魯科版 (2019)選擇性必修 第三冊(cè)第4章 原子結(jié)構(gòu)第1節(jié) 電子的發(fā)現(xiàn)與湯姆孫原子模型評(píng)課課件ppt

這是一份魯科版 (2019)選擇性必修 第三冊(cè)第4章 原子結(jié)構(gòu)第1節(jié) 電子的發(fā)現(xiàn)與湯姆孫原子模型評(píng)課課件ppt，共20頁(yè)。PPT課件主要包含了引入新課，物質(zhì)結(jié)構(gòu)的早期探究，電子的發(fā)現(xiàn)，湯姆孫的探究，電子的電荷及相關(guān)常量，思考與討論，湯姆孫的原子模型，微觀世界的三大發(fā)現(xiàn)，典型例題等內(nèi)容，歡迎下載使用。
每當(dāng)夜幕降臨，遠(yuǎn)遠(yuǎn)近近的燈光漸次亮起，與天空中閃爍的繁星交相輝映，匯成一幅璀璨的畫(huà)面。在節(jié)假日和重大慶?；顒?dòng)的夜晚，城市更是被燈光裝點(diǎn)得熱烈而莊重。 在欣賞這美麗的燈光時(shí)，同學(xué)們可曾意識(shí)到，這里發(fā)光的多是通電后的氣體？ 若想了解其中的奧秘，讓我們從原子結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)入手吧。
人們很早就在探索構(gòu)成物質(zhì)的最小微粒。 大約在17世紀(jì)中葉，人們開(kāi)始通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)了解物質(zhì)的結(jié)構(gòu)。19世紀(jì)初，道爾頓提出了原子論，認(rèn)為原子是元素的最小單元。意大利化學(xué)家阿伏伽德羅提出分子假說(shuō)，指出分子可以由多個(gè)相同的原子組成。
可見(jiàn)，19世紀(jì)初期形成的分子—原子論認(rèn)為，在物質(zhì)的結(jié)構(gòu)中存在著分子、原子這樣的層次。宏觀物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)決定于分子，而分子則由原子構(gòu)成。原子是構(gòu)成物質(zhì)的不可再分割的最小顆粒，它既不能創(chuàng)生，也不能消滅。 原子真的不可再分了嗎？
一、陰極射線1. 實(shí)驗(yàn)裝置： 如圖，真空玻璃管中K是金屬板制成的陰極，A是金屬環(huán)制成的陽(yáng)極；把它們分別連接在感應(yīng)圈的負(fù)極和正極上。管中十字狀物體是一個(gè)金屬片。接通電源后，感應(yīng)圈產(chǎn)生的近萬(wàn)伏的高電壓加在兩個(gè)電極之間。
玻璃管壁上的熒光及陰影
2. 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：觀察到玻璃壁上出現(xiàn)淡淡的熒光及管中物體在玻璃壁上的影。
19世紀(jì)末，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了電子，從而認(rèn)識(shí)到：原子是可以分割的，是由更小的微粒組成的。
3. 陰極射線：1876年，德國(guó)物理學(xué)家戈德斯坦認(rèn)為管壁上的熒光是由于玻璃受到陰極發(fā)出的某種射線的撞擊而引起的，并把這種射線命名為陰極射線。
19世紀(jì)后期，對(duì)陰極射線的本質(zhì)的認(rèn)識(shí)有兩種觀點(diǎn)。一種觀點(diǎn)認(rèn)為陰極射線像 X 射線一樣是電磁輻射，另一種觀點(diǎn)認(rèn)為陰極射線是帶電微粒，兩種觀點(diǎn)相持不下。為了找到有利于自己的證據(jù)，雙方都做了很多實(shí)驗(yàn)。
英國(guó)物理學(xué)家湯姆孫認(rèn)為陰極射線是帶電粒子流。為了證實(shí)這點(diǎn)，從1890年起他進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)研究。下圖是他當(dāng)時(shí)使用的氣體放電管的示意圖。在密封的玻璃管內(nèi)裝上電極并充入氣體，就構(gòu)成了一個(gè)放電管。由陰極K發(fā)出的帶電粒子通過(guò)小孔A、B形成一束細(xì)細(xì)的射線。它穿過(guò)兩片平行的金屬板D?、D?之間的空間，到達(dá)右端帶有標(biāo)尺的熒光屏上。通過(guò)射線產(chǎn)生的熒光的位置，可以研究射線的徑跡。
（2） 撤去電場(chǎng)，保留磁場(chǎng)，讓粒子單純地在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，由洛倫茲力提供向心力， 即 ，根據(jù)軌跡偏轉(zhuǎn)情況，由幾何知識(shí)求出其運(yùn)動(dòng)半徑 r。
2. 利用電偏轉(zhuǎn)測(cè)量
(2) 換用不同材料的陰極做實(shí)驗(yàn)，所得比荷的數(shù)值都相同。證明這種粒子是構(gòu)成各 種物質(zhì)的共有成分。
(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)射同樣的帶電粒子——電子。由此可見(jiàn)，電子 是原子的組成部分，是比原子更基本的物質(zhì)單元。
