教科版高中物理选修3-5：《原子的核式结构模型》教案-新版

《原子的核式结构模型》说课稿尊敬的各位评委老师：大家好！今天我说课的题目是《原子的核式结构模型》。

下面我将从教材分析、学情分析、教学目标、教学重难点、教法与学法、教学过程、板书设计这几个方面来展开我的说课。

一、教材分析本节课是高中物理选修 3-5 的重要内容，在教材中起着承上启下的作用。

通过对本节课的学习，学生将进一步深化对微观世界的认识，为后续学习量子力学等知识奠定基础。

教材首先介绍了汤姆孙的原子模型，然后通过α粒子散射实验，引出了卢瑟福的核式结构模型。

教材内容逻辑清晰，注重实验与理论的结合，有助于培养学生的科学思维和探究能力。

二、学情分析学生在之前的学习中已经对原子结构有了初步的了解，知道了原子是由原子核和核外电子组成的。

但是，对于原子内部的结构和微观粒子的运动规律还缺乏深入的认识。

此外，学生在学习过程中可能会遇到一些抽象的概念和复杂的物理过程，需要教师通过多种教学方法进行引导和帮助。

三、教学目标1、知识与技能目标（1）了解汤姆孙的原子模型。

（2）理解α粒子散射实验的现象和结果。

（3）掌握卢瑟福的原子的核式结构模型。

2、过程与方法目标（1）通过对α粒子散射实验的分析，培养学生的观察能力和逻辑推理能力。

（2）通过对原子结构模型的建立过程的学习，培养学生的科学探究能力和创新思维。

3、情感态度与价值观目标（1）让学生体会科学探究的艰辛和乐趣，培养学生勇于探索的科学精神。

（2）培养学生实事求是的科学态度和尊重客观规律的价值观。

四、教学重难点1、教学重点（1）α粒子散射实验的现象和结果。

（2）卢瑟福的原子的核式结构模型的内容。

2、教学难点（1）对α粒子散射实验现象的解释。

（2）理解卢瑟福的原子的核式结构模型的建立过程。

五、教法与学法1、教法（1）讲授法：讲解基本概念和原理，使学生对知识有初步的了解。

（2）演示法：通过演示实验，增强学生的感性认识。

（3）讨论法：组织学生讨论问题，激发学生的思维。

2、学法（1）自主学习：让学生自主预习，初步了解教学内容。

第二章原子结构1电子2原子的核式结构模型一、阴极射线1．实验装置如图所示真空玻璃管中K是金属板制成的阴极，A是金属环制成的阳极；把它们分别连在感应圈的负极和正极上．2．实验现象玻璃壁上出现淡淡的荧光及管中物体在玻璃壁上的影．3．阴极射线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，这种射线被命名为阴极射线．电子的发现是与阴极射线的实验研究联系在一起的，而阴极射线的发现和研究是从真空放电现象开始的.1858年，德国物理学家普吕克在利用德国玻璃工盖斯勒发明的盖斯勒放电管研究气体放电时，发现对着阴极的管壁上出现了美丽的绿色荧光.1876年德国物理学家戈德斯坦证实这种绿色荧光是由阴极上所产生的某种射线射到玻璃上产生的，他把这种射线命名为“阴极射线”．“阴极射线”到底是什么？提示：带负电的粒子流(高速电子流)．这个问题曾引起了物理学界一场大争论．法国物理学家大多认为阴极射线是一种电磁波(以太波)，英国的物理学家则认为是一种带电粒子流，这一争论持续了二十年，促使许多物理学家进行了很多有意义的实验，推动了物理学的发展，这场争论最后由J.J.汤姆孙解决了，他用实验表明阴极射线就是带负电的粒子流．二、电子的发现1．汤姆孙的探究(1)让阴极射线分别通过电场和磁场，根据偏转情况，证明它是B(A.带正电B．带负电)的粒子流并求出了它的比荷．(2)换用不同材料的阴极做实验，所得比荷的数值都相同．证明这种粒子是构成各种物质的共有成分．(3)进一步研究新现象，不论是由于正离子的轰击，紫外光的照射，金属受热还是放射性物质的自发辐射，都能发射同样的带电粒子——电子．由此可见，电子是原子的组成部分，是比原子更量子化的物质单元．2．密立根“油滴实验”(1)精确测定电子电荷．(2)电荷是量子化的．3．电子的有关常量这个丰富多彩的世界是由原子构成的．原子内部呈现的复杂的结构，不断地吸引着人们去探索．现在利用先进的手段已经能够“看到”或“拿起”一个原子，但在19世纪，实验手段和设备相当简陋，人类只能运用观测的现象推测原子内部的情景．