上课好，请从嫦娥奔月到万古飞天。再到现如今嫦娥五号探月工程的实施，人们从未停止探索浩瀚无垠的宇宙，同样，人们也从未停止探索令人惊叹的微观世界。从古人提出金木水火土五行说，再到墨子提出端的学说。再到现如今，利用大型粒子对撞机研究并发现新的粒子。人们一直在对周围的物质世界探幽。所以。从古希腊哲学。

提出原子的猜想与假说开始。直到19世纪中叶，在这近2000多年的时间里，人们一直认为原子是构成物质世界最基本的例子。它是不可分割的最小微粒。既不可被创生，也不可被消灭。直到19世纪末，电子的发现改变了人们的这一类史，打开了人们研究微观世界的大门。那么，电子是如何被发现的呢？它的发现又具有什么样的意义呢？这一节课，我就和大家一起踏着前人科学家们的足迹，来探索原子世界的奥秘。

嗯。在当科学家们研究气体放电现象时。却发现。如果气体足够的稀薄。就能够从电源负极发射出一种射线。当这种射线照射到荧光屏上的时候，能够让荧光屏发光。这让科学家们感觉到非常的好奇，也引发了科学家们极大的探究兴趣。因为这种射线从电源的负极发出，也就是从阴极发射。为了便于研究呢？

这种射线被命名为了阴极射线。人们对原子结构的认识就是从对阴极射线的研究开始的。应急射线发电之后，科学家们开始思考。它的本质是什么呢？不同的科学家对着不同的实验现象。给出了自己的观点。这些观点主要分成了两类。一类是以德国科学家赫兹为代表的。认为应急射线是一种看不见也摸不着的电磁辐射。另一个呢，则是以英国科学。

汤姆森可以代表的。认为印记射线是一种高速的带电威力。双方为了证实各自观点的正确性，都做了非常非常多的实验。在这里，我也带来了一个小实验。大家请看。这是一个阴极射线管。在阴极射线管中有一个金属的桨轮，桨轮可以发生旋转并移动。英吉率先无法直接看到。为了便于观察，在金属甲烷的叶片上涂有荧光物质。当冰极率先照射到荧光物质上的时候。能够让荧光物质发出荧光。当然了，它除了发出荧光之外，还会有别的现象，我们一起来观察。

现在我将电源与阴极射线管连接。黑色的导线连接的是电源负极，红色的导线连接的是电源正极。现在打开开关。我再来演示一遍。再一次打开开关。能够看到金属的甲门发生了旋转并移动。它的旋转就好像风车被风吹动了一样。什么原因导致？

主任呢？或者说阴极射线的本质是什么呢？大家思考一下。也可以和同桌之间相互讨论一下。你家孩子有？

别说。好了，白同学有了想法。好，这位同学，这说明阴极射线应该是粒子，所以能够推动桨，能运动好，回答的不错，请坐。清楚的讲。

发生了旋转，就和我们之前见到的风车被风吹动了一样。当风吹到风车上的时候，从微观的角度来说，就是空气中的微粒打到了叶片上。进而使得风车发生了旋转。金属的桨轮发生了旋转，那也就是说明有威力。到了叶片上。这也就是说明了应急射线应该是粒子流，而不是电子波。既然是例子。他带电吗？如何根据我们之前学过的知识？进行验证呢。大家思考一下。对面傻逼。

13。好，哪位同学有了想法？诶，好，这位同学可以在应急声音的周围加上电场或者是磁场，如果偏转的话就是带电，如果不偏转就是不带电，好，如果加上电场或者磁场，偏转的就是带电，不偏转就是不带电。

回答的非常不错，请坐。利用我们之前学过的知识。可以在阴极射线的周围加上电场或者磁场，如果偏转了就是带电，不偏转就是不带电。相信大家都知道。但是在这里要注意一点，所加电场或者磁场的方向一定不能和粒子运动的方向相平行。在这里，为了大家便于观察，我带来了之前在必修三的课堂中大家曾经看到的阴极射线管。在射线管中，不再是金属的桨轮，而是白色的荧光屏。它可以显示出阴极射线粒子的轨迹。同样，我也带来了一个u型的磁铁。现在。

