电子的发现与汤姆孙模型【教育知识】.ppt

高中物理高中物理·选修选修3-5·鲁科版鲁科版第第2章　原子结构章　原子结构第第1节　电子的发现与汤姆孙模型节　电子的发现与汤姆孙模型[目标定位目标定位]　　1.知道阴极射线是由电子组成的，电子是原子的组知道阴极射线是由电子组成的，电子是原子的组成部分成部分.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.了解汤姆孙的原了解汤姆孙的原子模型．子模型．一、物质结构的早期探究一、物质结构的早期探究1．．古人对物质的认识古人对物质的认识(1)我我国国西西周周的的““五五行行说说””认认为为万万物物是是由由金金、、木木、、水水、、火火、、土土五种基本元素组成的．五种基本元素组成的．(2)古古希希腊腊的的亚亚里里士士多多德德认认为为万万物物的的本本质质是是土土、、水水、、火火、、空空气气四四种种““元元素素””，，天天体体则则由由第第五五种种““元元素素””——““以以太太””构构成成．．(3)古古希希腊腊哲哲学学家家德德谟谟克克利利特特等等人人建建立立了了早早期期的的 ，，认认为为宇宙间存在着一种或多种微小的实体，叫做宇宙间存在着一种或多种微小的实体，叫做““原子原子””．．预习导学预习导学原子原子 2．大约在．大约在17世纪中叶，人们开始通过实验来了解物质的结构．世纪中叶，人们开始通过实验来了解物质的结构．(1)1661年，年， 以化学实验为基础建立了科学的元素论．以化学实验为基础建立了科学的元素论．(2)19世世纪纪初初，， 提提出出了了原原子子说说，，认认为为原原子子是是元元素素的的最最小单位．小单位．(3)1811年年，，意意大大利利化化学学家家 提提出出了了分分子子假假说说，，指指出分子可以由多个相同的原子组成．出分子可以由多个相同的原子组成．预习导学预习导学玻意耳玻意耳 道尔顿道尔顿 阿伏伽德罗阿伏伽德罗 二、电子的发现二、电子的发现1．．阴极射线阴极射线科科学学家家研研究究稀稀薄薄气气体体放放电电时时发发现现，，当当玻玻璃璃管管内内的的气气体体足足够够稀稀薄薄时时，，阴阴极极发发出出一一种种射射线线，，这这种种射射线线能能使使玻玻璃璃管管壁壁发发出出荧荧光光，，这种射线称为这种射线称为 .预习导学预习导学阴极射线阴极射线 预习导学预习导学电子电子 负负 静电偏转力静电偏转力 磁场偏转力磁场偏转力 想一想　想一想　电子发现的重大意义是什么？电子发现的重大意义是什么？答答案案　　电电子子是是人人类类发发现现的的第第一一个个比比原原子子小小的的粒粒子子．．电电子子的的发发现现，，打打破破了了原原子子不不可可再再分分的的传传统统观观念念，，使使人人们们认认识识到到原原子子不不是是组组成成物物质质的的最最小小微微粒粒，，原原子子本本身身也也有有内内部部结结构构．．从从此此，，原原子子物物理理学学飞速发展，人们对物质结构的认识进入了一个新时代．飞速发展，人们对物质结构的认识进入了一个新时代．预习导学预习导学三、汤姆孙原子模型三、汤姆孙原子模型汤姆孙认为，原子带汤姆孙认为，原子带 的部分应充斥整个原子，很小很的部分应充斥整个原子，很小很轻的轻的 镶嵌在球体的某些固定位置，正像葡萄干嵌在面镶嵌在球体的某些固定位置，正像葡萄干嵌在面包中那样，这就是原子的包中那样，这就是原子的 模型模型.预习导学预习导学正电正电 电子电子 葡萄干面包葡萄干面包 一、阴极射线的性质及特点一、阴极射线的性质及特点1．阴极射线实质是电子束．．阴极射线实质是电子束．2．．