第一节第一节敲开原子大门敲开原子大门原子结构之谜原子结构之谜1 1、带电粒子在电场中的加速、带电粒子在电场中的加速A AB BU Ud dE E+v由动能定理由动能定理：带电粒子在电场中的运动带电粒子在电场中的运动知识回顾知识回顾2、带电粒子的偏转、带电粒子的偏转v0 ld+- - - - - -qvv0v yl/2F运动状态分析： 匀变速曲线运动（类平抛运动）1. 1.加速度加速度: :2.2.飞行时间飞行时间3.3.侧移距离侧移距离二、猜想与假设二、猜想与假设 假如你是汤姆生的坚定的支持者（假如你是汤姆生的坚定的支持者（fans)fans)，你应该用事实去验证汤姆生的观点，你应该怎你应该用事实去验证汤姆生的观点，你应该怎么做？么做？三、问题的分析与论证三、问题的分析与论证1 1、如何确定阴极射线的电性？、如何确定阴极射线的电性？验电器验电器电荷接收器电荷接收器A 当阴极当阴极A A产生的产生的射线进入大真空管射线进入大真空管D D时时, ,可以看到管壁上可以看到管壁上有荧光出现有荧光出现. . 当大真空管中当大真空管中加入磁场时加入磁场时, ,射线就射线就会偏转会偏转, ,被接收器接被接收器接收到收到经检验为经检验为负电荷负电荷汤姆生如何测定阴极射线的电荷汤姆生如何测定阴极射线的电荷 2 2、如何确定阴极射线是粒子？如何确定阴极射线是粒子？（1）磁偏转）磁偏转（2 2）电偏转）电偏转实验装置实验装置: :电源电源, , 阴极射线管阴极射线管, ,磁铁磁铁现象现象: :1.1.阴极射线使荧光屏发光（特点）阴极射线使荧光屏发光（特点） 2.2.当加入磁场后射线偏转当加入磁场后射线偏转3 3、怎样确定这种粒子是比原子更小的粒、怎样确定这种粒子是比原子更小的粒子？子？比大小比大小与谁比？与谁比？比什么？比什么？（1）比体积）比体积测直径？测直径？（2）测质量）测质量称一称？称一称？以上测量直径和质量的做法可行吗？还以上测量直径和质量的做法可行吗？还有其它的方法解决这个问题吗？有其它的方法解决这个问题吗？ 让带电粒子垂直射入匀强磁场，如果仅受磁场力作用，将让带电粒子垂直射入匀强磁场，如果仅受磁场力作用，将做匀速圆周运动，洛仑兹力提供向心力：做匀速圆周运动，洛仑兹力提供向心力：汤姆生测定出粒子的荷质比（定量）汤姆生测定出粒子的荷质比（定量）请大家看书，看看科学家是如何解决这请大家看书，看看科学家是如何解决这个问题的？得到了什么结论？个问题的？得到了什么结论？设平行板设平行板MNMN之间的距离为之间的距离为h,h,板的水平长度为板的水平长度为d,d,首先使阴极仅受首先使阴极仅受电场作用并达到最大偏转电场作用并达到最大偏转, ,测得此时的场强测得此时的场强E,E,随后保持随后保持E E不变不变, ,外外加磁场使射线恢复水平不再偏转加磁场使射线恢复水平不再偏转, ,测得此时的磁场的强度测得此时的磁场的强度B B1 1、证明粒子的初速率、证明粒子的初速率V V为：为：2 2、证明射线粒子荷质比的表达式为：、证明射线粒子荷质比的表达式为：hd讨论与交流讨论与交流证明证明：（：（1 1）当平行板当平行板M M、N N间外加磁场使射线间外加磁场使射线粒子恢复水平，则有粒子恢复水平，则有（2 2）当射线粒子只受电场力时）当射线粒子只受电场力时, ,做抛体运动做抛体运动竖直方向：竖直方向：水平方向水平方向：实验结果：荷质比约为氢粒子的实验结果：荷质比约为氢粒子的20002000倍倍进一步分析试验结果两种可能进一步分析试验结果两种可能：（1 1）带电粒子的电荷很大带电粒子的电荷很大（2 2）带电粒子的质量很小）带电粒子的质量很小后来，后来，汤姆生直接测量出粒子的电荷，发现该汤姆生直接测量出粒子的电荷，发现该粒子的电荷与粒子的电荷与氢离子氢离子的电荷大小基本上相同的电荷大小基本上相同交流与讨论交流与讨论 1 1、为什么要把这种粒子和氢离子去比较？