18.1电子的发现

新课标高中物理选修3－5第十八章原子结构世间万物是由原子构成的…原子是一种最后的不可分割的物质微粒…德谟克利特Democritus古希腊哲学家约前460～前370道尔顿英国化学家1766-1844每种化学元素都有它对应的原子…原子是最微小的不可分割的实心球体…汤姆孙发现电子之前人们认为原子是组成物体的最小微粒,是不可再分的.汤姆孙对阴极射线等现象的研究中发现了电子,从而敲开了原子的大门.汤姆孙的伟大发现一、探索阴极射线19世纪是电磁学大发展的时期,到七、八十年代电气工业开始有了发展,其中电气照明也吸引了许多科学家的注意，问题涉及低压气体放电现象，于是，人们竞相研究与低压气体发电现象有关的问题。阴极射线是低压气体放电过程中出现的一种奇特现象，德国物理学家J.普吕克尔在1858年利用低压气体放电管研究气体放电时发现的.从低压气体放电管阴极发出一种射线。1876年德国物理学家戈德斯坦研究辉光放电现象时认为这是从阴极发出的某种射线引起的。所以他把这种末知射线命名为阴极射线阴极射线是什么呢？kABD2P2p1p3D1二、电子的发现1、认识实验装置的作用，分析阴极射线的运动情况。汤姆孙的气体放电管的示意图实验装置（1）K、A部分产生阴极射线（2）A、B只让水平运动的阴极射线通过（3）D1、D2之间加电场或磁场检测阴极射线是否带电和带电性质（4）荧光屏显示阴极射线到达的位置，对阴极射线的偏转做定量的测定2、运动分析（1）未加电场和磁场时；阴极射线不受力，做匀速直线运动到P1kABD2p1D1（2）加电场、未加磁场+-P2阴极射线只受电场力，做类平抛运动；(4)加磁场、未加电场时，（3）加电场和磁场时，kABD2p1D1+-可以测出速度大小阴极射线受库仑力和洛伦兹力，通过适当地调整电场、磁场的强度，可使其做匀速直线运动；在平行板间产生竖直向上的电场E,在垂直电场向外的方向上加一磁场B,qEqvBBEv阴极射线只受洛伦兹力作用，做匀速圆周运动。rvmqvB2rBEBrvmq21897年，汤姆孙得出阴极射线的本质是带负电的粒子流并求出了这种粒子的比荷。这说明不同物质都能发射这种带电粒子，它是构成各种物质的共有成分。实验结果：比荷约为质子的2000倍质质mqmq2000进一步拓展研究对象：用不同的材料做阴极进行实验，光电效应、热离子发射效应、射线（研究对象普遍化）。实验结论：电子是原子的组成部分，是比原子更基本的物质单元。比荷约为质子（氢离子）比荷的2000倍。是电荷比质子大？还是质量比质子小？汤姆孙猜测：这可能表示阴极射线粒子电荷量的大小与一个氢离子一样，而质量比氢离子小得多。后来汤姆孙测得了这种粒子的电荷量与氢离子电荷量大致相同，说明它的质量比任何一种分子和原子的质量都小得多，至此，汤姆孙完全确认了电子的存在。后来阴极射线的粒子被称为电子3、实验结论分析J.J汤姆孙(英国)1857～19401889年4月30日，J.J.汤姆孙正式宣布发现电子;电子的发现，结束了关于阴极射线本质的争论;从此，人类意识到，原子并不是组成物质的最小单位，探索原子结构的序幕由此拉开……由于J.J.汤姆孙的杰出贡献，1906年他获得诺贝尔物理学奖。密立根(美国)1868年～1953年三、电子电量的精确测量——密立根油滴实验喷雾器εEmgxF阻F电油滴AB显微镜密立根油滴实验的原理图①密立根实验的原理a．如图所示，两块平行放置的水平金属板A、B与电源相连接，使A板带正电，B板带负电．从喷雾器喷嘴喷出的小油滴经上面的金属板中间的小孔，落到两板之间的匀强电场中．b．小油滴由于摩擦而带负电，调节A、B两板间的电压，可以使小油滴静止在两板之间，此时电场力和重力平衡即mg＝Eq，则电荷的电量q＝mgE.他测定了数千个带电油滴的电量，发现这些电量都是某个最小电量的整数部，这个最小的电量就是电子的电量．密立根测量出电子的电量：e=1.6022×10-19C根据比荷，可以精确地计算出电子的质量：m=9.1094×10-31kg质子质量与电子质量的比值：pem=1836m1.（多选）一只阴极射线管，左侧不断有电子射出，若在管的正下方，放一通电直导线AB时，发现射线径迹向下偏，则（）A．导线中的电流由A流向BB．导线中的电流由B流向AC．若要使电子束的径迹往上偏，可以通过改变AB中的电流方向来实现D．电子束的径迹与AB中的电流方向无关BABC2.图为示波管中电子枪的原理示意图．示波管内被抽成真空，A为发射热电子的阴极，K为接在高电势点的加速阳极，A、K间电压为U.电子离开阴极时的速度可以忽略，电子经加速后从K的小孔中射出时的速度大小为v.下面的说法中正确的是()A．如果A、K间距离减半而电压仍为U不变，则电子离开K时的速度变为2vB．如果A、K间距离减半而电压仍为U不变，则电子离开K时的速度仍为vC．如果A、K间距离保持不变而电压减半，则电子离开K时的速度变为v/2D．如果A、K间距离和电压都减半，则电子离开K时的速度变为v/4B