原子的核式结构模型教案.doc

原子的核式结构模型教学设计课程属性高中物理选修3-5第18章第二节课时15min授课人11级物理师范3班陈光斌授课类型新授教材分析1学生在初中物理和化学课中已经学过原子的核式结构，但并不了解这些知识是怎样获得的。针对这一特点，介绍人类怎样一步一步地深入认识原子的结构；2在我们日常所处的宏观世界中，可以直接用眼睛观察物体的结构，但在微观世界里，已经不能靠眼睛来获取信息了。针对这一问题，了解最常用的获取微观世界的信息的方法；3前一节电子的发现，说明原子可以再分割，在此基础上，汤姆孙建立了原子“枣糕模型”。卢瑟福用发现的粒子散射实验结果否定了汤姆孙的原子模型，提出了原子的核式结构模型。粒子散射实验和原子的核式结构的内容是本节教学的重点；4科学假说是科学研究中一个非常重要的方法，科学家们通过对实验事实的分析，提出模型或假说，这些模型或假说又在实验中经受检验，正确的被肯定，经不起检验的被否定，在新的基础上再提出新的学说。人类对原子结构的认识，生动地体现了科学发展的这种过程。学情分析1学生的整体素质及物理基础较好，但学生的逻辑思维能力一般，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，进行有效性教学。2新课程改革打破了以前的应试教育模式，教育教学过程中师生地位平等，充分贯彻以学生为本，坚持学生的主体地位，教师的主导地位；3本节课是一节科学探究课，呈现在学生面前的是现象，是问题，而不是结论。4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3个问题，前二个问题放手让学生进行小组讨论，对于问题3采用先让学生猜想，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。设计思想以原子认识的发展顺序为主线，依次认识原子的内部结构，在不断深入认识的过程中，又不断的大胆的否定前人的结论，让学生感受科学探究所经历的漫长岁月，感受科学探究的严谨性。 教学目标设计知识与技能（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。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方法。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。教学重难点重点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”枣糕模型”，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，渗透物理学研究方法：模型方法，和微观粒子的碰撞方法。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“枣糕模型”，得出原子的核式结构模型。教学流程 教学过程 课堂教学过程师：上课！同学们好！生：老师好师：同学们请坐师：今天我们学习“原子的核式结构模型”，我们将从这六个方面学习，重点是理解粒子散射实验是如何得出核式结构模型的。师：公园前400多年古希腊伟大的唯物主义哲学家德谟克利特，提出“万物的本源是原子和虚空”，原子是不可再分的微粒，虚空是原子运动的场所。直到18世纪初期，英国化学家道尔顿创立原子学说。继承古希腊“朴素原子论”和牛顿“微粒说”，提出原子学说：物质世界的最小单位是原子，原子是一个实心球体，不可被分割的。汤姆孙通过阴极射线实验，发现了阴极射线是带负电的粒子，命名为电子。 在这之前，元素周期表已经为人们所熟知，知道氢原子是质量最轻的原子，实验测得的电子的荷质比是氢离子的荷质比的近2000倍。汤姆孙认为电子的电荷量与氢离子的电荷量是一样的，得出氢离子的质量是电子质量的2000倍左右，所以汤姆孙就认为电子是原子的组成成分。 后来密立根测出了电子电量，验证了汤姆孙的猜想是正确的。在汤姆孙发现电子之后，对于原子中正、负电荷如何分布的问题，出现了许多的见解，其中比较引人注意的是1898年汤姆孙提出了“枣糕模型”或叫“西瓜模型”,他认为电子应该像枣子一样镶嵌在糕点上，这个模型后在1903、1907年又进一步被完善，汤姆孙模型在解释元素周期性方面取得了一定的成功。1909年他的学生卢瑟福想验证这种模型的准确性，他和他的学生盖革-马斯顿一起做粒子散射实验，今天我们要重点学习的粒子散射实验，这个实验在2005年9月份出版的物理学世界评选的“十大最美物理实验”之一，用最简单的实验和设备获得最根本、最直接、最精确的科学结论! 有天然性放射源，产生高速粒子，中间有一层大概1微米的金箔，右边是可以绕桌面圆周运动的光学显微镜，显微镜前端安有荧光屏，荧光屏上会显示穿过金箔的粒子数。我们看一下他是怎么做的，粒子射出，通过显微镜观察并记录在某一时间内、某一位置上其光屏上的光点数。对于这个实验，我从1、实验装置 2、实验过程 3、实验现象4、实验分析 5、实验结论6、实验注意事项依次认识这个实验。实验装置有哪些？有天然放射源，一般是铀、镭；粒子是带有两个正电荷的氦核；金箔，充当靶子；实验过程：记录某一时间某一方向的散射的粒子数，统计各个方向的粒子数所占的比例。根据大量统计规律发现这样的实验现象，绝大多数粒子穿过金箔仍原来方向运动，少数粒子发生较大角度的偏转，极少数偏转超过90，像被金箔反弹回来。当盖革马斯顿把这个实验现象告诉卢瑟福时，卢瑟福觉得很惊讶，说了这么一句话。那个同学自愿来给大家翻译一下哈？生：（低声的议论，推荐者，推脱着）师：要是没有人愿意，我就点将了哈，英语科代表吧生：师：Very good （perfect）！他说“这是我一生中碰到最不可思议的事情，就好像你用一颗15英寸的大炮去轰击一张纸而你竟被反弹回来的炮弹击中一样”15英寸大概38cm，他为什么会发出如此感叹？有没有哪个同学能猜出卢瑟福当时是怎么思考的？既然不知道，我们先记住这句话。根据汤姆孙提出的枣糕模型，认为电子是镶嵌在原子上面的，那么粒子出现大角度偏转有没有可能是与电子碰撞导致的呢？查阅资料我们知道，氦核的质量是电子质量的7300，电荷之间的碰撞是一种弹性碰撞，根据弹性碰撞v1=m1-m2v0m1+m2,m1是m2是7300倍，所以v1v0，这里我们可以看到，大小几乎没有变化，这里就可以排除这种可能性。按照枣糕模型，粒子穿过金箔时，粒子应该向哪些方向运动？正电荷均匀分布在原子内部，那么粒子在原子内部时，受到各个方向的库仑力基本上会相互平衡，看到的结果应该是较小角度的偏转。我们能得出什么实验结论呢？绝大多数粒子仍沿少数粒子发生较大角度的偏转，我们可以猜想，原子内部有“正电荷集中”区域，极少数粒子被反弹回来，我们可以猜想粒子受到的作用力很大，由于碰撞我们知道，速度反向是要求质量差比较大，不偏转，有前面的猜想作为基础，我们就可以才想出原子内部是空的，这是实验猜想，后面通过定量的计算后发现，和猜想符合的非常好，电子是怎么运动的呢？根据经典理论，电子由于受到了正电体的库仑力作用，猜想认为是绕核做圆周运动。就提出了核式结构模型这是粒子散射实验的侧视图，这里有一根管道，目的就是抽气，使这个实验处在真空的环境下进行，至于为什么，你们可以思考为什么？在这个实验中选择了金箔做靶子，主要是因为金箔的粘展性好，可以很容易做成1微米的薄片，金的原子序数大，带的正电荷就多，对a粒子的库仑斥力大，a粒子与其碰撞后的散射角也就很大。看到这两种模型对比，现在我们可以回答理解为什么卢瑟福当时会说那么一句话，因为一开始他脑海的观念是枣糕模型，就这种情形，居然会发生大角度散射，简直是不可思议。正电体被命名为为原子核，也是通过散射实验测出了原子核的电荷量和和原子核半径，发现原子半径是原子核半径的十万倍