原子的结构（教案）.doc

2012年吴川一中优质课第三章 第二节 原子的结构吴川一中 柯观宇一、 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了解研究微观现象的研究方法：模型方法，黑箱方法和微观粒子的碰撞方法。(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。二、 教学重点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葡萄干布丁模型，得出原子的核式结构；2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。m三、 教学难点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葡萄干布丁模型，得出原子的核式结构。四、 教学方法教师启发、引导，学生讨论、交流。五、 教学用具：多媒体、动画，视频辅助教学设备六、 课时安排1 课时七、 教学过程(一) 引入新课教师：知识回顾：公元前五世纪，希腊哲学家提出万物是由大量的不可分割的微粒构成的，这种微粒即原子。问：原子真的“不可分割” 吗？学生答：不是师生共同提出： 1897年汤姆生发现了电子，电子普遍存在于各种原子之中。问：电子的发现告诉我们什么？答：电子发现证实原子是可分的，原子有内部结构。（由于电子带负电，而原子呈电中性，故原子有内部结构）教师：请你猜想一下原子的内部结构是学生活动：师生共同得出汤姆生的原子葡萄干布丁模型。(二) 进行新课1汤姆生的原子葡萄干布丁模型：原子是一个球体；正电荷均匀分布在整个球内，而电子都象葡萄干布丁中的葡萄干那样镶嵌在原子里面。设问：汤姆生的原子模型正确吗？教师：汤姆生未能证其提出的模型正确性，随后其学生卢瑟福想通过粒子散射实验证实汤姆生葡萄干布丁模型的正确性2粒子散射实验（1）利用视频模拟（介绍）粒子散射实验：解说：模拟粒子散射实验粒子散射实验是卢瑟福建立原子核式结构模型的实验基础，我们利用三维动画来模拟他是如何做这个实验的。实验装置包括：铅盒、放射源、小孔、金箔、显微镜和荧光屏。铅盒中放有放射源，发出的粒子经铅盒上的小孔射出，形成很细的一束射线，射向圆盘中央的一块金箔，粒子打到荧光屏上发出的闪光，可通过显微镜观察到，显微镜和荧光屏可以绕圆盘边缘移动，整个装置放置在一个抽成真空的容器中，转动观察系统，我们可以检测到穿过金箔后的粒子在不同方向上的分布情况。左上方圆形区域模拟荧光屏上受粒子轰击产生闪光的情况，显微镜视野中所看到的闪光的多少，就代表着到达该处的粒子的多少。（2）通过汤姆生提出的葡萄干布丁原子模型，预测粒子运动情况：（右图所示）a) 粒子从两原子间如何通过？由于正电荷均匀分布，粒子所受库仑力也很小，故粒子偏转角度不会很大b) 粒子在前进中，与电子发生碰撞，其速度改变大吗？电子质量很小，碰撞后，对 粒子的速度不会产生明显影响；提示：电子的质量： me=9.1×10-31 kg ; 粒子的质量： m=6.6×10-27kg.（3）粒子散射实验现象及分析（视频模拟实验现象）粒子散射实验在课堂上无法直接演示，希望借助多媒体系统，利用动画向学生模拟实验现象，使学生获得直观的切身体验，留下深刻的印象。（视频播放时向学生说明：画面中间金色区域是金箔，运动的白色光是粒子运动的情况，大家仔细观察一下粒子在穿过金箔后，到底会向哪些方向运动。）必须向学生明确：入射的粒子分为三部分。大部分沿原来的方向前进，少数发生了较大偏转，极少数发生大角度偏转。 提问学生，师生共同用科学语言表述实验结果：a) 绝大多数粒子穿过金箔后与原来的运动方向偏离不多（平均2°3°） ； b) 少数粒子发生了较大的偏转；（约占8000分之一）c) 极少数粒子的偏转超过90°；有的（个别）甚至几乎达到180°；（5）实验现象与预测对比由学生进行对比。教师总结时，通过对预测的结果与实验现象的对比，突出汤姆生原子模型与粒子散射实验之间的矛盾，形成强烈的对比，突破难点2投影提问：汤姆生的葡萄干布丁模型正确吗？两个问题是：（卢瑟福思考：）1、绝大多数粒子能穿过金箔沿原方向前进说明什么？答：原子内部绝大部分是“空”的。