4.1电子的发现与汤姆孙原子模型 学案(含答案)
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1、第第 1 1 节节 电子的发现与汤姆孙原子模型电子的发现与汤姆孙原子模型 核心素养 物理观念 科学思维 科学态度与责任 1.了解物质结构早期探究的 基本历程。 2.知道阴极射线是由电子组 成的,电子是原子的组成部 分。 3 了解汤姆孙的原子模型。 了解汤姆孙发现 电子的研究方法 及蕴含的科学思 想。 领会电子的发现 对揭示原子结构 的重大意义。 知识点一 物质结构的早期探究 1.古人对物质的认识 (1)我国古代的“五行说”认为万物是由金、木、水、火、土五种基本“元素” 组成的。 (2)古希腊的亚里士多德认为万物的本质是土、水、火、空气四种“元素”,天 体则由第五种“元素”“以太”构成。 (3)
2、古希腊哲学家德谟克利特等人建立了早期的原子论,认为宇宙间存在着一种 或多种微小的实体,即“原子”。 2.大约在 17 世纪中叶,人们开始通过实验来了解物质的结构 (1)1661 年,玻意耳以化学实验为基础建立了科学的元素论。 (2)19 世纪初,道尔顿提出了原子论,认为原子是元素的最小单元。 (3)1811 年,意大利化学家阿伏伽德罗提出了分子假说,指出分子可以由多个相 同的原子组成。 思考判断 (1)玻意耳认为万物的本质是土、水、火、空气四种元素的元素论。() (2)阿伏伽德罗提出分子可以由多个原子组成。() (3)19 世纪初期形成的原子论观点认为原子是构成物质的最小颗粒且不可分割。 ()
3、 “五行学说”是我国古代的一种物质观。 19 世纪初期形成的分子原子论认为,在物质的结构中存在着分子、原子这 样的层次,宏观物质的化学性质决定于分子,而分子则由原子组成。原子是构成 物质的不可再分割的最小颗粒,它既不能创生,也不能消灭。 知识点二 电子的发现和汤姆孙原子模型 1.电子的发现 (1)阴极射线:科学家在研究稀薄气体放电时发现,当玻璃管内的气体足够稀薄 时,阴极发出一种射线,这种射线能使玻璃管壁发出荧光,这种射线称为阴极射 线。 (2)汤姆孙对阴极射线本质的探究 通过使阴极射线粒子受到的静电力和洛伦兹力平衡等方法, 确定了阴极射线粒 子的本质是带负电的粒子流,并确定了其速度,测量出了
4、这些粒子的比荷:q m E RB2。 用不同的金属分别制成阴极,实验测出的比荷大体相同,说明这种带电粒子是 组成各种物质的共同成分。 阴极射线粒子是电荷量大小与氢离子相同、而质量比氢离子小得多的粒子,他 把这种带电粒子称为电子。 2.汤姆孙的原子模型 汤姆孙认为,原子带正电的部分充斥整个原子,很小很轻的电子镶嵌在球体的某 些固定位置, 正像葡萄干嵌在面包中那样, 这就是原子的 “葡萄干面包”模型。 思考判断 (1)电子的发现,说明原子具有一定的结构。() (2)英国物理学家汤姆孙认为阴极射线是一种电磁辐射。() (3)电子的发现,是 19 世纪末的三大著名发现之一。() 我们看到的荧光并不是阴
5、极射线。 阴极射线实验装置 电子的发现说明原子具有一定的结构,揭开了认识原子结构的序幕。 汤姆孙原子模型示意图 核心要点 阴极射线的性质及特点 问题探究 如图所示,接通真空管(又称阴极射线管)的电源,将条形磁铁的一个磁极靠近射 线管,观察阴极射线是否偏转,向什么方向偏转;把另一个磁极靠近射线管,观 察射线的偏转情况。 你认为射线的偏转是什么原因造成的?你能通过射线偏转的 情况来确定射线粒子流携带的是哪种电荷吗? 答案 运动电荷在磁场中受到洛伦兹力。根据左手定则,结合磁场方向、粒子运 动方向,可以判断出射线粒子流携带的电荷是正电荷还是负电荷。 探究归纳 1.阴极射线实质是电子束。 2.阴极射线的
6、产生:玻璃管内的气体足够稀薄时,射线由阴极发出,它可使玻璃 管壁发出荧光。 3.阴极射线带电性质的判断方法 (1)阴极射线的本质是电子,在电场(或磁场)中所受电场力(或洛伦兹力)远大于所 受重力,故研究电场力(或洛伦兹力)对电子运动的影响时,一般不考虑重力的影 响。 (2)带电性质的判断方法 粒子在电场中运动如图甲所示。带电粒子受电场力作用运动方向发生改变(粒 子质量忽略不计)。带电粒子在不受其他力的作用时,若沿电场线方向偏转,则 粒子带正电;若逆着电场线方向偏转,则粒子带负电。 粒子在磁场中运动,如图乙所示。粒子将受到洛伦兹力作用 FqvB,洛伦兹 力方向始终与速度方向垂直,利用左手定则即可
7、判断粒子的电性。不考虑其他力 的作用, 如果粒子按图示方向进入磁场, 且做顺时针的圆周运动, 则粒子带正电; 若做逆时针的圆周运动,则粒子带负电。 甲 乙 经典示例 例 1 如图所示, 一玻璃管中有从左向右的阴极射线可能是电磁波或某种粒子流 形成的射线,若在其下方放一通电直导线 AB,射线发生如图所示的偏转,AB 中 的电流方向由 B 到 A,则该射线的本质为( ) A.电磁波 B.带正电的高速粒子流 C.带负电的高速粒子流 D.不带电的高速中性粒子流 解析 射线在电流形成的磁场中发生偏转, 即可确定该射线是由带电粒子构成的 粒子流。 根据安培定则可知, AB 上方的磁场是垂直纸面向里的。 粒
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