2019-2020年高中物理 2.1 電子教案 教科版選修3-5三維教學(xué)目標(biāo)1、知識(shí)與技能（1）了解陰極射線及電子發(fā)現(xiàn)的過(guò)程；（2）知道湯姆孫研究陰極射線發(fā)現(xiàn)電子的實(shí)驗(yàn)及理論推導(dǎo)。2、過(guò)程與方法：培養(yǎng)學(xué)生對(duì)問(wèn)題的分析和解決能力，初步了解原子不是最小不可分割的粒子。3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀：理解人類(lèi)對(duì)原子的認(rèn)識(shí)和研究經(jīng)歷了一個(gè)十分漫長(zhǎng)的過(guò)程，這一過(guò)程也是辯證發(fā)展的過(guò)程，根據(jù)事實(shí)建立學(xué)說(shuō)，發(fā)展學(xué)說(shuō)，或是決定學(xué)說(shuō)的取舍，發(fā)現(xiàn)新的事實(shí)，再建立新的學(xué)說(shuō)。人類(lèi)就是這樣通過(guò)光的行為，經(jīng)過(guò)分析和研究，逐漸認(rèn)識(shí)原子的。教學(xué)重點(diǎn)：陰極射線的研究。教學(xué)難點(diǎn)：湯姆孫發(fā)現(xiàn)電子的理論推導(dǎo)。教學(xué)方法：實(shí)驗(yàn)演示和啟發(fā)式綜合教學(xué)法。教學(xué)用具：投影片，多媒體輔助教學(xué)設(shè)備。（一）引入新課 很早以來(lái)，人們一直認(rèn)為構(gòu)成物質(zhì)的最小粒子是原子，原子是一種不可再分割的粒子。這種認(rèn)識(shí)一直統(tǒng)治了人類(lèi)思想近兩千年。直到19世紀(jì)末，科學(xué)家對(duì)實(shí)驗(yàn)中的陰極射線深入研究時(shí)，發(fā)現(xiàn)了電子，使人類(lèi)對(duì)微觀世界有了新的認(rèn)識(shí)。電子的發(fā)現(xiàn)是19世紀(jì)末、20世紀(jì)初物理學(xué)三大發(fā)現(xiàn)之一。（二）進(jìn)行新課1、陰極射線 氣體分子在高壓電場(chǎng)下可以發(fā)生電離，使本來(lái)不帶電的空氣分子變成具有等量正、負(fù)電荷的帶電粒子，使不導(dǎo)電的空氣變成導(dǎo)體。問(wèn)題：是什么原因讓空氣分子變成帶電粒子的？帶電粒子從何而來(lái)的？史料：科學(xué)家在研究氣體導(dǎo)電時(shí)發(fā)現(xiàn)了輝光放電現(xiàn)象。1858年德國(guó)物理學(xué)家普呂克爾較早發(fā)現(xiàn)了氣體導(dǎo)電時(shí)的輝光放電現(xiàn)象。德國(guó)物理學(xué)家戈德斯坦研究輝光放電現(xiàn)象時(shí)認(rèn)為這是從陰極發(fā)出的某種射線引起的。所以他把這種未知射線稱(chēng)之為陰極射線。對(duì)于陰極射線的本質(zhì)，有大量的科學(xué)家作出大量的科學(xué)研究，主要形成了兩種觀點(diǎn)。（1）電磁波說(shuō)：代表人物，赫茲。認(rèn)為這種射線的本質(zhì)是一種電磁波的傳播過(guò)程。（2）粒子說(shuō)：代表人物，湯姆孫。認(rèn)為這種射線的本質(zhì)是一種高速粒子流。思考：你能否設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行陰極射線的研究，能通過(guò)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象來(lái)說(shuō)明這種射線是一種電磁波還是一種高速粒子流。 如果出現(xiàn)什么樣的現(xiàn)象就可以認(rèn)為這是一種電磁波，如果出現(xiàn)其他什么樣的現(xiàn)象就可以認(rèn)為這是一種高速粒子流，并能否測(cè)定這是一種什么粒子。2、湯姆孫的研究CC1C2lYAS+-+磁場(chǎng) 英國(guó)物理學(xué)家湯姆孫在研究陰極射線時(shí)發(fā)現(xiàn)了電子。實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，從高壓電場(chǎng)的陰極發(fā)出的陰極射線，穿過(guò)C1C2后沿直線打在熒光屏A上。（1）當(dāng)在平行極板上加一如圖所示的電場(chǎng)，發(fā)現(xiàn)陰極射線打在熒光屏上的位置向下偏，則可判定，陰極射線帶有負(fù)電荷。（2）為使陰極射線不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，則請(qǐng)思考可在平行極板區(qū)域采取什么措施。 在平行極板區(qū)域加一磁場(chǎng)，且磁場(chǎng)方向必須垂直紙面向外。當(dāng)滿(mǎn)足條件： 時(shí)，則陰極射線不發(fā)生偏轉(zhuǎn)。則：（3）根據(jù)帶電的陰極射線在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)情況可知，其速度偏轉(zhuǎn)角為： xL螢?zāi)籇SSO電場(chǎng)EAy+-emy1y2+v0v又因?yàn)椋?且 則： 根據(jù)已知量，可求出陰極射線的比荷。思考：利用磁場(chǎng)使帶電的陰極射線發(fā)生偏轉(zhuǎn)，能否根據(jù)磁場(chǎng)的特點(diǎn)和帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律來(lái)計(jì)算陰極射線的比荷？ 湯姆孫發(fā)現(xiàn)，用不同材料的陰極和不同的方法做實(shí)驗(yàn)，所得比荷的數(shù)值是相等的。這說(shuō)明，這種粒子是構(gòu)成各種物質(zhì)的共有成分。并由實(shí)驗(yàn)測(cè)得的陰極射線粒子的比荷是氫離子比荷的近兩千倍。若這種粒子的電荷量與氫離子的電荷量機(jī)同，則其質(zhì)量約為氫離子質(zhì)量的近兩千分之一。湯姆孫后續(xù)的實(shí)驗(yàn)粗略測(cè)出了這種粒子的電荷量確實(shí)與氫離子的電荷量差別不大，證明了湯姆孫的猜測(cè)是正確的。湯姆生把新發(fā)現(xiàn)的這種粒子稱(chēng)之為電子。電子的電荷量 e1.602177331019C第一次較為精確測(cè)量出電子電荷量的是美國(guó)物理學(xué)家密立根利用油滴實(shí)驗(yàn)測(cè)量出的。密立根通過(guò)實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)，電荷具有量子化的特征。即任何電荷只能是e的整數(shù)倍。電子的質(zhì)量 m9.10938971031kg課堂例題例題1：一只陰極射線管，左側(cè)不斷有電子射出，若在管的正下方，放一通電直導(dǎo)線AB時(shí)，發(fā)現(xiàn)射線徑跡向下偏，則：（ ）ABA導(dǎo)線中的電流由A流向BB導(dǎo)線中的電流由B流向AC若要使電子束的徑跡往上偏，可以通過(guò)改變AB中的電流方向來(lái)實(shí)現(xiàn)D電子束的徑跡與AB中的電流方向無(wú)關(guān)例題2：有一電子（電荷量為e）經(jīng)電壓為U0的電場(chǎng)加速后，進(jìn)入兩塊間距為d，電壓為U的平行金屬板間，若電子從兩板正中間垂直電場(chǎng)方向射入，且正好能穿過(guò)電場(chǎng)，求：（1）金屬板AB的長(zhǎng)度ABU0v0+（2）電子穿出電場(chǎng)時(shí)的動(dòng)能