原子结构式

原子结构的基本原理

原子是物质构成的最基本单位，也是化学反应的基础。关于原子的结构，人们早在古代就有过猜测和探究，但真正系统地研究和解释原子结构的理论则是在近代化学和物理学发展的基础上逐渐形成。本文将从原子的基本组成入手，介绍原子结构的基本原理。

原子的组成

原子的组成主要包括质子、中子、电子。其中质子和中子构成了原子的核，电子则绕着核旋转。质子和中子带有等量的正负电荷，电子带有相反的电荷。在正常情况下，原子中质子数等于电子数，因此原子整体是中性的。不同原子的质子数和中子数不同，因此它们的种类也不同。

原子核的结构

原子核是原子的中心，由质子和中子组成。质子质量为1（单位是核质量单位，1u），载正电量，中子质量为1，不带电荷。核的大小很小，通常只有几个十亿分之一厘米，在核物理学中称为“费米尺度”。

原子核的结构为“质子-中子”结构，表明核内质子和中子的数量比例与质量数A相同。即原子核的结构可以表示为“A,Z”，其中A表示核质量数（质子数和中子数总合），Z表示原子序数。例如，氦原子的核内结构可以表示为“4,2”，即氦的核内含有4个物质质量相等的粒子，其中2个是质子，另外2个是中子。

电子的分布

电子为载负电量的粒子，质量很小，只有1/1836个质子的质量。电子的运动可以看做是在不同能级上的跃迁，这些能级的大小和数量是固定的，不同元素的电子能级的情况不同。原子中的电子绕着核运动，这个过程中所受的引力恰好可以平衡它的离心力，因此电子轨道不会塌陷，从而形成原子的三维结构。

电子的能级

电子的能级可以看作是电子的状态，与它的位置、速度和运动方向相关。电子的能级离核越远，其动能越高，原子的能量也就越高。原子的能级分层次，每个层次都有一定数量的能级，不同能级距离核心的距离也不同。

电子的填充

电子填充按照一定的规律进行，即能量低的能级填充完后才会填充能量高的能级。这个规律称为“能级基本原理”，在化学反应中，电子的填充及跃迁是化学反应的基础。根据基本原理，当某个原子的最外层能级没有填满时，它就具有与另一个原子或离子结合的可能性。这种结合通常表现为键的形成。

原子核式结构模型教学设计

教学目标

1．知识与技能

（1）了解原子结构模型建立的历史过程及各种模型建立的依据。

（2）知道ɑ粒子散射实验的实验方法和实验现象，及原子核式结构模型的主要内容。

2．过程与方法

（1）通过对ɑ粒子散射实验结果的讨论与交流，培养学生对现象的分析中归纳中得出结论的逻辑推理能力。

（2）通过核式结构模型的建立，体会建立模型研究物理问题的方法，理解物理模型的演化及其在物理学发展过程中的作用。

（3）了解研究微观现象

3．情感、态度与价值观

（1）通过对原子模型演变的历史的学习，感受科学家们细致、敏锐的科学态度和不畏权威、尊重事实、尊重科学的科学精神。

（2）通过对原子结构的认识的不断深入，使学生认识到人类对微观世界的认识是不断扩大和加深的，领悟和感受科学研究方法的正确使用对科学发展的重要意义。

重点难点

1.在教学中渗透和让学生体会物理学研究方法，渗透三个物理学方法：模型方法，黑箱方法和微观粒子的碰撞方法；

2.引导学生小组自主思考讨论在于对ɑ粒子散射实验的结果分析从而得出原子的核式结构；

教学过程

师：同学们好

生：老师你好！

师：这节课我们学习原子核式结构模型。说到原子，大家都不陌生，因为我们初中学过，原子里面有个原子核，但是学了这个之后同学们有没有想过，这个结论是科学家1911年得出来的，以当时有限的科学技术，根本看不到原子，那同学们有没想过，他们怎么判断出原子核的呢？即使后面利用扫描隧道显微镜，也只能看到原子的表面，无法看到内部结构。所以这节课我们就沿着前人的足迹去看一下他们在发现有原子核的过程中看到了什么东西。

板书一、历史的回顾

我们先来回忆一下上一节的内容。1897年，汤姆逊发现了电子，给人们打开了一个新的观察视角。因为在之前，我们认为原子是最小的结构了，但之后，发现了作为原子内部的电子。而由于原子是中性的，电子带负电，所以原子内部一定有带正电的物质来中和电子的负电。所以汤姆逊进一步想研究电子和带正电的物质是如何构成原子结构的，于是有了枣糕模