汤姆孙在研究原子结构方面取得开拓性的成果．汤姆孙在当时是通过什么样的实验发现电子的呢？提示：汤姆孙是在研究气体放电产生阴极射线的实验中发现电子的．三、汤姆孙的原子模型汤姆孙于1898年提出了原子模型，他认为原子是一个球体，正电荷弥漫性地均匀分布在整个球体内，电子镶嵌在球中．汤姆孙的原子模型，小圆点代表正电荷，大圆点代表电子．汤姆孙的原子模型被称为西瓜模型或枣糕模型，该模型能解释一些实验现象，但后来被α粒子散射实验否定了．汤姆孙发现电子之后，人们立刻进行建立各种原子模型的尝试，你都知道有哪些典型的模型呢？提示：(1)勒纳德的动力子模型：原子内部的电子与相应的正电荷组成一个中性的“刚性配偶体”，他取名为动力子，无数动力子漂浮于原子太空内．(2)长冈半太郎的土星型模型：1904年，他根据麦克斯韦的土星环理论推测原子的结构，提出了一个土星模型，它实际上已经包含了核模型的基本思想，只是对核的大小的数量级及稳定性等问题没有给出足够的重视．(3)汤姆孙的“枣糕模型”．(4)卢瑟福的核式结构模型．(5)玻尔模型．后面的三种模型教材中已经做了阐述．四、α粒子散射实验1．α粒子α粒子是从放射性物质中发射出来的快速运动的粒子，含有两个单位的正电荷，质量为氢原子质量的4倍．2．实验方法用α粒子源发射的α粒子束轰击金箔，用带有荧光屏的放大镜，在水平面内不同方向对散射的α粒子进行观察，根据散射到各方向的α粒子所占的比例，可以推知原子中正、负电荷的分布情况．3．实验装置4．实验现象(1)绝大多数的α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进．(2)少数α粒子发生了大角度偏转；偏转的角度甚至大于90°，它们几乎被“撞了回来”．5．实验意义卢瑟福通过α粒子散射实验，否定了汤姆孙的原子模型，建立了核式结构模型．在α粒子散射实验中，偏转角大的α粒子与偏转角小的α粒子相比，谁离原子核更近一些？提示：α粒子与原子核之间有相互作用的库仑斥力，偏转角大，意味着库仑力大，因而也就越靠近原子核．五、卢瑟福的核式结构模型1．核式结构模型1911年由卢瑟福提出，原子中带正电的部分体积很小，但几乎占有全部质量，电子在正电体的外面运动．2．原子核的电荷与尺度考点一对阴极射线的认识1．对阴极射线本质的认识——两种观点(1)电磁波说，代表人物——赫兹，他认为这种射线的本质是一种电磁辐射．(2)粒子说，代表人物——汤姆孙，他认为这种射线的本质是一种带电粒子流．2．阴极射线带电性质的判断方法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，故研究电磁力对电子运动的影响时，一般不考虑重力的影响，其带电性质的判断方法如下：(1)方法一：在阴极射线所经区域加上电场，通过打在荧光屏上的亮点的变化和电场的情况确定带电的性质．(2)方法二：在阴极射线所经区域加一磁场，根据亮点位置的变化和左手定则确定带电的性质．【例1】如图所示，在阴极射线管正上方平行放一通有强电流的长直导线，则阴极射线将()A．向纸内偏转B．向纸外偏转C．向下偏转D．向上偏转先判断出直导线下方电流产生的磁场的方向，再由左手定则即可判断出阴极射线的偏转方向．【解析】长直导线的电流方向向左，由安培定则可判定直导线下方所处磁场垂直纸面向外，由于电子从负极射出，根据左手定则可判定电子向上偏转，即阴极射线将向上偏转．【答案】 D总结提能本题综合考查了电流的磁场、左手定则以及阴极射线的产生和实质．(多选)关于阴极射线，下列说法正确的是(BD)A．阴极射线就是稀薄气体导电的辉光放电现象B．阴极射线是在真空管内由阴极发生的电子流C ．阴极射线是组成物体的原子D ．阴极射线沿直线传播，但在电场、磁场中偏转解析：阴极射线是原子受激发射出的电子；碰到荧光物质时，能使荧光物质发光；电子流在电场和磁场中会发生偏转．考点二 带电粒子比荷的确定1．电荷量的量子化带电体所带电荷量具有量子化，即任何带电体所带电荷量只能是电子电荷量的整数倍，即q ＝ne (n 为自然数)．2．