选修3-5：18.1《电子的发现》PPT课件

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高中物理新人教版 选修3- 5系列课件

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18.1《电子的发现》

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教学目标 1、知识与技能 、 (1)了解阴极射线及电子发现的过程； (2)知道汤姆孙研究阴极射线发现电子的实验及理论推 导。 2、过程与方法：培养学生对问题的分析和解决能力，初 、过程与方法： 步了解原子不是最小不可分割的粒子。 3、情感、态度与价值观：理解人类对原子的认识和研究 3、情感、态度与价值观： 经历了一个十分漫长的过程，这一过程也是辩证发展的过 程，根据事实建立学说，发展学说，或是决定学说的取舍， 发现新的事实，再建立新的学说。人类就是这样通过光的 行为，经过分析和研究，逐渐认识原子的。 教学重点：阴极射线的研究。 教学重点： 教学难点：汤姆孙发现电子的理论推导。 教学难点： 教学方法：实验演示和启发式综合教学法。 教学方法： 教学用具：投影片，多媒体辅助教学设备。 教学用具：

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19世纪是电磁学大发展的时期 到七、八 世纪是电磁学大发展的时期, 到七、 世纪是电磁学大发展的时期 十年代电气工业开始有了发展, 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， 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， 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。 发电现象有关的问题。

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阴极射线阴极射线是低压气体放电过程中出现的 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 一种奇特现象，德国物理学家 普吕克尔在 1858年利用低压气体放电管研究气体放电时 年利用低压气体放电管研究气体放电时 从低压气体放电管阴极发出一种射线。 发现的 .从低压气体放电管阴极发出一种射线。 从低压气体放电管阴极发出一种射线 1876年，戈 年 德斯坦的研究。 德斯坦的研究。 对其本性 的研究形成了 英国学派的微 英国学派的微 粒说和德国 德国学 粒说和德国学 派的以太说。 派的以太说。

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阴极射线对其本性的研究导致了英国学派的微粒说和德 对其本性的研究导致了英国学派的微粒说和德 英国学派的微粒说和 学派的以太。 国学派的以太。

实验

粒子和电磁波有什么区别？ 粒子和电磁波有什么区别？ 实验该怎么做？ 实验该怎么做？

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J.J.汤姆孙对阴极射线进行了一系列的实验 汤姆孙对阴极射线进行了一系列的实验 研究。他确认阴极射线是带电的粒子。 研究。他确认阴极射线是带电的粒子。自1890年 年 起开始研究。 起开始研究。

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M N

+ 气体放电管 经检验为负电荷 经检验为负电荷 进一步做

实验：确定荷质比 进一步做实验：

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一个质量为m,电量为e的带电粒子,以速度v 一个质量为m,电量为e的带电粒子,以速度v垂直进 m,电量为 入磁场B 入磁场B中, m v = evB2

r

M N

+ 在垂直电场向 在平行板MN间产生竖直向上的电场E, MN间产生竖直向上的电场E,在垂直电场向 在平行板MN间产生竖直向上的电场E,外的方向上加一磁场B,适当地调节电场和磁场的强 外的方向上加一磁场B,适当地调节电场和磁场的强 B, 可以测出速度大小V= 度,可以测出速度大小V= E/B

q E = 2 m B r

1897年得到实验结果： 1897年得到实验结果： 年得到实验结果 荷质比约为质子的2000倍 荷质比约为质子的2000倍 2000

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实验结果：荷质比约为质子的2000 2000倍 实验结果：荷质比约为质子的2000倍 进一步分析实验结果： 进一步分析实验结果：是电荷比 实验结果 质子大？还是质量比质子小？(测量) ?(测量 质子大？还是质量比质子小？(测量) 进一步拓展研究对象： 进一步拓展研究对象：用不同的材 料做阴极做实验，光电效应、 料做阴极做实验，光电效应、热离子发 射效应、射线(研究对象普遍化 普遍化)。 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， 实验结论：电子是原子的组成部分， 是比原子跟基本的物质单元。 是比原子跟基本的物质单元。

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美国科学家密立根又精确地测定了电子的 美国科学家密立根又精确地测定了电子的 密立根 电量： 电量： e=1.6022× e=1.6022×10-19 C 根据荷质比， 根据荷质比，可以精确地计算出电子的质 量为： 量为： m=9.1094× m=9.1094×10-31 kg

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回顾： 回顾：公元前5世纪，希腊哲学家德谟克利特等人 公元前 世纪，希腊哲学家德谟克利特等人 德谟克利特 世纪 万物是由大量的不可分割的微粒构成的， 认为 ：万物是由大量的不可分割的微粒构成的， 即原子。 即原子。 19世纪初，英国科学家道尔顿提出近代原 世纪初， 世纪初 子学说， 子学说，他认为原子是微小的不可分割的实心 球体,物质由原子组成 原子不能被创造,也不能被 物质由原子组成,原子不能被创造 球体,物质由原子组成,原子不能被创造,也不能被 毁灭,在化学变化中原子不可分割,他们的性质在 毁灭 在化学变化中原子不可分割 他们的性质在 在化学变化中原子不可分割 化学反应中保持不变。 化学反应中保持不变。

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电子的发现具有伟大的意义， 电子的发现具有伟大的意义，因为这一事 件使人们认识到自然界还有比原子更小的实物。 件使人们认识到自然界还有比原子更小的实物。 电子的发现打开了通向原子物理学的大门 ,人们 人们 开始研究原子的结构 . 他被科学

界誉为“ 他被科学界誉为“一位最先打开通向基本 粒子物理学大门的伟人” 粒子物理学大门的伟人”

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J.J.汤姆生对电子的研究过程和方法 汤姆生对电子的研究过程和方法 ⒈定性研究： 定性研究： J.J.汤姆生还改进了赫兹的静电场偏转 汤姆生还改进了赫兹的静电场偏转 实验，他进一步提高了真空度， 实验，他进一步提高了真空度，并且减小极 间电压，以防止气体电离， 间电压，以防止气体电离，终于获得了稳定 的静电偏转。得出阴极射线带负电。 的静电偏转。得出阴极射线带负电。 ⒉定量研究 ： 计算出阴极射线的荷质比e/m。 计算出阴极射线的荷质比 。 ⒊普遍性证明

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