发生偏转，A正确。 [答案]　AC [针对训练] 1．关于阴极射线，下列说法正确的是(　 ) A．阴极射线是高速运动的质子流 B．阴极射线是可用人眼直接观察的 C．阴极射线是电磁波 D．阴极射线是高速运动的电子流 解析：选D　阴极射线是高速运动的电子流，A、C错误，D正确；阴极射线无法用人眼直接观察，B错误。 2.阴极射线从阴极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 解析：选C　由于阴极射线的本质是电子流，阴极射线方向向右，说明电子的运动方向向右，相当于存在向左的电流，利用左手定则，使电子所受洛伦兹力方向平行于纸面向上，可知磁