3-4章粤教版3-5精要.doc

第一节　敲开原子的大门 [目标定位]　1.了解阴极射线及电子发现的过程；2.知道汤姆生研究阴极射线发现电子的实验及理论推导；3.知道电子电荷是1910年由密立根通过著名的“油滴实验”得出． 一、探索阴极射线 阴极射线：在抽成真空的玻璃管两端加上高电压时从阴极发出的一种使玻璃管壁上出现荧光的射线． 汤姆生对阴极射线的探索方法 (1)让阴极射线通过电场根据偏转情况可判断阴极射线带负电． (2)让阴极射线通过磁场根据偏转情况测出阴极射线的荷质比． 二、电子的发现 　汤姆生 1．换用不同的放电气体或用不同金属材料制作电极测得阴极射线的荷质比相同． 在气体电离、光电效应中可从不同物质中放出这种射线粒子． 这种粒子的电荷与氢离子基本相同质量却比氢原子小得多． 结论： 想一想　电子发现的重大意义是什么？ 答案　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从此原子物理学飞速发展人们对物质结构的认识进入了一个新时代. 一、对阴极射线性质的研究 阴极射线的本质是电子在电场(或磁场)中所受电场力(或洛伦兹力)远大于所受重力故研究电场力(或洛伦兹力)对电子运动的影响时一般不考虑重力的影响． 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 (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． 【例1】　 图3－1－1 (双选)如图3－1－1所示一只阴极射线管的左侧不断有电子射出如果在管的正上方放一通电直导线AB时发现射线的径迹往下偏转则下列判断正确的是(　　) 导线中的电流从A流向B 导线中的电流从B流向A 电子束的径迹与AB中的电流无关 若要使电子束的径迹往上偏转可以通过改变AB中的电流方向来实现 答案　 解析　由于电子带负电并且向下偏转由左手定则知该处的磁场方向应垂直纸面向里又由安培定则可判断导线中的电流方向为由A到B.可以通过改变导线中的电流方向来改变粒子的径迹．故正确答案为、D 借题发挥　本题是运用左手定则和安培定则的综合性题目在应用左手定则判断洛伦兹力的方向时一定要注意运动电荷的正负． 针对训练1　阴极射线是从阴极射线管的阴极发出的高速运动的粒子流这些微观粒子是________．若在图3－1－2所示的阴极射线管中部加上垂直于纸面向里的磁场阴极射线将________(填“向下”、“向里”或“向外”)偏转． 图3－1－2 答案　电子　向下 解析　阴极射线的实质是电子流电子流形成的等效电流方向向左当加上垂直纸面向里的磁场后由左手定则判知电子受到的洛伦兹力的方向向下故阳极射线将向下偏转． 二、电子荷质比的测定 实验探究 如图3－1－3所示为测定阴极射线粒子荷质比的装置从阴极发出的阴极射线通过一对平行金属板D、D间的匀强电场发生偏转． 图3－1－3 (1)在D、D间加电场后射线偏到P则由电场方向知该射线带什么电？ (2)再在D、D间加一磁场(图中未画出)电场与磁场垂直让射线恰好不偏转．设电场强度为E磁感应强度为B则电子的速度多大？ (3)撤去电场只保留磁场使射线在磁场中做圆周运动若测出轨道半径为r则粒子的荷质比是多大？ 答案　(1)负电 (2)粒子受两个力作用：电场力和磁场力两个力平衡即有qE＝qvB得：v＝ (3)由洛伦兹力充当向心力：qvB＝m得出：＝ 又v＝则＝测出E、B、r即可求荷质比 【例2】　1897年物理学因此汤姆生的实验是物理学发展史上最著名的经典实验之一．在实验中汤姆生采用了如图3－1－4所示的阴极射线管从电子枪C出来的电子经过A、B间的电场加速后水平射入长度为L的D、E平行板间接着在荧光屏F中心出现荧光斑．若在D、E间加上方向向下场强为E的匀强电场电子将向上偏转；如果再利用通电线圈在D、E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)荧光斑恰好回到荧光屏中心接着再去掉电场电子向下偏转偏转角为θ试解决下 图3－1－4 (1)说明图中磁场沿什么方向； (2)根据L、E、B和θ求出电子的荷质比． 答案　(1)垂直纸面向里 (2) 解析　(1)磁场方向垂直纸面向里． (2)当电子在D、E间做匀速直线运动时有：eE＝Bev. 当电子在D、E间的磁场中偏转时有 ＝同时又有：L＝r· 可得：＝ 借题发挥　(1)荷质比的测定问题只是带电粒子在磁场和电场中运动的一类典型例子这种方法可以推广到带电粒子在复合场中运动求其他相关的问题． (2)解决带电粒子在电磁场中运动的问题时要注意以下几点： 带电粒子的带电性质．②正确描绘运动轨迹．③能确定半径、圆心．④会利用几何知识把有关线段与半径联系起来． 图3－1－5 针对训练2　如图3－1－5所示为测量某种离子的荷质比的装置．让中性气体分子进入电离室A在那里被电离成离子．这些离子从电离