(1) 讓陰極射線分別通過(guò)電場(chǎng)和磁場(chǎng)，根據(jù)偏轉(zhuǎn)情況，證明它是帶負(fù)電的粒子流 并測(cè)定了它的比荷。
1. 精確測(cè)定了電子的電荷。
3. 電子的有關(guān)常量
密立根（美國(guó)科學(xué)家）的“油滴實(shí)驗(yàn)”
2. 電荷是量子化的。（任何帶電體的電荷只能是 e 的整數(shù)倍）
1.602×10-19 C
9.1×10-31 kg
電子的發(fā)現(xiàn)使人們認(rèn)識(shí)到原子不是組成物質(zhì)的最小微粒，原子本身也具有結(jié)構(gòu)。通常情況下，物質(zhì)是不帶電的，因此，原子應(yīng)該是電中性的。然而，既然電子是帶負(fù)電的，質(zhì)量又很小，那么，原子中一定還有帶正電的部分，它具有大部分的原子質(zhì)量。 原子中帶正電的部分以及帶負(fù)電的電子可能是如何分布的呢？
湯姆孫于1898年提出了原子模型，他認(rèn)為原子是一個(gè) 球體，正電荷 彌漫性地均勻分布在整個(gè)球體內(nèi)，電子 鑲嵌在球中。
湯姆孫的原子模型如圖，小圓點(diǎn)代表 正電荷，大圓點(diǎn)代表 電子。湯姆孫的原子模型被稱為西瓜模型或棗糕模型，該模型能解釋一些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，但后來(lái)被 α 粒子散射 實(shí)驗(yàn)否定了。
19世紀(jì)末，倫琴發(fā)現(xiàn) X 射線；法國(guó)科學(xué)家貝可勒爾發(fā)現(xiàn)了天然放射現(xiàn)象；英國(guó)物理學(xué)家湯姆孫發(fā)現(xiàn)了陰極射線的本質(zhì)是電子。 X射線、放射性和電子的發(fā)現(xiàn)，揭開(kāi)了研究微觀世界的序幕，被稱為微觀世界的三大發(fā)現(xiàn)。
1. 思考判斷題(1) 英國(guó)物理學(xué)家湯姆孫認(rèn)為陰極射線是一種電磁輻射。( )(2) 組成陰極射線的粒子是電子。( )(3) 電子是原子的組成部分，電子電荷量可以取任意數(shù)值。( )
2. (多選)下面對(duì)陰極射線的認(rèn)識(shí)正確的是A. 陰極射線是由陰極發(fā)出的粒子撞擊玻璃管壁上的熒光粉而產(chǎn)生的B. 只要陰陽(yáng)兩極間加有電壓，就會(huì)有陰極射線產(chǎn)生C. 陰極射線是真空玻璃管內(nèi)由陰極發(fā)出的射線D. 陰陽(yáng)兩極間加有高壓時(shí)，電場(chǎng)很強(qiáng)，陰極中的電子受到很強(qiáng)的庫(kù)侖力作用而脫 離陰極
解析：　陰極射線是真空玻璃管內(nèi)由陰極直接發(fā)出的射線，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤，C正確；只有當(dāng)兩極間有高壓且陰極接電源負(fù)極時(shí)，陰極中的電子才會(huì)受到足夠大的庫(kù)侖力作用而脫離陰極成為陰極射線，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤，D正確。 答案　CD
3. 在湯姆孫測(cè)陰極射線比荷的實(shí)驗(yàn)中，采用了如圖所示的陰極射線管，從C 出來(lái)的陰極射線經(jīng)過(guò)A、B 間的電場(chǎng)加速后，水平射入長(zhǎng)度為L(zhǎng) 的D、G 平行板間，接著在熒光屏F 中心出現(xiàn)熒光斑。若在D、G 間加上方向向下、場(chǎng)強(qiáng)為E 的勻強(qiáng)電場(chǎng)，陰極射線將向上偏轉(zhuǎn)；如果再利用通電線圈在D、G 電場(chǎng)區(qū)加上一垂直紙面的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B 的勻強(qiáng)磁場(chǎng)(圖中未畫(huà))，熒光斑恰好回到熒光屏中心，接著再去掉電場(chǎng)，陰極射線向下偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)角為θ，試解決下列問(wèn)題：
(1) 說(shuō)明陰極射線的電性；(2) 說(shuō)明圖中磁場(chǎng)的方向；
解析：(1) 由于陰極射線向上偏轉(zhuǎn)，因此受電場(chǎng)力方向向上，又由于勻強(qiáng)電場(chǎng)方向向下，則電場(chǎng)力的方向與電場(chǎng)方向相反，所以陰極射線帶負(fù)電。
(2) 由于所加磁場(chǎng)使陰極射線受到向下的洛倫茲力，而與電場(chǎng)力平衡，由左手定則得磁場(chǎng)的方向垂直紙面向里。
(3) 根據(jù)L、E、B 和θ，求出陰極射線的比荷。
4. 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 的電場(chǎng)，出電場(chǎng)時(shí)打在屏上 P 點(diǎn)，經(jīng)測(cè)量O′P 為 X0，求電子的比荷。