、为什么要把这种粒子和氢离子去比较？ 2 2、为什么说它是比氢离子更小的物质粒子？、为什么说它是比氢离子更小的物质粒子？ 汤姆生对射线粒子的普遍性的研究汤姆生对射线粒子的普遍性的研究进一步拓展研究对象：进一步拓展研究对象：汤姆生发现，汤姆生发现，对于不同的对于不同的放电气体放电气体，或者用不同的，或者用不同的金属材料制作电极金属材料制作电极，都测得，都测得相同的荷相同的荷质比质比，随后又发现在气体电离和电光，随后又发现在气体电离和电光效应等现象中，可从不同物体中击出效应等现象中，可从不同物体中击出这种带电粒子，这表明这种带电粒子，这表明它是构成各种它是构成各种物体的共同成分。物体的共同成分。汤姆生完全确认了汤姆生完全确认了电子电子的存在的存在，电子是构成电子是构成物质的基本粒子，是比原子更小的粒子，原物质的基本粒子，是比原子更小的粒子，原子是可以再分的。子是可以再分的。四、得出的结论四、得出的结论 19101910年美国科学家密立根又精确地测定了年美国科学家密立根又精确地测定了电子的电量：电子的电量： e=1.6022e=1.602210101919 C C 根据荷质比，可以精确地计算出电子的质根据荷质比，可以精确地计算出电子的质量为：量为： m=9.1094m=9.109410103131 kg kg 由于发现电子的杰出贡献，汤姆生在由于发现电子的杰出贡献，汤姆生在19061906年获得诺贝尔物理学奖年获得诺贝尔物理学奖。电子的发现打破了传电子的发现打破了传统的统的“原子不可分原子不可分”的观念，使人类对自然世的观念，使人类对自然世界的认识又向前迈进了一步。界的认识又向前迈进了一步。1 1、关于阴极射线的本质，说法对的是（、关于阴极射线的本质，说法对的是（ ）A A、阴极射线的本质是氢原子、阴极射线的本质是氢原子B B、阴极射线的本质是电磁波、阴极射线的本质是电磁波C C、阴极射线的本质是电子、阴极射线的本质是电子D D、阴极射线的本质是、阴极射线的本质是X X射线射线C C课堂练习课堂练习2 2、 如图如图, ,为密立根测量电量实验的示意图为密立根测量电量实验的示意图, ,油滴油滴从喷雾器喷出后从喷雾器喷出后, ,落到两平行板间落到两平行板间, ,油滴由于摩油滴由于摩擦而带电擦而带电, ,调节两板间的电压调节两板间的电压, ,可使油滴悬浮可使油滴悬浮. .通通过显微镜观察到某个半径过显微镜观察到某个半径r=1.6r=1.61010-4-4cmcm的油滴的油滴恰静止在电场中恰静止在电场中, , 此时两金属板间匀强电场此时两金属板间匀强电场E=1.9E=1.910105 5N/C. N/C. 已知油滴的密度为已知油滴的密度为=0.85=0.8510103 3kg/mkg/m3 3. .求：该油滴所带的电荷量求：该油滴所带的电荷量是元电荷的多少倍？是元电荷的多少倍？E喷雾器喷雾器显微镜显微镜18971897年年, ,汤姆生在研究阴极射线汤姆生在研究阴极射线: :1.1.测出了阴极射线的电性测出了阴极射线的电性2.2. 测出了它的荷质比测出了它的荷质比3.3.直接测出粒子的电荷量直接测出粒子的电荷量4.4.发现用不同的金属做电极所有的射线一样的性质发现用不同的金属做电极所有的射线一样的性质. .课堂小结课堂小结结论结论：确认了：确认了电子电子的存在，电子是构成物质的基的存在，电子是构成物质的基本粒子本粒子，是比原子更小的粒子，原子是可以再分是比原子更小的粒子，原子是可以再分的。的。