原子核式结构的发现、玻尔的原子理论

主要内容：

1、电子的发现：英国的科学家汤姆生

（1）汤姆生对阴极射线进行了一系列的实验研究，他研究了阴级射线在电场和磁场中的偏转，确认射线是带负电的粒子，并测定计算出这种带电粒子的荷质比e/m，并对不同物质做成阴极测定它们发出的阴极射线测定核质比e/m均相同，说明这种粒子是构成各种物质的共同成分。

（2）电子带的电荷与氢离子的电荷大小基本相同，质量比氢离子小得多。

2、汤姆生的原子模型：

原子被认为是一个球体，正电荷均匀分布在球体内，电子镶嵌在球内。

3、卢瑟福的原子核式模型：

（1）探测方法：用各种粒子X射线、电子、α粒子轰击很薄的物质层，观察其运动情况，推测原子内部结构。

（2）α粒子散射实验：用α粒子（带正电荷，电量是电子的2倍，质量是电子的7300倍）轰击金箔（厚度大约1微米）。

实验装置：

现象：

绝大多数α粒子仍沿原方向前进；少数α粒子发生较大的偏转，极少数α粒子偏转超过90°，甚至180°。

（3）实验现象分析：

①电子是否可能使α粒子产生大角度散射？

可设α粒子与电子正碰进行估算，电子m静止，α粒子M以速度V1向电子运动，α粒子和电子为系统的合外力为零。

动量守恒：MV1=MV1'+mV2' 动能守恒： MV12= MV1'2+ mV2'2

解得：

α粒子碰后速度

速度变化△V=V1'-V1=-0.0003V1 只有初速度的万分之三，不可能产生大角度散射。

②按汤姆生原子模型：正电荷均匀分布在原子内，α粒子穿过时正电荷对它的斥力作用大部分互相抵消，不可能产生大角度散射。

③α粒子大角度散射，甚至反弹回来，表明α粒子在原子某地方受到质量电量均较大的物质作用。

④α粒子通过大约1微米厚的金箔，绝大多数仍沿原方向前进，说明原子内大部分是空的，原子质量电量相当集中。

《2 原子的核式结构模型 》 教学设计

一、教材分析：

这一节是本章的重点，高考的热点，尤其是α粒子散射实验及其现象。让学生认识到实验对理论发展的重要作用，知道物理模型建立的意义及其局限性。从汤姆孙的原子结构模型到卢瑟福的原子的核式结构模型的建立，既渗透科学探究的因素教学，又进行了模型法的教学，并将卢瑟福的原子的核式结构模型与行星结构相类比，使学生有更清晰的直观形象、生动的认识，指出大自然的和谐统一的美，渗透哲学教育。通过学生对α粒子散射实验现象的讨论与交流，顺理成章地否定了枣糕模型，并建立新的模型。

原子的结构非常紧密，用一般的方法是无法探测它的内部结构的，要认识原子的结构，需要用高速粒子对它进行轰击，用高速的粒子穿过原子的散射情况，是研究原子结构的有效手段。

二、教学目标：

（一）知识与技能

1．了解原子结构模型建立的历史过程及各种模型建立的依据。

2．知道粒子散射实验的实验方法和实验现象，及原子核式结构模型的主要内容。

（二）过程与方法

1．通过对粒子散射实验结果的讨论与交流，培养学生对现象的分析中归纳中得出结论的逻辑推理能力。

2．通过核式结构模型的建立，体会建立模型研究物理问题的方法，理解物理模型的演化及其在物理学发展过程中的作用。

3．了解研究微观现象。

（三）情感、态度与价值观

1．通过对原子模型演变的历史的学习，感受科学家们细致、敏锐的科学态度和不畏权威、尊重事实、尊重科学的科学精神。

2．通过对原子结构的认识的不断深入，使学生认识到人类对微观世界的认识是不断扩大和加深的，领悟和感受科学研究方法的正确使用对科学发展的重要意义。

3、让学生参与问题的解决，参与科学研究的良好学习习惯，逐步积蓄探究热情，培养学生勇于探究的精神，探究能力和合作精神。

三、教学重点难点：

重点： 1．引导学生小组自主思考讨论在于对粒子散射实验的结果分析从而否定汤姆孙的枣糕模型，得出原子的核式结构；