比荷(或电荷量)的测定根据电场、磁场对电子(带电粒子)的偏转测量比荷(或电荷量)，分以下两步：(1)让粒子通过正交的电磁场(如图)，让其做直线运动，根据二力平衡，即F 洛＝F 电(Bq v ＝qE )得到粒子的运动速度v ＝E B .(2)在其他条件不变的情况下，撤去电场(如图)，保留磁场让粒子单纯地在磁场中运动，由洛伦兹力提供向心力即Bq v ＝m v 2r ，根据轨迹偏转情况，由几何知识求出其半径r ，则由q v B ＝m v 2r 得q m ＝v Br ＝E B 2r.【例2】在测阴极射线比荷的实验中，汤姆孙采用了如图所示的阴极射线管，从C出来的阴极射线经过A、B间的电场加速后，水平射入长度为L的D、E平行板间，接着在荧光屏F中心出现荧光斑．若在D、E间加上方向向下，场强为E的匀强电场，阴极射线将向上偏转；如果再利用通电线圈在D、E电场区加上一垂直纸面的磁感应强度为B的匀强磁场(图中未画)荧光斑恰好回到荧光屏中心，接着再去掉电场．阴极射线向下偏转，偏转角为θ，试解决下列问题：(1)说明阴极射线的带电性；(2)说明图中磁场沿什么方向；(3)根据L、E、B和θ，求出阴极射线的比荷．由阴极射线在电场和磁场中受到的电场力和洛伦兹力的方向判断电性和磁场方向，利用两力的平衡关系，及阴极射线在磁场中做匀速圆周运动列方程求解比荷．【解析】(1)由于阴极射线向上偏转，因此受电场力方向向上，又由于匀强电场方向向下，即电场力的方向与电场方向相反，所以阴极射线带负电．(2)根据题意知，在D 、E 区加上磁场时，阴极射线受到的洛伦兹力应向下，由左手定则可判断，磁场方向垂直纸面向里．(3)当射线在D 、E 间做匀速直线运动时有：qE ＝Bq v .当射线在D 、E 间的磁场中发生偏转时，有Bq v ＝m v 2r ，同时又有：L ＝r ·sin θ，如图．可得：q m ＝E sin θB 2L. 【答案】 (1)负电 (2)垂直纸面向里 (3)E sin θB 2L总结提能 (1)带电粒子在匀强电场中做类平抛运动，可利用运动的分解、运动学公式、牛顿运动定律列出相应的关系．(2)带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，要注意通过画轨迹示意图确定圆心位置，利用几何知识求其半径．(3)带电粒子通过互相垂直的匀强电磁场时，可使其做匀速直线运动，根据qE ＝q v B 可求其速度．解决此类问题，要在熟练掌握各部分知识的基础上灵活解答．为了测定带电粒子的比荷q m ，让这个带电粒子垂直电场方向飞进平行金属板间，已知匀强电场的场强为E ，在通过长为L 的两金属板间后，测得偏离入射方向的距离为d ，如果在两板间加垂直于电场方向的匀强磁场，磁场方向垂直于粒子的入射方向，磁感应强度为B ，则粒子恰好不偏离原来的方向，求q /m 为多少？ 答案：2Ed B 2L2 解析：设带电粒子以v 0跟电场垂直进入匀强电场，则d ＝12at 2＝12qE m (L v 0)2 ① 此带电粒子垂直入射到正交的电磁场区域时不发生偏转，由平衡条件qE ＝q v 0B ，得v 0＝E B ②由①②两式得qEL 22md ＝E 2B 2.解得q m ＝2Ed B 2L2. 考点三 对α粒子散射实验的理解1．α粒子散射实验装置及注意事项(1)实验装置(如图)由放射源、金箔、荧光屏等组成．(2)实验注意事项：①整个实验过程需在真空中进行．②α粒子是氦原子核，本身非常小，金箔需很薄，α粒子才能很容易穿过．③实验中用的是金箔而不是铝箔，这是因为金的原子序数大，α粒子与金核间库仑力大，偏转明显；另外金的延展性好，容易做成极薄的金箔．2．α粒子的散射实验否定了汤姆孙的原子模型(1)α粒子在穿过原子之间时，所受周围的正、负电荷作用的库仑力是平衡的，α粒子不会发生偏转．(2)α粒子正对着电子射来，质量远小于α粒子的电子不可能使α粒子发生明显偏转，更不可能使它反弹．3．原子的核式结构模型对α粒子散射实验结果的解释(1)当α粒子穿过原子时，如果离核较远，受到原子核的斥力很小，α粒子就像穿过“一片空地”一样，无遮无挡，运动方向改变很小．因为原子核很小，所以绝大多数α粒子不发生偏转．(2)只有当α粒子十分接近原子核穿过时，才受到很大的库仑力作用，偏转角才很大，而这种机会很少．