（全國(guó)通用版）2018-2019高中物理 第十八章 原子結(jié)構(gòu) 第1節(jié) 電子的發(fā)現(xiàn)課件 新人教版選修3-5.ppt

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第十八章 原子結(jié)構(gòu) 情景切入 世界是物質(zhì)的 物質(zhì)是絢麗多彩的 火紅的太陽(yáng) 蔚藍(lán)的大海 還有一些物質(zhì)是肉眼無(wú)法感知到的 物質(zhì)是有結(jié)構(gòu)的 組成物質(zhì)的原子可以再分嗎 它有什么樣的結(jié)構(gòu)呢 道爾頓 湯姆孫 盧瑟福 玻爾等物理學(xué)家心目中的原子是什么樣的呢 學(xué)了本章內(nèi)容 你就能回答以上問(wèn)題了 知識(shí)導(dǎo)航 本章內(nèi)容以人們認(rèn)識(shí)微觀世界的過(guò)程為線索 介紹了歷史上著名的實(shí)驗(yàn)及根據(jù)實(shí)驗(yàn)得出的關(guān)于電子的發(fā)現(xiàn) 原子結(jié)構(gòu) 原子光譜和激光的產(chǎn)生的基礎(chǔ)知識(shí) 本章內(nèi)容可分為二個(gè)單元 第一單元 第1 2節(jié) 主要介紹了電子及原子結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn) 發(fā)展過(guò)程 第二單元 第3 4節(jié) 主要講了氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律及玻爾理論 本章的重點(diǎn)是原子的核式結(jié)構(gòu)及氫原子的能級(jí)躍遷 本章的難點(diǎn)是人類研究微觀世界的方法 原子的能級(jí)躍遷 學(xué)法指導(dǎo) 1 學(xué)習(xí)本章時(shí)要注意沿著歷史的足跡 了解和認(rèn)識(shí)人類發(fā)現(xiàn)電子 原子結(jié)構(gòu)探索的過(guò)程 體會(huì)科學(xué)家研究問(wèn)題的方法精髓 大膽猜想 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)的科學(xué)思維方法 了解原子結(jié)構(gòu)理論在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中的應(yīng)用 2 要理解 粒子散射實(shí)驗(yàn) 對(duì) 粒子散射實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)裝置 怎樣觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象都要十分清楚 可采用逆向思維 結(jié)合原子的核式結(jié)構(gòu)模型來(lái)加深理解實(shí)驗(yàn)中絕大多數(shù) 粒子不發(fā)生偏轉(zhuǎn) 少數(shù) 粒子發(fā)生較大角度偏轉(zhuǎn) 極少數(shù) 粒子偏轉(zhuǎn)角度超過(guò)90 的原因 3 盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)模型與玻爾原子模型是兩個(gè)重要的原子模型 知識(shí)它們的相同點(diǎn)在于帶正電的核處在圓心上 電子繞核做經(jīng)典的圓周運(yùn)動(dòng) 不同點(diǎn)是玻爾引入了量子化 認(rèn)為電子的軌道半徑和能量值是不連續(xù)的 4 結(jié)合能級(jí)圖深刻理解氫原子能級(jí)躍遷問(wèn)題 知道原子躍遷的條件是光子能量符合兩個(gè)軌道之間的能量差 知道電離是一種特殊的躍遷 會(huì)結(jié)合能級(jí)圖計(jì)算氫原子躍遷時(shí)釋放或吸收光子的頻率 第一節(jié)電子的發(fā)現(xiàn) 學(xué)習(xí)目標(biāo) 知識(shí)導(dǎo)圖 課前預(yù)習(xí) 1 演示實(shí)驗(yàn)如圖所示 真空玻璃管中K是金屬板制成的 接感應(yīng)線圈的負(fù)極 A是金屬環(huán)制成的 接感應(yīng)線圈的正極 接通電源后 感應(yīng)線圈產(chǎn)生的 的高電壓加在兩個(gè)電極之間 可觀察管端玻璃壁上亮度的變化 