4.1 电子的发现（课件）-【学而思·PPT课件分层练习】2025-2026学年高二物理选择性必修第三册（教科版）

该高中物理课件聚焦“电子的发现”核心内容，涵盖阴极射线的认识、微粒比荷测定实验及元电荷概念，通过“现象观察（阴极射线荧光）—问题驱动（射线实质）—实验探究（电磁复合场测比荷）—概念建构（元电荷）”的脉络，搭建从具体到抽象的学习支架。 其亮点在于以科学探究为核心，融合科学思维中的模型建构（类平抛、圆周运动模型）与科学推理（比荷公式推导），通过汤姆孙实验典例解析（电场磁场叠加平衡、运动分解）和密立根实验介绍，帮助学生理解实验逻辑。学生能提升探究能力与推理能力，教师可借助知识辨析和典例实现高效教学。

　给阴极射线管加上高压,玻璃管阴极发射出一种射线,该射线沿直线传播,撞击到玻璃壁 上产生黄绿色的荧光,这种射线称为阴极射线。 必备知识 清单破 1 电子的发现 知识点1 阴极射线 第四章 原子结构 高中同步 微粒比荷的测定　元电荷 1.微粒比荷的测定 (1)实验原理示意图 知识点2 第四章 原子结构 高中同步 (2)测定方法 ①水平正对放置的极板D1、D2间不加电压时,阴极K发出的微粒射到右端的荧光屏的中心P1点。 ②D1、D2间加上方向向下的电场E时,微粒将会向上偏转。 ③再在D1、D2间加上大小为B、方向垂直纸面向里的磁场时,射线又重新回到P1点。 ④去掉D1、D2间的电场,只保留原磁场B,带电粒子在磁场区域做圆周运动。 (3)过程分析 ①当带电粒子在磁场、电场叠加区域做直线运动时,有Bqv=qE,可确定粒子的速率v= 。 ②当粒子在磁场区域做圆周运动时,有Bqv=m ,将v= 代入上式,可得 = ,由此求得微 粒比荷。 第四章 原子结构 高中同步 (4)实验结果 阴极射线粒子的比荷是氢离子比荷的1 000多倍,两者电荷大小基本相同,可知粒子的质量不 到氢离子的1/1 000,汤姆孙将这种粒子命名为电子。 2.元电荷 (1)密立根实验:电子电荷量的测量最早是由密立根通过著名的“油滴实验”实现的。通常 电子电荷量的取值为e=1.6×10-19 C。 (2)元电荷:独立存在的最小电荷被称为元电荷,任何带电体的电荷量都是元电荷的整数倍。 电子所带的电荷量等于元电荷。 第四章 原子结构 高中同步 知识辨析 1.阴极射线的实质是什么? 2.电子是汤姆孙最先发现的,电子电荷量最早也是由他精确测定的吗? 第四章 原子结构 高中同步 一语破的 1.阴极射线带负电,其实质是高速运动的电子流。 2.不是。电子的电荷量最早是密立根精确测定的。 第四章 原子结构 高中同步   关于带电粒子比荷的测定,除汤姆孙的利用正交的电磁复合场测定电子电荷量的方法外,还 常用磁偏转和电偏转来测量。 1.利用磁偏转测比荷:让带电粒子垂直进入磁感应强度已知的匀强磁场,有Bqv=m ,得到 =  ,只需知道v、R即可。 2.利用电偏转测比荷:让带电粒子沿垂直电场方向进入两平行金属板间的匀强电场,其射出电 场时的侧移量为y= at2= ·  ,故 = ,所以在U、L、d已知的情况下,只需测量v和 y即可。 关键能力 定点破 定点　带电粒子比荷的测定方法 第四章 原子结构 高中同步 典例　如图所示为汤姆孙用来测定电子比荷的装置。当极板P和P'间不加偏转电压时,电子 束打在荧光屏的中心O点【1】,形成一个亮点;加上偏转电压U后,亮点偏离到O'点【2】,O'点到O 点的竖直距离为d,水平距离可忽略不计;此时在P与P'之间的区域再加上一个方向垂直于纸 面向里的匀强磁场,调节磁感应强度,当其大小为B时,亮点重新回到O点【3】。已知极板水平 方向长度为L1,极板间距为b,极板右端到荧光屏的距离为L2。 (1)求打在荧光屏O点的电子速度的大小; (2)推导出电子比荷的表达式。 第四章 原子结构 高中同步 信息提取    【1】电子在轴线O1O方向上做匀速直线运动。 【2】构建电子的类平抛运动模型,应用平抛运动的规律来处理。 【3】电子在正交的匀强电场和匀强磁场中受力平衡,做匀速直线运动。 第四章 原子结构 高中同步 思路点拨    (1)再加上一个方向垂直于纸面向里的匀强磁场后,电子在复合场中做匀速直线 运动,运用平衡条件【4】可求出电子运动的速度大小。 (2)在P与P'之间只加匀强电场时,电子在垂直于电场方向的分运动是匀速直线运动,在平行于 电场方向的分运动是匀加速直线运动,末速度与轴线O1O有一定的夹角;可以用运动的合成与 分解的方法分析电子的运动情况,推导出电子比荷的表达式。 第四章 原子结构 高中同步 解析    (1)根据加上匀强磁场后,亮点重新回到O点,有Bev=Ee= e(由【3】【4】得到) 解得v= ,即打在荧光屏O点的电子速度的大小为  (2)在P与P'之间只加匀强电场时,设电子在电场中的加速度为a,运动的时间为t1,偏移量为y1,则 在垂直于电场方向有t1=  在平行于电场方向有a= ,y1= a = · ·   2,vy=at1= (由【1】【2】得到) 设电子从离开电场至打在荧光屏上运动的时间为t2,偏移量为y2,则 t2= ,y2=vyt2= ·  所以d=y1+y2=    2+ ·  解得 = =  第四章 原子结构 高中同步 答案    (1)     (2)  第四章 原子结构 高中同步 $