4.1 电子的发现 课件-2025-2026学年高二下学期物理教科版选择性必修第三册

该高中物理课件围绕“电子的发现”展开，涵盖阴极射线的定义、本质争论，汤姆孙通过电磁场偏转实验确定其为负电荷并测定比荷，密立根油滴实验精确测量元电荷等核心内容，构建“现象观察-猜想假设-实验验证-定量测量”的学习支架。 其亮点在于突出科学探究与科学思维，通过汤姆孙电磁场平衡推导比荷公式、密立根油滴受力分析验证电荷量子化，结合练习题与规律方法总结，培养学生模型建构与科学推理能力。教师可直接用于实验教学与解题指导，助力学生深化物理观念，提升学习效率。

§4.1 电子的发现 1．定义：稀薄气体放电时阴极发出的能使对着阴极的玻璃管壁发出黄绿色荧光的射线，称为阴极射线。 一、阴极射线 (1)在真空玻璃管两极加上高电压，玻璃管壁上会发出荧光。 (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。 一、阴极射线 电性确定：汤姆孙通过阴极射线在磁场或电场中的偏转，确定阴极射线为负电荷。 阴极射线中一个带电粒子的质量和电荷量 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称为比荷，是带电粒子的基本属性之一。 二、微粒比荷的测定 元电荷 (1)在金属板D1、D2之间加上如图所示的电场时，发现阴极射线向上偏转，说明它带负电荷。 (2)在金属板D1、D2之间单独加垂直纸面向外的磁场，可以让阴极射线向上偏转。 (3)当运动电荷在D1、D2间受到电场力和洛伦兹力而平衡时得到的关系式为：qE＝qvB。 (4)撤去D1、D2间的电场，带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，若速度为v，磁感应强度为B，运动半径为R，可得到的关系式为： (5)联立以上两式可得比荷的表达式为： 二、微粒比荷的测定 元电荷 汤姆孙 比荷相同 汤姆孙把新发现的这种组成阴极射线的粒子命名为电子。 一位最先打开通向基本粒子物理学大门的伟人－－电子之父 汤姆孙进一步研究 ├─不同材料 → 阴极射线 ├─金属受热 → 热离子流 ├─紫外线照射 → 光电效应 └─放射性物质 → β 射线 【例1】 如图所示，在阴极射线管中电子流方向由左向右，在其正下方放置一条形磁铁，位置如图所示，则阴极射线将会(　　) A．向上偏转 B．向下偏转 C．向纸内偏转 D．向纸外偏转 练习册P63 C 解析：由安培定则可知，条形磁铁在阴极射线处产生的磁场方向斜向上(左侧斜向左上，右侧斜向右上)，电子带负电，向右运动，由左手定则可知电子流所受洛伦兹力方向垂直纸面向里，故阴极射线会向纸内偏转，C正确。 练习册P63 [练1] 在真空的玻璃管中封有两个电极，当加上一定电压后，从阴极射出一束高速电子流，称为阴极射线。若在玻璃管的正上方平行放置一根通有强电流的长直导线，其电流方向如图所示，则阴极射线将会 (　　) A．向上偏转 B．向下偏转 C．向纸内偏转 D．向纸外偏转 A 解析：根据右手定则判定通电直导线下方部分的磁场方向垂直纸面向外；根据左手定则判断电子在磁场中受力方向向上，故阴极射线将向上偏转，A正确。 一B 二I 三左手 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上磁场，根据亮点位置的变化和左手定则确定其带电的性质。 练习册P63 / 规律方法 / 二、微粒比荷的测定 元电荷 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。 元电荷（最小电荷）：e＝ 1.602 176 634 × 10 -19 C 电子的质量：me＝ 9.109 383 56 × 10 -31 kg 二、微粒比荷的测定 元电荷 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。 练习册P64 / 规律方法 / 应用电磁场测定电子比荷的解题技巧 [练2] 美国科学家密立根通过油滴实验首次精确地测出了电子的电荷量，油滴实验的原理如图所示，两块水平放置的平行金属板与电源相连，上、下金属板分别带正、负电荷，油滴从喷雾器喷出后，由于摩擦带负电，经上金属板中央小孔落到两金属板间的匀强电场中，通过显微镜可以观察到它运动的情况，两金属板间的距离为d。(忽略油滴之间的相互作用力和空气对油滴的浮力及阻力) (1)调节两金属板间的电压，当U＝U0时，观察到某个质量为m1的油滴恰好匀速竖直下落，求该油滴所带的电荷量； 练习册P64 [练2] 美国科学家密立根通过油滴实验首次精确地测出了电子的电荷量，油滴实验的原理如图所示，两块水平放置的平行金属板与电源相连，上、下金属板分别带正、负电荷，油滴从喷雾器喷出后，由于摩擦带负电，经上金属板中央小孔落到两金属板间的匀强电场中，通过显微镜可以观察到它运动的情况，两金属板间的距离为d。(忽略油滴之间的相互作用力和空气对油滴的浮力及阻力) (2)若油滴进入电场时的初速度可以忽略，当两金属板间的电势差U＝U1时，观察到某个质量为m2的油滴进入电场后竖直做匀加速运动，经过时间t运动到下极板，求此油滴所带的电荷量。 练习册P64 练习册P64 / 规律方法 / 下 课 $