知識(shí)點(diǎn)1 陰極射線 陰極 陽(yáng)極 近萬(wàn)伏 2 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象德國(guó)物理學(xué)家普呂克爾在類似的實(shí)驗(yàn)中看到玻璃壁上 及管中物體在玻璃壁上的 3 陰極射線熒光是由于玻璃受到 發(fā)出的某種射線的撞擊而引起的 這種射線被命名為 淡淡的熒光 影 陰極 陰極射線 1 湯姆孫的探究方法 1 讓陰極射線分別通過(guò)電場(chǎng)或磁場(chǎng) 根據(jù)偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象 證明它是 的粒子流并求出了其比荷 2 換用不同的陰極做實(shí)驗(yàn) 所得 的數(shù)值都相同 是氫離子比荷的近 倍 證明這種粒子是構(gòu)成各種物質(zhì)的共同成分 3 進(jìn)一步研究新現(xiàn)象 不論是由于正離子的轟擊 紫外光的照射 金屬受熱還是放射性物質(zhì)的自發(fā)輻射 都能發(fā)射同樣的 電子 由此可見(jiàn) 電子是原子的 是比原子更 的物質(zhì)單元 知識(shí)點(diǎn)2 電子的發(fā)現(xiàn) 帶負(fù)電 比荷 兩千 帶電粒子 組成部分 基本 電子電荷量 量子化 1 602 10 19 9 1 10 31 1836 4 電子發(fā)現(xiàn)的重大意義電子是人類發(fā)現(xiàn)的第一個(gè)比原子小的粒子 電子的發(fā)現(xiàn) 打破了原子 的傳統(tǒng)觀念 使人們認(rèn)識(shí)到原子不是組成物質(zhì)的 微粒 原子本身也有內(nèi)部 從此 原子物理學(xué)飛速發(fā)展 人們對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)進(jìn)入了一個(gè)新時(shí)代 不可再分 最小 結(jié)構(gòu) 判一判 1 陰極射線本質(zhì)是氫原子 2 陰極射線本質(zhì)是電磁波 3 物體的帶電荷量可以是任意值 4 物體帶電荷量的最小值為1 6 10 19C 5 陰極射線在真空中沿直線傳播 選一選 多選 1897年英國(guó)物理學(xué)家湯姆孫發(fā)現(xiàn)了電子并被稱為 電子之父 下列關(guān)于電子的說(shuō)法正確的是 A 湯姆孫通過(guò)陰極射線在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)得出了陰極射線是帶負(fù)電的粒子的結(jié)論 并求出了陰極射線的比荷B 湯姆孫通過(guò)光電效應(yīng)的研究 發(fā)現(xiàn)了電子C 電子的質(zhì)量是質(zhì)子質(zhì)量的1836倍D 湯姆孫通過(guò)對(duì)不同材料做陰極發(fā)出的射線研究 并研究光電效應(yīng)等現(xiàn)象 說(shuō)明電子是原子的組成部分 是比原子更小的基本的物質(zhì)單元解析 湯姆孫和他的學(xué)生測(cè)出陰極射線的電荷及比荷 AD 想一想 如圖所示為湯姆孫的氣體放電管 1 在金屬板D1 D2之間加上如圖所示的電場(chǎng)時(shí) 發(fā)現(xiàn)陰極射線向下偏轉(zhuǎn) 說(shuō)明它帶什么性質(zhì)的電荷 2 在金屬板D1 D2之間單獨(dú)加哪個(gè)方向的磁場(chǎng) 可以讓陰極射線向上偏轉(zhuǎn) 答案 1 帶負(fù)電 2 垂直紙面向外 解析 1 陰極射線在電場(chǎng)中向下偏轉(zhuǎn) 說(shuō)明射線帶負(fù)電 2 要使帶負(fù)電的陰極射線向上偏轉(zhuǎn) 根據(jù)左手定則可知 需加垂直紙面向外的磁場(chǎng) 課內(nèi)探究 在如圖所示的演示實(shí)驗(yàn)中 K和A之間加上近萬(wàn)伏的高電壓后 玻璃管壁上觀察到什么現(xiàn)象 該現(xiàn)象說(shuō)明了什么問(wèn)題 提示 玻璃管壁上觀察到淡淡的熒光及管中物體在玻璃管壁上的影 這說(shuō)明陰極能夠發(fā)出某種射線 并且撞擊玻璃引起熒光 探究一對(duì)陰極射線的理解 1 現(xiàn)象 真空玻璃管兩極加上高電壓 玻璃管壁上發(fā)出熒光及管中物體在玻璃壁上的影 2 命名 德國(guó)物理學(xué)家戈德斯坦將陰極發(fā)出的射線命名為陰極射線 