必修1《第三单元人类对原子结构的认识》优质课教案下载

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4.初步了解相对原子质量的概念，知道核素、质量数、同位素的概念。

二、重点、难点

重点：原子结构模型的发展演变

难点：原子核的组成；同位素等概念。

三、设计思路

本课设计先让学生描绘自己的原子结构模型，继而追随科学家的脚步，通过交流讨论，逐步探讨各种原子结构模型存在的问题，并提出改进意见，让学生主动参与人类探索原子结构的基本历程，同时也可体会科学探索过程的艰难曲折。从原子相对比较形象、具体的“质量”出发，在学生了解原子的质量基础上，使学生主动参与原子核的组成、性质以及核素、同位素等概念的探讨。

四、教学过程

[导入] 观看视频：扫描隧道显微镜下的一粒沙子。今天我们还将进入更加微观的层次，了解人类对于原子结构的认识。你认为我们可以通过什么样的方法去认识原子的内部结构呢？

直接法和间接法，直接法努力的方向是观察技术的提高和观察工具的改进，而间接法则依赖精巧的实验和大胆的假设。事实上直到今天即使借助扫描隧道显微镜也无法观察到原子的内部结构，所以在人们认识原子结构的过程中，实验和假设以及模型起了很大的作用。

一、中国古代物质观

[提出问题]我们通常接触的物体，总是可以被分割的（折断粉笔）。但是我们能不能无限地这样分割下去呢？

[介绍]《中庸》提出：“语小，天下莫能破焉”。惠施的人也说道“其小无内，谓之小一”。墨家则提出：“端，体之无序最前者也。”

在英文里，如今被译成“原子”的Atom一词，源于希腊语，它的字面上的意思是indivisible“不可分割”。第一个把Atom介绍到我国的是严复翻译的《穆勒名学》，他将其译为“莫破”。

二、西方原子鼻祖

[介绍]德谟克利特认为就像用一块块砖头砌墙一样，物质是由不可分割的原子构成。

道尔顿在《化学哲学的新体系》一书中指出：“化学的分解和化合所能做到的，充其量只是使原子彼此分离和再结合起来。正如我们不可在太阳系中放进一颗新的行星或消灭一颗现存的行星一样，我们不可能创造出或消灭一个氢原子。”这种观点换作现在更有趣的说法，在化学反应中原子既不会产生，也不会被消灭，他们只是被分开，再重新组合，你鼻尖上的某个碳原子可能正是亿万年前恐龙尾巴上的呢。书中他系统地阐述了其原子学说。

道尔顿的原子学说是建立在大量实验事实基础上的，成功地解释了化学定律。当然我们现在知道受当时的科学发展水平限制，这个理论仍有一些不完善的地方。

三、汤姆生模型

[介绍]到了19世纪末，由于电的发现，化学家们有条件去研究物质在通电条件下的性质了。他们发现将一些气体装在密封的玻璃管中，再抽气使之比较稀薄，然后通上高压电，会有一束射线从玻璃管的阴极通过气体到达阳极，人们称之为阴极射线。这种射线是什么呢？英国科学家汤姆生做了一系列实验：他发现在电场或磁场的作用下该射线会发生偏转（这就是现在我们家里电视机中的电子管的工作原理）；他通过研究电场和磁场对该射线的作用，发现这种射线带负电，并测出了其电荷与质量之比，这个比值很大；Thomson又使用了不同的电极材料、在玻璃管中充入不同的气体，发现所得射线的电荷与质量之比都一样。

[提出问题]这些电子是那儿来的呢？为什么不管什么电极材料、什么气体所得到的射线都一样呢？其电荷与质量之比很大又说明什么？

这样汤姆生提出了葡萄干面包模型，面包代表均匀分布的正电荷，电子则像葡萄干一样嵌于其中。

四、卢瑟福模型

[介绍]几乎是在汤姆生实验的同时，居里夫人以及英国科学家卢瑟福等人开始了对放射现象的研究。这其中对原子结构的认识贡献最大的是卢瑟福的α粒子散射实验。α粒子带两个单位正电荷，相对质量为4（现在我们知道它是氦原子核）。卢瑟福将一束α粒子射向一张非常薄的金箔，又将涂有硫化锌的屏幕放在其周围，α粒子撞在屏幕会产生荧光，通过观察各个方向的荧光，卢瑟福发现大多数α粒子穿过了金箔，方向几乎没有任何变化；但有一些α粒子在穿过后方向发生了偏转，还有大约0.1％的α粒子甚至以不同角度被弹向金箔的前面。

[提出问题]如果按照汤姆生的葡萄干面包模型，会这样吗？那该如何解释实验现象呢？1.为什么会被弹回来？应该是由于同种电荷间的斥力。2.为什么只有0.1%？只有少数α粒子靠近了正电荷，也就是说原子内的正电荷不可能均匀分布，它占据的空间必然很小，原子应该有一个带正电的核。3.α粒子被弹回来了，核却没有被弹出，可见金原子的原子核的质量一定很大。

卢瑟福的结论：原子内大部分是空的，所以大多数α粒子得以穿过金箔。原子所有的正电荷和几乎全部质量集中在一个很小的区域，即原子核。