阴阴极极射射线线的的产产生生：：玻玻璃璃管管内内的的气气体体足足够够稀稀薄薄时时，，射射线线由由阴阴极极发出，它可使玻璃管壁发出荧光．发出，它可使玻璃管壁发出荧光．3．阴极射线带电性质的判断方法．阴极射线带电性质的判断方法(1)阴阴极极射射线线的的本本质质是是电电子子，，在在电电场场(或或磁磁场场)中中所所受受电电场场力力(或或洛洛伦伦兹兹力力)远远大大于于所所受受重重力力，，故故研研究究电电磁磁力力对对电电子子运运动动的的影影响时，一般不考虑重力的影响．响时，一般不考虑重力的影响．课堂讲义课堂讲义课堂讲义课堂讲义(2)带电性质的判断方法带电性质的判断方法①①粒粒子子在在电电场场中中运运动动如如图图2－－1－－1所所示示．．带带电电粒粒子子在在电电场场中中运运动动，，受受电电场场力力作作用用运运动动方方向向发发生生改改变变(粒粒子子质质量量忽忽略略不不计计)．．带带电电粒粒子子在在不不受受其其他他力力的的作作用用时时，，若若沿沿电电场场线线方方向向偏偏转转，，则则粒粒子子带带正正电电；；若逆着电场线方向偏转，则粒子带负电．若逆着电场线方向偏转，则粒子带负电．图图2－－1－－1 课堂讲义课堂讲义②②粒子在磁场中运动，如图粒子在磁场中运动，如图2－－1－－2所示．粒子将受到洛伦兹力所示．粒子将受到洛伦兹力作用作用F＝＝qvB，洛伦兹力方向始终与速度方向垂直，利用左手定，洛伦兹力方向始终与速度方向垂直，利用左手定则即可判断粒子的电性．不考虑其他力的作用，如果粒子按图则即可判断粒子的电性．不考虑其他力的作用，如果粒子按图示方向进入磁场，且做顺时针的圆周运动，则粒子带正电；若示方向进入磁场，且做顺时针的圆周运动，则粒子带正电；若做逆时针的圆周运动，则粒子带负电．做逆时针的圆周运动，则粒子带负电．图图2－－1－－2 课堂讲义课堂讲义【【例例1】】如如图图2－－1－－3所所示示，，一一玻玻璃璃管管中中有有从从左左向向右右的的阴阴极极射射线线可可能能是是电电磁磁波波或或某某种种粒粒子子流流形形成成的的射射线线，，若若在在其其下下方方放放一一通通电电直直导导线线AB，，射射线线发发生生如如图图所所示示的的偏偏转转，，AB中中的的电电流流方方向向由由B到到A，则该射线的本质为，则该射线的本质为(　　　　)A．电磁波．电磁波B．带正电的高速粒子流．带正电的高速粒子流C．带负电的高速粒子流．带负电的高速粒子流D．不带电的高速中性粒子流．不带电的高速中性粒子流答案　答案　C图图2－－1－－3 课堂讲义课堂讲义解解析析　　射射线线在在电电流流形形成成的的磁磁场场中中发发生生偏偏转转，，即即可可确确定定该该射射线线是是由由带带电电粒粒子子构构成成的的粒粒子子流流．．根根据据安安培培定定则则可可知知，，AB上上方方的的磁磁场场是是垂垂直直纸纸面面向向里里的的．．粒粒子子向向下下偏偏转转，，洛洛伦伦兹兹力力方方向向向向下下，，由由左左手手定定则则可可知知射射线线所所形形成成的的电电流流方方向向向向左左，，与与粒粒子子的的运运动动方方向向相相反，故粒子带负电．反，故粒子带负电．借借题题发发挥挥　　应应用用左左手手定定则则时时，，要要注注意意负负电电荷荷运运动动的的方方向向与与它它形形成成的的电电流流方方向向相相反反，，即即应应用用左左手手定定则则时时负负电电荷荷运运动动的的方方向向应应与与四指所指的方向相反．四指所指的方向相反．课堂讲义课堂讲义针对训练针对训练　关于阴极射线的本质，下列说法正确的是　关于阴极射线的本质，下列说法正确的是(　　　　)A．阴极射线本质是氢原子．阴极射线本质是氢原子B．阴极射线本质是电磁波．阴极射线本质是电磁波C．