(3)如果α粒子正对着原子核射来，偏转角几乎达到180°，这种机会极少，如图所示．【例3】在卢瑟福的α粒子散射实验中，有少数α粒子发生大角度偏转，其原因是()A．原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上B．正电荷在原子中是均匀分布的C．原子中存在着带负电的电子D．金箔中的金原子间存在很大的空隙，只有极少数碰到金原子少数α粒子大角度偏转→受到很强的斥力→α粒子带正电→遇到质量很大的正电体【解析】卢瑟福的α粒子散射实验中少数α粒子发生了较大角度的偏转，说明只有少数α粒子受到很强的斥力，大多数α粒子受到的斥力很小，这反映出在原子内部正电荷分布在很小的空间，且质量很大，A正确，B错误；实验中所用金箔尽管很薄，但也有上万层原子，由此可知，有少数α粒子偏转显然不是由于碰不到金原子，由此知C、D错误．故选A.【答案】 A总结提能α粒子散射实验装置及核式结构模型(1)熟记装置及原理α粒子散射实验是一个非常重要的实验，因此对实验器材、现象、现象分析、结论都必须弄明白，才能顺利解答有关问题．(2)理解建立核式结构模型的要点①核外电子不会使α粒子的速度发生明显改变．②汤姆孙模型不能解释α粒子的大角度散射．③少数α粒子发生了大角度偏转，甚至反弹回来，表明这些α粒子在原子中的某个地方受到了质量、电荷量均比它本身大得多的物体的作用．④绝大多数α粒子在穿过厚厚的金原子层时运动方向没有明显变化，说明原子中绝大部分是空的．原子的质量、电荷量主要集中在体积很小的核上．如图所示为α粒子散射实验装置，粒子打到荧光屏上会引起闪烁，若将带有荧光屏的显微镜分别放在图中A，B，C，D四处位置．则这四处位置在相等时间内统计的闪烁次数符合实验事实的是(A)A．1 305,25,7,1B．202,405,625,825C．1 202,1 010,723,203D．1 202,1 305,723,203解析：由于绝大多数粒子运动方向基本不变，所以A位置闪烁次数最多，少数粒子发生了偏转，极少数发生了大角度偏转．符合该规律的数据只有A选项，故选项A正确．考点四原子的核式结构分析【例4】根据α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式结构模型，如图所示中虚线表示原子核所形成的电场的等势线，实线表示一个α粒子的运动轨迹，在α粒子从a运动到b，再运动到c的过程中，下列说法中正确的是()A．动能先增大，后减小B．电势能先减小，后增大C．电场力先做负功，后做正功，总功等于零D．加速度先变小，后变大1．α粒子从a运动到b，电场力做正功还是负功，α粒子的电势能增大还是减小？2．α粒子从a运动到b，受到的电场力大小如何变化？试根据点电荷周围场强大小的关系分析一下．3．在a点和c点，α粒子具有的动能和电势能是否相同？【解析】α粒子受到原子核的排斥力，接近时动能减小，远离时动能增大，A项错误；电场力先做负功，后做正功，所以电势能先增加，后减小，又由于a、c在同一等势面上，所以α粒子从a运动到c 电场力做功为零，B项错误，C项正确；库仑力F＝kQ1Q2，即F随rr2的变化而变化，与r2成反比，所以库仑力先增后减，加速度也是先增后减，D 项错误．【答案】 C总结提能 电荷在电场中运动时，电场力做正功，电荷的动能增加，电势能减小；电场力做负功，电荷的动能减小，电势能增大．如图所示，M 、N 为原子核外的两个等势面，已知U NM ＝100 V ，一个α粒子以2.5×105 m/s 的速度从等势面M 上的A 点运动到B 点，求α粒子在B 点时的速度大小．(已知m α＝6.64×10－27 kg)答案：2.3×105 m/s解析：α粒子由A 到B 的过程中由动能定理得－2eU NM ＝12m αv 2B －12m αv 2A ， 则v B ＝v 2A －4eU NM m α＝2.3×105 m/s. 重难疑点辨析解决原子核式结构模型相关问题的方法1．解题依据和方法一解答与本节知识有关的试题，必须以三个实验的现象和从三个实验中发现的事实为基础，应明确以下几点：(1)汤姆孙发现了电子，说明原子是可分的，电子是原子的组成部分．