我将应急射线管与电源连接。看看。同样，黑色的导线连接的是电源负极，红色的导线连接的是电源正极。打开电源开关。能够看到阴极射线是按照直线运动。现在加上资产。改变磁场的方向。能够看到应景是。

发生了旋转，也就是说应急射线它是带电的粒子。正电还是负电呢？我再来演示一遍。大家根据相关参量的方向，利用我们之前学过的知识进行一下判断。阴极衰先从负极射向正极。嗯。如果S级朝向大家。能够看到射线向上偏转。N极朝向大家。下视线向下片段。嗯。结合我们之前学过的知识。

如何进行判断？大家思考一下。嗯。

好了，那位同学有了想法。好，这位。嗯，N级在外就相当于加了，就相当于加了一个垂直直面向里的磁场，我们发现射线向下偏转，根据最后定则可以判断出射线在附点，好，回答得非常不错，请坐。也就是说。N极朝向大家的话，就等同于对阴极射线加上了一个垂直于纸面向里的磁场。

发现眼节舌线向下偏转。这就意味着他受到了一个向下的弱点之力。根据左手定则，我们就能够判断出粒子带的是负电。也就是说，阴极射线是带负电的粒子流。嗯嗯嗯嗯。嗯嗯。那么它是一种什么粒子呢？很多时候。粒子的笔和是描述粒子最重要。

参量之一。许许多多的科学研究呢，也都需要计算出粒子的比和。那么结合我们之前学过的知识。如何来计算出这种粒子的比和呢？大家可以讨论一下。一。

这千万去。这我。哪个同学有了想法？好，这位同学。

这粒子在云长磁场中运动，由洛伦兹利之工下生，由洛伦兹利成功，详细根据表示就可以了，那你能把你的想法写到黑板上吗？好，请回。他写的对吗？不对。也就是说，我们根据粒子运动的速度V，磁场的磁感与强度B，以及转动的半径R，就能够计算出这种粒子的闭合。当然了，这里的一切都是我们的做法。

汤姆森和我们的想法呢，也是一样的。那么他是如何测出这些参量的呢？我们一起来看。这是汤姆森所使用的实验装置。所以左侧的K与电源负极相连接，产生粒子流。AB是两个中空的圆环，当粒子流经过中空圆环的时候，能够变成一束细细的射线。第一和第二是两块平行的金属板。可以在平行的金属板之间加上电场或者磁场。最右侧则是带有标尺的荧光屏。它可以显示出粒子所到达的位置，进而分析出粒子运动的轨迹特点。

此时的汤姆森打开了电源开关。起初，在第一和第二之间并没有加上任何的电场，也没有加上任何的磁场。当我们可以发现粒子沿着直线运动达到了P一点。当它加上图片上所示电场的时候。发现阴极射线向下偏转，打到了片点。这也就说明粒子受到了向下的电场力。电场的方向是朝上的。也就是说。这是一种带负电的粒子。柔。那如果不撤去电厂。结合我们之前学过的知识。

如何让粒子偏转的位置回到第一点呢？大家讨论一下。

的的的。

的。

的死。好，哪位同学有了想法？好，这位同学。可以施加一个磁场，使得粒子受到一个向上的洛伦兹力，然后洛伦兹力与它受到的电场力平衡，使这个粒子做匀速直线运动。

这样就可以达到P点，加上一个磁场，让粒子做匀速直线运动就可以达到P点了。回答得非常不错，请坐，这其实就和我们之前学到的速度选择器差不多。如果粒子受到一个向上的落伦兹力，根据左手定则就能够判断出需要加上一个垂直于纸面向外的磁场。如果电场力和洛伦兹力相平衡的话。粒子将沿着直线运动，打到第一点。根据平衡的表达式，也就能够计算出粒子运动的速度V。那如果再把电场测序。也就意味着粒子只受到了一个向上的洛伦兹力。

这个时候粒子将做圆周运动。假如粒子偏转打到了P3点。根据阴极射线管的相关擦量，就能够分析出粒子对应的半径。结合相应的表达式，就能够计算出粒子的比和。汤姆森在计算出比和之后。就在思考。这种射线对应粒子的比和会不会与阴极的材料有关？会不会与射线管中的气体的种类有关呢？为此，他又改变了一体的材料，改变了射线管中体积的种类。他发现。