阴极射线本质是电子．阴极射线本质是电子D．阴极射线本质是．阴极射线本质是X射线射线答案　答案　C解解析析　　阴阴极极射射线线是是原原子子受受激激发发射射出出的的电电子子流流，，关关于于阴阴极极射射线线是是电电磁磁波波、、X射射线线都都是是在在研研究究阴阴极极射射线线过过程程中中的的一一些些假假设设，，是错误的．是错误的．课堂讲义课堂讲义二、电子的发现二、电子的发现1．汤姆孙在研究阴极射线时的实验装置如图．汤姆孙在研究阴极射线时的实验装置如图2－－1－－4所示：所示：图图2－－1－－4 课堂讲义课堂讲义图图2－－1－－5 课堂讲义课堂讲义图图2－－1－－6 课堂讲义课堂讲义图图2－－1－－7 课堂讲义课堂讲义(1)他们的主要实验步骤如下：他们的主要实验步骤如下：①①首首先先在在两两极极板板M1M2之之间间不不加加任任何何电电场场、、磁磁场场，，开开启启阴阴极极射射线线管管电电源源，，发发射射的的电电子子束束从从两两极极板板中中央央通通过过，，在在荧荧屏屏的的正正中中心心处处观察到一个亮点；观察到一个亮点；②②在在M1M2两两极极板板间间加加合合适适的的电电场场：：加加极极性性如如图图2－－1－－7所所示示的的电电压压，，并并逐逐步步调调节节增增大大，，使使荧荧屏屏上上的的亮亮点点逐逐渐渐向向荧荧屏屏下下方方偏偏移移，，直直到到荧荧屏屏上上恰恰好好看看不不见见亮亮点点为为止止，，记记下下此此时时外外加加电电压压为为U，，请请问问本步骤的目的是什么？本步骤的目的是什么？③③保保持持步步骤骤②②中中的的电电压压U不不变变，，对对M1M2区区域域加加一一个个大大小小、、方方向向合合适适的的磁磁场场B，，使使荧荧屏屏正正中中心心处处重重现现亮亮点点，，试试问问外外加加磁磁场场的的方方向向如何？如何？课堂讲义课堂讲义答案　答案　见解析见解析课堂讲义课堂讲义课堂讲义课堂讲义课堂讲义课堂讲义三、汤姆孙的原子模型三、汤姆孙的原子模型1．．汤汤姆姆孙孙原原子子模模型型：：汤汤姆姆孙孙认认为为原原子子是是一一个个直直径径约约为为10－－10 m的的球球体体，，正正电电荷荷均均匀匀分分布布在在整整个个球球体体中中，，带带负负电电的的电电子子嵌嵌在在其中，就好像面包中嵌着一粒粒葡萄干一样．其中，就好像面包中嵌着一粒粒葡萄干一样．2．汤姆孙原子模型的示意图．汤姆孙原子模型的示意图(图图2－－1－－8)：：图图2－－1－－8 课堂讲义课堂讲义【【例例3】】　关于汤姆孙原子模型的说法正确的是　关于汤姆孙原子模型的说法正确的是(　　　　)A．汤姆孙原子模型的提出是以严格的实验为基础的．汤姆孙原子模型的提出是以严格的实验为基础的B．汤姆孙认为原子是实心的．汤姆孙认为原子是实心的C．．汤汤姆姆孙孙发发现现电电子子后后猜猜想想出出原原子子内内的的正正电电荷荷集集中中在在原原子子的的中心中心D．汤姆孙通过实验发现了质子．汤姆孙通过实验发现了质子答案　答案　B课堂讲义课堂讲义解析　解析　汤姆孙原子模型是在一定的实验和理论基础上假想出来汤姆孙原子模型是在一定的实验和理论基础上假想出来的，不是以严格的实验为基础的，的，不是以严格的实验为基础的，A错误；汤姆孙认为，原子是错误；汤姆孙认为，原子是球体，原子带正电的部分应充斥整个原子，很小很轻的电子镶球体，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，所以嵌在球体的某些固定位置，正像葡萄干嵌在面包中那样，所以B正确、正确、C错误；汤姆孙发现了电子，并没有发现质子，错误；汤姆孙发现了电子，并没有发现质子，D错误．错误．再见再见 。