(2)卢瑟福“α粒子散射实验”现象说明：原子中绝大部分是空的，原子的绝大部分质量和全部正电荷都集中在一个很小的核上．(3)卢瑟福用α粒子轰击原子核实验，发现了质子．2．解题依据和方法二根据原子的核式结构，结合前面所掌握的动能、电势能、库仑定律及能量守恒定律等知识，是综合分析解决有α粒子靠近原子核过程中，有关功、能的变化，加速度、速度的变化所必备的基础知识和应掌握的方法．3．解题依据和方法三明确原子核中核电荷数、质子数、核外电子数以及元素的原子序数四种数的数值相等，以及原子的质量数与核子数相等，并等于质子数与中子数的和．它是分析解决实际问题的依据．【典例】(多选)如图所示为α粒子散射实验中α粒子穿过某一金原子核附近时的示意图，A、B、C三点分别位于两个等势面上，则下列说法正确的是()A．α粒子在A处的速度比在B处的速度小B．α粒子在B处的速度最大C．α粒子在A、C处的速度大小相等D．α粒子在B处的速度比在C处的速度小【解析】由能量守恒定律可知，对于A、B、C三点，A、C位于原子核形成的同一等势面上，电势能相同，故动能也相同，则A、C 两点速率相同，故C正确；由A到B，α粒子克服库仑力做功，动能减小，电势能增大，故B点速度最小，D正确，A、B错误．【答案】CD在原子核形成的电场中，越靠近原子核电势越高，α粒子运动过程中，只有动能和电势能相互转化且总和不变，由A到B靠近原子核的过程．电势能增大，动能减小，由B到C远离原子核的过程，电势能又转化为动能．求解此类问题要结合库仑力做功和功能关系分析.1．下面对阴极射线的认识正确的是(D)A．阴极射线是由阴极发出的粒子撞击玻璃管壁上的荧光而产生的B．只要阴阳两极间加有电压，就会有阴极射线产生C．阴极射线可以穿透薄铝片，这说明它是电磁波D．阴阳两极间加有高压时，电场很强，阴极中的电子受到很强的库仑力作用而脱离阴极解析：阴极射线是由阴极直接发出的，A错误；只有当两极间加有高压且阴极接电源负极时，阴极中的电子才会受到足够大的库仑力作用而脱离阴极成为阴极射线，B错误，D正确；可以穿透薄铝片的，可能是电磁波，也可能是更小的粒子，C错误．2．(多选)关于电荷量，下列说法中正确的是(BCD)A．物体所带电荷量可以是任意值B．物体所带电荷量只能是某些值C．物体所带电荷量的最小值为1.6×10－19 CD．一个物体带1.6×10－9C的正电荷，这是它失去了1.0×1010个电子的缘故解析：电荷量是量子化的，即物体的带电荷量只能是某一最小电荷量的整数倍，这一最小电荷量是1.6×10－19 C，A错误，B、C正确；物体带正电，是由于它失去了带负电的电子，D正确．3．(多选)关于原子的核式结构模型，下列说法正确的是(AB) A．原子中绝大部分是“空”的，原子核很小B．电子在核外绕核旋转的向心力是原子核对它的库仑力C．原子的全部电荷和质量都集中在原子核里D．原子核的直径的数量级是10－10 m解析：因为原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核内，而原子核又很小，所以原子内绝大部分区域是“空”的，A正确，C 错误；电子绕原子核的圆周运动是原子核与电子间的库仑引力提供向心力，B正确；原子核直径的数量级是10－15 m，原子直径的数量级是10－10 m，D错误．4．X表示金原子核，α粒子射向金核时被散射，设入射的动能相同，其偏转轨道可能是图中的(D)解析：离金原子核越远的α粒子，受到的斥力越小，偏转越小．5．卢瑟福的核式结构模型认为：原子具有核式结构，电子在核外绕原子核运动．若认为电子沿圆轨道绕原子核运动，则电子绕核运动的速率是1.4×107_m/s .(已知电子电荷量e ＝1.6×10－19 C ，质量m e ＝9.1×10－31 kg ，金原子核的电荷量Q ＝1.264×10－17 C ，静电力常量k ＝9.0×109 N·m 2/C 2，电子绕核运动的半径r ＝1.0×10－10 m)解析：电子绕核运动时，库仑力提供向心力k Qe r 2＝m e v 2r ， 得v ＝kQe m e r ＝9.0×109×1.264×10－17×1.6×10－199.1×10－31×1.0×10－10 m/s ≈1.4×107 m/s.。

