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思考与讨论 根据带电粒子在电场、磁场中的运动规律，哪些
方法可以判断运动的带电粒子所带电荷的正负号 ?
答 带电粒子垂直于电场线或磁感线进入电场 （磁场），根据它们在场区内运动的偏转情况 进行判定。
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二、电子的发现
英国物理学家 汤姆孙认为阴极
射线是带电粒子流。为了证实这点， 从1890年起他进行了一系列实验研
究。
?+ 汤姆孙的气体放_电? 管的示意图
D1
p3
_
p1
k AB
D2
P2
?
①K产生阴极射线； +
②A、B形成一束细细射线； ③D1、D2之间加电场或磁场检测阴极射线是否带电和带电
性质；
④荧光屏显示阴极射线到达的位置，对阴极射线的偏转做 8
定量的测定。
思考与讨论
带电粒子的电荷量与其量之比一比荷q/m ，是一个重要的 物理量。根据带电粒子在电场和磁场中受力的情况，可以得出 它的比荷。假设你是当年“阴极射线是带电微粒”观点的支持者 ，请你依照下面的提示，思考计算阴极射线微粒的比荷的方法。
me ? 9.1094 ? 10?31 kg
质子质量与电子质量的比值 :
mp/me=183 6
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科学足迹
可不学习这张ppt
电子发现的前夜
从普吕克尔首次观察到阴极射线到汤姆孙确认电子的存在， 其间经历了近40年，这期间对阴板射线的研究并未间断，甚至有 人也测出了组成阴极射线微粒的比荷，但是谁都不敢承认还有比 原子更小的粒子，因而错过了发现电子的良机。
电磁波的发现者赫兹是“阴极射线是电磁波”观点的支持者。
他也曾在阴极射线管中施加垂直于阴极射线的电场，但是没有看 到偏转。因此，他认为阴极射线是不带电的。其实这是由于管中 真空度不高造成的。汤姆孙在重复赫兹的这个实验时，起初也看 不到偏转。后经仔细分析，发现了问题，于是改善真空条件，终 于如愿以偿。
赫兹和他的学生还观察到，阴极射线微粒比原子还小。但是 他们不相信。。。
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思考与讨论
电子的发现使人们认识到原子不是组成物质的最小微粒，原 子本身也具有结构。通常情况下，物质是不带电的，因此，原子 应该是电中性的。然而，既然电子是带负电的、质量又很小，那 么，原子中一定还有带正电的部分，它具有大部分的原子质量。
原子中带正电的部分以及带负电的电子可能是如何分布的?
下节课，再讲！
两块金属板之间的区域再施加一个大小合适、方向垂直于纸面的
磁场。这个磁场B应该向纸外还是向纸内?写出此时每个阴板射线
微粒(质量为m、速度为v)受到的洛伦兹力和库仑力。两个力之间
应该有什么关系?
屏
幕
?
mq
?0
P1
?
P2
垂直纸面向外
当满足条件 q?B = qE 时，阴极射线不发生偏转。
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思考与讨论
3、根据以上关系求出阴极射线的速度的表达式。由于金
变形
屏 幕
q? v ? E m rB rB 12
电场和磁场中的 偏转
不同材料比荷的 数值是相等的
正离子的轰击 金属受热 紫外线的照射 放射性物质自发辐射
带负电的
物质的共 有成分
电子
阴极射线 热离子流 光电流 β射线
发射相同 的带电粒 子
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由此可见电子是原子的组成部分，是比原子 更基本的物质单元。
1、当图中金属板D1、D2之间未加电场时，射线不偏转、射在 上P1点。按照图示方向施加电场E之后，射线发生偏转并射到 屏上P2点。 由此推断，阴极射线带有什么性质的电荷?
+?
_
k AB
_? D1 D2
带
p3 p1
负
P2
电
?
+
同斥异吸
9
思考与讨论
2、为了抵消阴极射线的偏转，使它从 P2点回到P1，需要在
方向与射线运动方向垂直，阴极射线在 D1，D2之间有磁场的
区域会形成一个半径为r 的圆弧，使得阴极射线落在屏的 P3点 。此时，组成阴极射线的粒子做圆周运动的向心力是洛伦兹
力。
半径r可以通过P3点的位置及放电管的几何参数算出，同样按 己知量处理。 这些提示，原则上可以写出比荷的表达式了。
P3
?0
qvB ? m v2 r
电子
原子核
金属原子
阴极射线是带负电的电子流。
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电子电荷的精确测定是在 1909-1913 年间由密立根 通过著名的 “油滴实验” 做出的。电子电荷的现代值 为
e ? 1.6022 ? 10?19 C
密立根实验更重要的发现是 :电荷是量子化的 ，即 任何带电体的电荷只能是 e的整数倍。从实验测到的 比荷及e的数值，可以确定电子的质量为 :
电子
原子核
金属原子
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问题与练习解答：
1、汤姆孙是怎样发现电子的 ?
解： 汤姆逊根据阴极射线在 电场和磁场中的偏转现象 ， 确定了其本质是带负电的粒子流并求出了这种粒子的比 荷；
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演示
真空玻璃管中K是金属板制成的阴极，A是金属环制成的阳 极;把它们分别连接在感应圈的负极和正极上。管中十字状物体 是个金属片。接通电源时，感应圈产生的近万伏的高电压加在 两个电极之间，观察管端玻璃壁上亮度的变化。
实验现象：看到十字架的影子。 结论：说明有光照射。
4Leabharlann 一、阴极射线早在1858 年，德国物理学家普吕克尔就发现了 气体导电时的辉光放电现象。
1876年，德国物理学家戈德斯坦认为管壁上的荧光 是由于玻璃受到阴极发出的某种射线的撞击而引起的， 并把这种未知射线称之为 阴极射线。
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历史上的两种观点的辩论
电磁波说 代表人物，赫兹。认为这种射线 的本质是一种电磁波的传播过程。
粒子说 代表人物，J.J.汤姆孙。认为这种 射线的本质是一种高速粒子流。
属板D1、D2间的距离是已知的，两板间的电压是可测量的，所
以两板间的电场强度E是己知量。磁场由电流产生，磁感应强
度B可以由电流的大小算出，因此也按己知量处理。
屏
幕
L?
D
m q ?0
P1
?
y
P2
当满足条件 q?B = qE 时，阴极射线不发生偏转，
即?= E/B。
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思考与讨论
4、去掉D1、D2间的电场E，只保留磁场B。由于磁场
18.1电子的发现
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在欣赏这美丽的灯光时，你何曾意识到，这 里发光的多是通电后的气体？
2
很早以来，人们一直认为构成物质的最小粒子 是原子，原子是一种不可再分割的粒子。这种认识 一直统治了人类思想近两千年。 19 世纪末，在对 气体放电现象的研究中，科学家发现了电子。从而 得出：原子是可以分割的，是由更小的微粒组成的。 使人类对微观世界有了新的认识。电子的发现是 19 世纪末、 20世纪初物理学三大发现之一。