敲開原子的大門學(xué)案1

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1、§3.1敲開原子的大門【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1．知識(shí)與技能（1）了結(jié)湯姆生發(fā)現(xiàn)電子的歷史過程。（2）知道什么是陰極射線，了解他的實(shí)質(zhì)。（3）體會(huì)研究陰極射線的方法。2．過程與方法（1）通過對(duì)陰極射線的探索，知道利用已有的電磁學(xué)知識(shí)判斷未知粒子的電荷及荷質(zhì)比的方法。（2）通過討論與交流，培養(yǎng)靈活的遷移知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。3．情感態(tài)度與價(jià)值觀通過對(duì)電子發(fā)現(xiàn)歷史的學(xué)習(xí)，體會(huì)到科學(xué)是在不斷的失敗與成功中前進(jìn)的，并培養(yǎng)對(duì)未知世界濃厚的興趣。【學(xué)習(xí)重點(diǎn)】電子發(fā)現(xiàn)的方法和過程。通過實(shí)驗(yàn)說明陰極射線的存在，對(duì)陰極射線的一系列實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)了電子。電子的發(fā)現(xiàn)說明原

2、子不是組成物質(zhì)的最小微粒?！局R(shí)要點(diǎn)】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。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：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程。（2）粒

3、子說：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。2、湯姆孫的研究英國物理學(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C1C2后沿直線打在熒光屏A＇上。CC1C2lYA￠S+-+磁場(chǎng)（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

4、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)椋呵覄t：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

5、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)的這種粒子稱之為電子。電子的電荷量e＝1.60217733×10－19C第一次較為精確測(cè)量出電子電荷量的是美國物理學(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m＝9.1093897×10－31kg【問題探究】問題：是什么原因讓空氣分子變成帶電粒子的？帶電粒子從何而來的？氣體分子在高壓電場(chǎng)下可以發(fā)生電離，使本來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?！镜湫屠}】例：湯姆孫用測(cè)定粒子比荷

6、的方法發(fā)現(xiàn)了電子。聯(lián)系已學(xué)過的知識(shí)，完成課本“思考與討論"中比荷的表達(dá)式的推導(dǎo)。解：設(shè)陰極射線的電荷量為q,質(zhì)量為m，若射線沿水平方向前進(jìn)，則受力平衡即，所以…………①射線粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)的位移為②由（3.1.1）式得③由上三式得：所以【當(dāng)堂反饋】1、一直以來人們都認(rèn)為_____________是構(gòu)成物質(zhì)的最小粒子，直到1897年物理學(xué)家____________發(fā)現(xiàn)了帶_________電的____________，從此打破了原子不可再分的神話。2、陰極射線帶_________電，它實(shí)際上就是____________________。

7、3、盧瑟福通過__________________實(shí)驗(yàn)提出了著名的______________模型。4、原子是由帶_______電的___________和帶_______電和___________組成的。5、在物理學(xué)發(fā)展史上，有一些定律或規(guī)律的發(fā)現(xiàn)，首先是通過推理論證建立理論，然后再由實(shí)驗(yàn)加以驗(yàn)證，下列敘述內(nèi)容符合上述情況的是()A．牛頓發(fā)現(xiàn)了萬有引力，經(jīng)過一段時(shí)間后卡文迪許用實(shí)驗(yàn)方法測(cè)出引力常量的數(shù)值，從而驗(yàn)證了萬有引力定律B．愛因斯坦提出了量子理論，后來普朗克用光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)提出了光子說C．麥克斯韋提出電磁場(chǎng)理論并預(yù)言電磁波的存在，后

8、來由赫茲用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在D．湯姆生提出原子的核式結(jié)構(gòu)學(xué)說，后來由盧瑟福用α粒子散射實(shí)驗(yàn)給予了驗(yàn)證6、關(guān)于α粒子散射實(shí)驗(yàn)，下列說法正確的是()A．絕大多數(shù)α粒子經(jīng)過金箔后，發(fā)生了角度不太