一、教学目标：1. 让学生了解原子的核式结构模型的提出背景和发展历程。

2. 使学生掌握原子的核式结构模型的基本内容，包括原子核、电子云等概念。

3. 培养学生运用核式结构模型解释化学现象和解决问题的能力。

4. 提高学生对科学研究的认识，培养其科学思维和探究精神。

二、教学重点与难点：1. 教学重点：原子的核式结构模型的基本内容，核式结构与化学性质的关系。

2. 教学难点：电子云的概念及其分布规律。

三、教学方法：1. 采用问题驱动的教学方法，引导学生探究原子的核式结构模型。

2. 运用多媒体课件，直观展示原子核式结构模型的相关知识。

3. 结合化学实验，让学生直观感受核式结构与化学性质的关系。

4. 开展小组讨论，培养学生合作探究的能力。

四、教学准备：1. 课件：制作关于原子的核式结构模型的多媒体课件。

2. 实验器材：准备相关的化学实验器材，如原子模型、电子云模型等。

3. 教材：准备《高中化学》等相关教材。

4. 参考资料：收集关于原子的核式结构模型的研究历史和相关论文。

五、教学过程：1. 导入：通过展示原子模型，引导学生思考原子的结构。

2. 探究原子核式结构模型的提出背景和发展历程。

3. 讲解原子核式结构模型的基本内容，包括原子核、电子云等概念。

4. 结合实验，让学生直观感受核式结构与化学性质的关系。

5. 开展小组讨论，运用核式结构模型解释化学现象。

6. 总结本节课的主要内容，布置课后作业。

7. 课后反思：根据学生的反馈，对教学过程进行调整和改进。

六、教学评价：1. 评价学生对原子的核式结构模型的了解程度，包括原子核、电子云等概念。

2. 评价学生运用核式结构模型解释化学现象和解决问题的能力。

3. 评价学生在小组讨论中的表现，包括合作探究和科学思维的运用。

七、教学拓展：1. 介绍原子的核式结构模型在现代科学研究中的应用。

2. 探讨原子的核式结构模型对化学教育和发展的影响。

八、教学反思：1. 反思教学目标是否明确，是否符合学生的学习需求。

18.2 原子的核式结构模型【教学目标】1、了解关于原子结构认识的简单历程2、了解α粒子散射实验，理解卢瑟福关于原子核式结构模型提出的依据3、知道原子核的基本组成【教学重点】通过α粒子散射实验分析卢瑟福关于原子核式结构模型的提出【教学难点】理解关于微观空间物理规律的探索方法【授课时数】2课时【教学过程】［预习导读］1．这一章，包括原子结构、原子核的组成和原子能等内容。

原子是微小的，无法直接观察它的内部结构，实验中研究原子的有效办法是利用高能粒子去碰撞原子，引起某些可能观察到的现象，从分析这些现象的过程中逐步探索认识原子的内部结构和规律。

在这一章中重点讲述了人类是在哪些实验基础上认识原子结构和原子核组成的。

怎样在实验与理论的相互推动下，使认识不断发展不断深入的。

这一章的特点是内容较抽象，缺少实验演示，定性说明多。

同学们学习本章时要发挥想象力，要重视概念和理论的实验基础，以及理论的产生过程。

要掌握有关的计算问题，学习科学家的思维过程。

2．19世纪末以前，人们认为原子是不可再分的。

公元前5世纪，希腊哲学家提出物质是由不可分的微粒（原子）组成的。

不过没有实验根据。

一百多前，人们从化学实验中知道，物质由分子组成，分子由原子组成。

因在化学反应中原子的种类和数目不变，使人们认为原子是组成物质的最小微粒，是不能再分的。

3．电子的发现。

（1）介绍阴极射线：在封闭的玻璃管内有两个电极，抽出管内的空气（压强在10-2mmHg 以下）。

当两极间加高压时，从阴极发出一种射线叫阴极射线，它能使对着阴极的玻璃管壁发出荧光。

在19世纪70年代已有人提出它是带负电的粒子流，但实验证据不足。

（2）1897年英国科学家汤姆生利用阴极射线在电场中和磁场中的偏转的实验证明了阴极射线是带负的的粒子流。

（3）1897年汤姆生进一步测定了阴极射线粒子的荷质比e/m，发现不同物质组成的阴极发出的射线都有相同的e/m值。

表明这种带电粒子是一切不同元素的原子的共同组成部分，称它为电子。

引入课题：原子很小，而原子核更小，原子核有内部结构吗？原子核可分吗？ 新课教学：一、原子核的组成 1．质子的发现（1）卢瑟福的α粒子轰击氮原子核的实验 实验目的：探索原子核的人工转变能否实现实验装置：密闭容器C 为实现原子核人工转变的容器；放射线源A 提供α射线，A 的位置可以调节；阀门T 为通入或者抽出容器C 中气体的通道；铝箔F 安装在C 的侧面窗口上，可以吸收α粒子；荧光屏S 紧帖F 之后；显微镜M 用来观察S 上的微弱闪光。

实验步骤 与现象：A ．在C 为真空时，调节A 的位置与F 的厚度，达到S 刚好没有闪光；B ．在C 中充满纯净的氮气时，在S 上又看见荧光了。

学生讨论：实验现象说明什么问题？讨论后小结：闪光一定是α粒子击中氮核产生了新粒子透过铝箔在荧光屏上引起的。

实际上，已经用人工的方法实现了原子核的人工转变——“用炮弹炸开了原子核”。

（2）质子的发现通过测量，这种粒子的质量和电量及带电性质，确定它是氢原子核——叫质子；以后人们用同样的方法从氟、钠、铝等金属中也打出了质子，这说明质子是一切原子核的组成部分。

HO He N 1117842147+→+ H Ne He F 11221042199+→+ HSiHeF113014422713+→+（3）卢瑟福的预言发现质子以后不久，人们就认识到原子核的电荷数是质量数的一半或一半不到，这就表明原子核不全是由质子组成。

