WL-2013-02-081第18.1节《电子的发现》导学案-.docVIP

高二物理 WL-13-02-001 第18.1节《电子的发现》导学案 编写人：路尔清 审核人：张 华 编写时间：2014年12月13日 班级： 组名： 姓名： 【学习目标】 1．知道阴极射线是由电子组成的，电子是原子的组成部分，是比原子更基本的物质单元。 2．体会电子的发现过程中蕴含的科学方法及电子发现对揭示原子结构的重大意义。（重点） 3．知道电荷是量子化的，即任何电荷只能是e的整数倍。 【使用说明与学法指导】 要研究粒子的性质（电性、电量、质量），需根据粒子在电场、磁场中的偏转情况分析。 【知识链接】 1．电荷在电场中所受电场力的方向判定断：正电荷受到的电场力方向与场强方向 ， 负电荷受到的电场力方向与场强方向 。 2．运动电荷沿垂直于磁场方向射入匀强磁场中，做 运动，由 力 提供向心力，动力学方程为： ，洛仑兹力方向由 判定。 【学习过程】 引入：同学们对电子已经比较熟悉，那么科学家们是怎样发现电子的呢？ 知识点一、阴极射线 【问题1】图1是阴极射线管示意图，我们之前通过它观察了磁场对运动电荷的作用。图18.1-1是科学家发现阴极射线的实验装置示意图。 （1）装置特点：真空玻璃管中，K是 制成的阴极，A是 制成的阳极，K和A分别接到感应圈的负极和正极上，接通电源时，感应圈在两个电极之间产生 的高电压。管中十字状物体是一个金属片。 （2）实验现象：早在1858年，德国物理学家普吕克尔就在类似的实验中看到了 。 （3）阴极射线： 1876年，另一位德国物理学家戈德斯坦认为管壁上的荧光是由于玻璃受到 引起的，从而把这种射线命名为阴极射线。 【问题2】猜想：19世纪，对阴极射线的本质的认识有两种观点，一种观点认为阴极射线是一种 ，另一种观点认为阴极射线是 。为了证明自己的观点，双方都做了很多实验，以找到有利于自己的证据。 知识点二、电子的发现 汤姆孙的观点及实验装置：英国物理学家汤姆孙认为阴极射线 ，图18.1-2是他当时进行一系列实验研究的气体放电管的示意图。实验装置各部分的作用是： （1）K、A部分： （2）小孔A、B：形成 。 （3）金属板D1、D2之间的空间：加电场或磁场判断粒子 。 （4）带有标尺的荧光屏上显示阴极射线 到达荧光屏的位置，可以对阴极射线的偏转作定量的测定。 【问题4】带电粒子的电荷量与其质量之比——比荷的测量：带电粒子的比荷是一个重要的物理量。假设你是当年“阴极射线是带电微粒”观点的支持者，请你依照以下提示、结合上面的示意图计算阴极射线微粒的比荷。 （1）金属板D1、D2之间未加电场时，射线不偏转，射在屏上P1点。按图示方向施加电场E之后，射线发生偏转并射到屏上P2点。由此推断，阴极射线带有什么性质的电荷？ （2）为了使阴极射线从P2点回到P1点，需在两块金属板之间的区域再施加一个大小合适、方向垂直于纸面的磁场。这个磁场B的方向如何？写出此时每个阴极射线微粒（质量为m，电荷量为q，速度为v）受到的电场力和洛仑兹力的表达式及它们间的关系式。 （3）D1、D2之间的距离d、两板间电压U是可测量的，是已知量；磁场是由电流产生的，磁感应强度B可以通过测量电流的大小算出，也是已知量。根据（2）中关系求出阴极射线的速度v的表达式。 （4）去掉D1、D2间的电场E，只保留磁场B。阴极射线在两板间有磁场的区域做半径为r的匀速圆周运动，离开磁场后又做匀速直线运动，使得阴极射线落在屏的P3点。半径r可以通过P3的位置及放电管的几何参数算出，是已知量。试应用所学知识求出带电微粒比荷的表达式。 【问题5】电子的发现：按照问题4的研究思路，汤姆孙发现电子有以下三个实验事实。 实验事实之一：1897年，汤姆孙根据带电粒子在电场和磁场中的偏转情况断定：射线的本质是带 电的粒子流，并求出了粒子的 。 实验事实之二：汤姆孙的研究并未结束，他换用不同材料的阴极做实验，发现：所得比荷的