3 猜想 1 陰極射線是一種電磁輻射 2 陰極射線是帶電微粒 4 驗(yàn)證 英國(guó)物理學(xué)家湯姆孫讓陰極射線在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn) 發(fā)現(xiàn)陰極射線帶負(fù)電并測(cè)出了粒子的比荷 從而發(fā)現(xiàn)了電子 5 實(shí)驗(yàn) 密立根通過(guò) 油滴實(shí)驗(yàn) 精確測(cè)定了電子的電荷量和電子的質(zhì)量 單選 如圖所示 在陰極射線管正上方平行放一通有強(qiáng)電流的長(zhǎng)直導(dǎo)線 則陰極射線將 A 向紙內(nèi)偏轉(zhuǎn)B 向紙外偏轉(zhuǎn)C 向下偏轉(zhuǎn)D 向上偏轉(zhuǎn)解題指導(dǎo) 陰極射線的本質(zhì)是電子流 解析 通電直導(dǎo)線的電流方向向左 由安培定則可判斷導(dǎo)線下方的磁場(chǎng)垂直于紙面向外 組成陰極射線的粒子是電子 電子向右運(yùn)動(dòng) 由左手定則可知電子向上偏轉(zhuǎn) 故選D 典例1 D 對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練1 關(guān)于陰極射線 下列說(shuō)法正確的是 A 陰極射線就是稀薄氣體導(dǎo)電時(shí)的輝光放電現(xiàn)象B 陰極射線是在真空管內(nèi)由正極放出的電子流C 陰極射線是由德國(guó)物理學(xué)家戈德斯坦命名的D 陰極射線就是X射線解析 陰極射線是在真空管中由負(fù)極發(fā)出的電子流 故A B錯(cuò)誤 最早由德國(guó)物理學(xué)家戈德斯坦在1876年提出并命名為陰極射線 故C正確 陰極射線本質(zhì)是電子流 故D錯(cuò)誤 C 帶電粒子的比荷有哪些測(cè)定方法 提示 兩種方法 電偏轉(zhuǎn) 磁偏轉(zhuǎn) 探究二電子比荷的測(cè)定方法 如圖所示 是對(duì)光電管產(chǎn)生的光電子進(jìn)行荷質(zhì)比測(cè)定的原理圖 兩塊平行金屬板間距為d 其中N為鋅板 受紫外光照射后將激發(fā)出沿不同方向運(yùn)動(dòng)的光電子 開(kāi)關(guān)S閉合 電流表A有讀數(shù) 若調(diào)節(jié)變阻器R 逐漸增大極板間的電壓 A表讀數(shù)逐漸減小 當(dāng)電壓表示數(shù)為U時(shí) A表讀數(shù)恰好為零 斷開(kāi)S 在MN間加上垂直紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng) 當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B時(shí) A表讀數(shù)也恰好為零 求光電子的比荷e m的表達(dá)式 典例2 對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練2 如圖所示 電子以初速度v0從O點(diǎn)進(jìn)入長(zhǎng)為l 板間距離為d 電勢(shì)差為U的平行板電容器中 出電場(chǎng)時(shí)打在屏上P點(diǎn) 經(jīng)測(cè)量O P距離為Y0 求電子的比荷 素養(yǎng)提升 1 電子的電荷量1910年美國(guó)物理學(xué)家密立根通過(guò)著名的 油滴實(shí)驗(yàn) 簡(jiǎn)練精確地測(cè)定了電子的電量 電子電荷的現(xiàn)代值為e 1 602 10 19C 2 電子電荷量的測(cè)定 1 密立根實(shí)驗(yàn)的原理 電子電荷量的測(cè)定 a 如圖所示 兩塊平行放置的水平金屬板A B與電源相連接 使A板帶正電 B板帶負(fù)電 從噴霧器噴嘴噴出的小油滴經(jīng)上面的金屬板中間的小孔 落到兩板之間的勻強(qiáng)電場(chǎng)中 案例 其次實(shí)驗(yàn)得q的測(cè)量值見(jiàn)下表 單位 10 19C 分析這些數(shù)據(jù)可知 解析 mg Eq 0 mg kv 0 解得q kv E 油滴的帶電荷量是1 6 10 19C的整數(shù)倍 故電荷的最小電荷量為1 6 10 19C 油滴的帶電荷量是1 6 10 19C的整數(shù)倍 故電荷的最小電荷量為1 6 10 19C