1920年，卢瑟福预言：原子核中还有一种质量与质子相近且不带电的中性粒子存在——称为中子。

2．中子的发现（1）1930年发现由钋放出的α射线轰击铍（B B ）时产生了一种射线，有极强的穿透力，被认为是γ射线。

（2）1932年，F ·约里奥·居里和伊伦娜·约里奥·居里夫妇发现，来自铍的这种射线从石蜡中打出了中子，如图所示，但他们不知道这种射线是什么，非常遗憾的是他们也没有进一步探讨（据说，他们当时还不知道卢瑟福有关中子的预言），错过了发现新粒子的机会。

人教版高中物理选修3-5第18章第二节原子的核式结构一、教学任务分析电子的发现、α粒子散射实验、原子的核式结构模型的提出，这些都是人类探求物质微观结构的认识过程的起点，其中涉及到的实验、逻辑推理方法也都是人类认识自然规律的典型的科学方法。

因此这些内容不仅是本章的核心内容，而且也为后面继续学习人类对微观世界认知过程打下重要的思维与方法的基础。

学习本节内容需要以库仑定律、带电粒子在电场磁场中的运动等电、磁场知识为基础。

从介绍汤姆孙的阴极射线实验入手，通过实验现象分析得到阴极射线是由电子组成的，揭示了原子是可分的。

介绍卢瑟福α粒子散射实验，通过分析实验结果，对汤姆孙建立的“葡萄干蛋糕模型”提出质疑，在此基础上介绍卢瑟福提出的核式结构模型，。

并运用该模型解释α粒子散射实验结果。

在介绍卢瑟福α粒子散射实验的实验设计思想时，使学生了解研究微观世界的一种重要有效的方法与手段是利用其他的高能粒子去碰撞原子，引起某些可能观察到的现象，从分析这些现象的过程中逐步探索认识原子的内部结构和规律。

从而使学生理解人类是如何在实验的基础上认识原子结构；怎样在实验与理论的相互推动下，使认识不断发展不断深入的。

在介绍卢瑟福核式结构模型时，可通过比较该模型、汤姆孙的原子模型与实验结论的相互印证关系，使学生感受到物理模型是一种高度抽象的理想客体和形态；物理学的研究通常需通过提出假设、建立物理模型、实验验证等几个过程；物理学的发展过程，可以说就是一个不断建立物理模型和用新的物理模型代替旧的或不完善的物理模型的过程。

这些认识都将提高学生的科学意识与科学品质。

二、教学目标1．知识与技能（1）知道卢瑟福α粒子散射实验。

（2）知道原子的核式结构模型。

（3）理解卢瑟福的原子核式结构学说对α粒子散射实验的解释。

2．过程与方法（1）通过分析卢瑟福α粒子散射实验的结果，感受物理学的研究方法——提出假设、建立物理模型、实验验证等方法。

（2）通过了解人类探索认识原子结构的历史，认识人类通过收集、处理和分析微观现象所发出的各种信息，来认识不能直接感知的微观世界的认知手段与方法。

《原子的核式结构模型》教学设计【课标要求】了解人类探索原子及其结构的历史。

知道原子的核式结构模型【学习目标】（1）知道发现电子的意义，体会电子发现过程中蕴含的科学方法。

（2）了解α粒子散射实验原理和实验现象。

（3）了解卢瑟福的原子核式结构模型。

知道原子和原子核大小的数量级。

（4）认识原子核式结构模型建立的科学推理与论证过程【教材分析】本节内容由电子的发现、原子的核式结构模型、原子核的电荷与尺度三部分组成，重点是电子的发现对人类认识原子结构的重要意义，以及卢瑟福在α粒子散射实验基础上提出的原子核式结构模型。

本节内容开启了对原子结构发现历史与其科学研究方法的探索。

教材通过介绍人类认识原子结构的过程，启发学生认识科学探究的意义。

【学情分析】学生通过化学的学习，对于原子结构有一定的认识，但是科学家经历了怎样的过程，原子那么小，要用什么方法去研究，学生还不太了解，因此对于这一部分的学习，应该有一定的好奇心。

有些问题可以引导学生思考，有些研究方法，也可以引导学生用之前所学习的物理知识去理解。

【教学过程】（1）问题引入问题栏目以阴极射线管的演示实验，创设问题情境。

这种射线能使对着阴极的玻璃管壁发出荧光，这种射线称为阴极射线。

通过这一现象引发学生的思考和讨论，阴极射线的本质是什么？关于阴极射线的本质认识有两种观点，一种观点认为它是一种电磁辐射不带电，另一种观点认为它是带电微粒。

如果你是科学家，要如何验证你的想法呢（2）电子的发现介绍汤姆孙，给出汤姆孙对射线本质的认识。

问：如果你也认为阴极射线是一种带点粒子流，要如何验证呢？请大家设计一下实验。

答：学生会利用电磁场的相关知识，设计实验引出汤姆孙的气体放电管，并且加以介绍介绍汤姆孙实验结果：①1897 年，J. J. 汤姆孙根据阴极射线在电场和磁场中的偏转情况断定，它的本质是带负电的粒子流，并求出了这种粒子的比荷。