是什么样的气体，也不管是什么样的音节材料，都能够从阴极发射出比和相同的粒子。也就是说，阴极射线对应的粒子应该是各种物质的共有成分。通过严格的分析，汤姆森也发现，这种离子对应的比和是氢离子，也就是说质子对应比和的2000倍。在借算出笔和之后啊。汤村又有些惆怅。因为这种粒子很明显不是氢离子。

那它是种什么样的例子呢？直觉告诉他。这种粒子应该有两种可能。第一种就是这种粒子的电量和氢离子差不多。但是质量却要比亲子要小很多。厉害则反过来。就是这种粒子，质量和氢离子差不多，但电量却要比氢离子要大很多。为了解决自己的疑惑。汤姆森又设计了实验，他直接测量得到了粒子对应的电量。发现猜想一是正确的。虽然他做的实验并不准确，比较粗略，但是却足以。

说明问题。也就是说，这种粒子它的电量和氢离子大致相同。但质量却要比青子要小得多。这明显是一种新的例子。起初，汤姆森把它称之为负离子。后来人们把这种粒子称之为电子。弟子发现之后。汤姆森又开始思考。既然阴极射线对应的粒子是电子，那么其他的射线呢？转而。

汤姆森又研究了其他许多能够发射射线的现象，比如正离子的轰击。金属受热、紫外线的照射以及放射性现象。发现他们所发射出来的射线对应粒子的比和都是一样的。也就是说，它们都包含有电子。汤普森进行了总结。认为电子应该是原子组成成分，它是比原子更加基本的物质单元。

汤姆森因为电子的发现，被人们尊称为电子之父。他同样因为研究气体放电现象获得了1906年的诺贝尔物理学奖。这就是电子发现的大致过程。在电子发现之后，许许多多的科学家都开始研究这种新的例子。最著名的莫过于密蒂根所做的一个实验。他通过著名的有机实验，精确测量了电子电量。当然了，在这个实验中最重要的发现。

就是电荷是量子化的。也就是说，任何带电体所带的电量只能是一的整数倍。现在我们已经知道点的电量。它的近似值可以写作1.60乘以十的负19次方库了。根据电子的比和，也能够计算出电子的质量。通过与质子的质量相比，我们也能发现他们之间差了1836个。

可想而知，在质子面前，电子是多么的渺小。翻开物理学史，我们能够发现。从阴极射线到发现电子，前后一共经历了近40年的时间。在这近40年的时间里，有许许多多的科学家都无比接近于电子的发现。比如赫兹。科斯河畔的学生就曾经在阴极射线的周围加上电场。但是却没有发现偏转。汤姆森在重复这一实验的时候呢，起初也没有发现偏转。后来汤姆才发现。这是因为阴极射线管中的真空度不高所导致的。它改变了射电管的真空度，加上电场之后发现的片段。

克孜海让荆棘射线涉他旅箔。发现。率先能够穿透于我。但是赫斯和他的学生却错误的认为这是电磁波的证据。除此之外，还有科学家们都早于汤普森测量出阴极射线的礼盒。比如舒斯特，再比如考夫曼。但是呢？舒斯特不相信，还有粒子的质量比原子的质量小2000倍。考不慢呢？除了测量出阴极射线的比和之外。还发现了相对论才能够解释的现象。但是他却绝对不承认阴极射线是例子的讲述。从这些小故事中，我们也能看到创造性的发现需要。

格局需要眼界，也需要洞察力。在物理学史中有非常有趣的一页。从1895年到1897年，连续三年的发现都获得了诺贝尔物理学奖。1895年X射线的发现。1896年天然放射现象的发现，1897年电子发现。这三个发现呢，也被称之为19世纪末物理学的三大发现。这三大发现为后来人们推测原子的结构奠定了坚实的实验基础。尤其是电子的发现。它结束了人们对阴极射线本质的争论。让人们认识到，原子不再是构成物质世界最基本的例子。

刷新了人们的认知，震惊了整个物理学界与化学界。也让科学研究进入了一个崭新的阶段。探索原子结构的序幕由此也就拉开了。能够看到汤姆森是一位多么伟大的物理学家。在这节课的最后，我们一起再来了解一下这样一位伟大的物理学家。

学完了这节课，相信大家有很多想要交流，我们课下再一起交流，这节课我们就上到这里。下课。拜见，好，后面再见，谢谢大家，感动会。