2、少数粒子发生大角度偏转甚至反弹说明了什么？答：受到的作用力很大；遇到质量很大，电量很集中的物质。原子内部有“核”存在。3原子的核式结构的提出（1）内容：在原子的中心有一个很小的核，叫做原子核原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里带负电的电子在核外空间绕着核旋转得到卢瑟福的原子的核式结构模型后再展示、解释立体动画粒子散射模型，使学生有更清晰的直观形象、生动的认识。绝大多数的粒子穿过原子时离核较远，受到的库仑斥力很小，运动方向几乎没有改变；极少数粒子可能与核十分接近，受到较大的库仑斥力，才会发生大角度的偏转 。故，粒子离原子核越近散射角越大。（2）原子核的电荷与大小原子核所带正电荷数等于核外电子数。关于原子的大小应该让学生有个数量级的概念，即原子的半径在10-10m左右，原子核的大小在10-1510-14m左右原子核的半径只相当于原子半径的万分之一，体积只相当于原子体积的万亿分之一。为了加深学生的印象，举一些较形象的比喻（通过图象）展示，对比。半 径 大 小 （数量级）类 比原子10-10m足球场原子核10-15m10-14m一枚硬币（三）随堂练习1 以下说法中符合汤姆生原子模型的是（ ）A 原子中的正电部分均匀分布在原子中B 原子中的正电部分集中在很小的体积内C 电子在原子内可以自由运动D 电子在原子内不能做任何运动【答案：A】2在用粒子轰击金箔的实验中，卢瑟福观察到的粒子的运动情况是（ ） A全部粒子穿过金属箔后仍按原来的方向前进 B绝大多数粒子穿过金属箔后仍按原来的方向前进，少数发生较大偏转，极少数甚至被弹回 C少数粒子穿过金属箔后仍按原来的方向前进，绝大多数发生较大偏转，甚至被弹回 D全部粒子都发生很大偏转【答案：B】3卢瑟福粒子散射实验的结果（ ）A证明了质子的存在B证明了原子核是由质子和中子组成的C说明原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在一个很小的核上D说明原子的电子只能在某些不连续的轨道上运动【答案：C】4（双项）当粒子被重核散射时，如右图所示的运动轨迹哪些是不可能存在的（ ）【答案：BC】5如图所示卢瑟福粒子散射实验的原子核和两个粒子的径迹，其中可能正确的是（ ）【答案：A】（四）课堂小结原子的核式结构模型：1. 汤姆生的“葡萄干布丁模型”2. 粒子散射实验3. 原子的核式结构模型教师活动：提出总结要点，让学生概括总结本节的内容。（五）作业布置：课本P55 3、4（六）板书设计原子的结构一、 汤姆生的葡萄牙布丁模型球体、正电荷均匀分布、电子 作业：P55 3、4二、 粒子散射实验器材、过程、现象、结果三、 卢瑟福的核式结构 原子核（正电荷，质量）、电子 附1：学情分析1学生的认识水平我校从扩招后，明显感到学生的整体素质及物理基础在下降，因此根据现有学生的具体情况设计教案、一步步设计难度梯度，进行教学有效性的策略研究成为我校的重点课题。所教教学班为理科普通班，学生的逻辑思维能力一般，但对物理一定的兴趣。2可能存在的学习困难估计学生利用粒子散射实验现象进行讨论和通过观察实验现象推理出卢瑟福的原子的结构模型会有一定的困难；对提出的2个问题，应该放手让学生进行小组讨论，先让学生猜想，师生共同分析实验现象，然后再放手让学生小组讨论出原子的结构。附2：教学主线设计电子的发现汤姆生设想原子内部一定还有带正电的部分汤姆生提出葡萄干布丁模型无法解释卢瑟福的粒子散射实验结合动画介绍粒子散射实验的原理、装置和现象讨论得出实验结果，突出绝大多数、少数和极少数提出2个问题让学生分组讨论，然后通过师生共同分析实验现象，通过一步步的逻辑推理出卢瑟福的原子核式的结构课堂小结：本节课学过的内容和用到的研究方法附3：教学媒体设计来源:学.科.网多媒体演示实验：由于中学阶段没有条件进行粒子散射实验，故须采用动画模拟的方法。从网上下载2个相关的视频，经过编辑后将其有机地、无缝地插到自制PPT课件，只使用网上小课件的一小部分对自己有用的部分。用以介绍粒子散射实验的实验原理、装置、现象， 使学生得到直观形象、生动的认识。高二物理ac0ab419a6a3edcd71bbd80d0d291fc0.doc第 - 6 - 页 共 6 页