比荷是氢离子（也就是质子）比荷的近两千倍。

J. J. 汤姆孙认为，这可能表示阴极射线粒子电荷量的大小与一个氢离子一样，而质量比氢离子小得多。

名师教学设计《原子的核式结构模型》完整教学教案一、教学目标1. 让学生了解原子的核式结构模型的概念及其发展过程。

2. 使学生掌握原子核和电子云的基本性质和相互作用。

3. 培养学生的实验操作能力和科学思维。

二、教学内容1. 原子的核式结构模型的提出2. 原子核和电子云的基本性质3. 原子核式结构模型的验证实验4. 原子核式结构模型在现代物理中的应用5. 原子核式结构模型的意义和局限性三、教学方法1. 采用讲授法，讲解原子的核式结构模型的概念、发展过程及其应用。

2. 利用多媒体演示原子核式结构模型的实验现象和原理。

3. 引导学生进行分组讨论，分析原子核式结构模型的验证实验结果。

4. 组织学生进行实验操作，培养学生的实践能力。

5. 采用提问、答疑等方式，激发学生的思考和探究兴趣。

四、教学准备1. 教学课件和视频资料。

2. 实验器材和试剂。

3. 分组讨论的指导材料。

五、教学过程1. 导入：通过回顾原子的基本概念，引导学生思考原子的内部结构。

2. 讲解：讲解原子的核式结构模型的提出背景、发展过程及其基本原理。

3. 演示：利用多媒体演示原子核式结构模型的实验现象和原理。

4. 分组讨论：引导学生分析原子核式结构模型的验证实验结果，培养学生的科学思维。

5. 实验操作：组织学生进行实验，使学生掌握原子核式结构模型的实际应用。

6. 总结：总结原子的核式结构模型的意义、局限性和在现代物理中的应用。

7. 作业布置：布置相关思考题和练习题，巩固所学知识。

8. 课后辅导：针对学生疑问进行解答，指导学生完成作业。

9. 课程反馈：收集学生对教学过程和教学内容的反馈意见，不断改进教学方法。

10. 教学评价：通过对学生的作业、实验表现和课堂讨论等方面的评价，了解学生对原子核式结构模型的掌握程度。

六、教学评估1. 评估内容：学生对原子的核式结构模型的理解、实验操作能力和科学思维的培养。

2. 评估方法：通过学生的作业、实验报告、课堂讨论和提问等方式进行评估。

一、教学目标知识与技能：1. 让学生了解原子的核式结构模型的提出过程；2. 使学生掌握原子的核式结构模型的基本内容；3. 培养学生运用核式结构模型解释化学现象的能力。

过程与方法：1. 通过观察和分析，让学生掌握原子核和电子云的概念；2. 利用模型和实验，让学生了解原子核式结构模型的构建过程；3. 采用讨论和探究的方式，使学生能够运用核式结构模型解决实际问题。

情感态度与价值观：1. 培养学生对科学探究的兴趣和热情；2. 增强学生对化学知识的自信心；3. 培养学生具备合作、交流、创新的精神。

二、教学重点与难点重点：1. 原子的核式结构模型的基本内容；2. 原子核式结构模型在化学现象解释中的应用。

难点：1. 原子核式结构模型的构建过程；2. 核式结构模型在复杂化学现象解释中的运用。

三、教学准备教师准备：1. 核式结构模型的图片和视频；2. 有关原子核式结构模型的实验器材和实验资料；3. 化学现象解释的案例。

学生准备：1. 预习相关知识；2. 准备笔记本，记录重点内容和疑问；3. 积极参与课堂讨论和实验操作。

四、教学过程1. 引入：通过回顾原子的基本概念，引导学生思考原子的内部结构；2. 讲解：介绍原子的核式结构模型的提出过程，讲解核式结构模型的基本内容；3. 演示：利用模型和实验，展示原子核式结构模型的构建过程；4. 探究：引导学生运用核式结构模型解释化学现象，进行讨论和交流；5. 总结：概括本节课的主要内容，强调核式结构模型在化学学习中的应用。

五、教学反思通过本节课的教学，学生应能了解原子的核式结构模型的提出过程，掌握核式结构模型的基本内容，并能够运用核式结构模型解释化学现象。

教师应在教学中关注学生的学习反馈，针对学生的掌握情况，调整教学方法和节奏，确保教学目标的实现。

教师应注重培养学生的科学探究能力和合作精神，激发学生对化学知识的兴趣和热情。

六、教学评估1. 课堂问答：通过提问，了解学生对原子核式结构模型的理解和掌握程度；2. 实验操作：观察学生在实验过程中的操作技能和解决问题的能力；3. 小组讨论：评估学生在团队合作中的交流和共享知识的能力；4. 课后作业：通过布置相关作业，检查学生对课堂内容的巩固情况。