第二节 原子的核式结构模型教学设计-2025-2026学年高中物理选择性必修第三册沪科版（2020·上海专用）

第二节原子的核式结构模型教学设计-2025-2026学年高中物理选择性必修第三册沪科版（2020·上海专用）课题：XX课时：1授课时间：2025课程基本信息1.课程名称：原子的核式结构模型

2.教学年级和班级：高一年级

3.授课时间：2025年9月15日星期二第3节课

4.教学时数：1课时核心素养目标1.培养学生运用科学探究的方法，通过实验现象分析原子结构的本质。

2.强化学生的科学思维能力，学会从宏观现象抽象出微观模型。

3.培养学生科学态度和价值观，认识到原子模型对科学发展的重要性，以及科学理论的发展是不断迭代和完善的。重点难点及解决办法重点：

1.原子核式结构模型的建立过程，强调学生理解实验现象与模型建立之间的逻辑关系。

2.原子核的带电性质和原子结构的微观描述，培养学生从宏观现象推断微观结构的能力。

难点：

1.学生难以理解原子核和电子的运动特性，以及它们之间的相互作用。

2.如何将复杂的原子结构模型与实际原子现象相结合，形成正确的科学认知。

解决办法：

1.通过实验演示和数据分析，引导学生观察原子结构的实验现象，逐步建立模型。

2.利用类比和模型构建，帮助学生理解原子核和电子的运动规律。

3.结合历史背景和科学家研究故事，激发学生学习兴趣，加深对科学理论发展过程的理解。通过小组讨论和合作学习，突破学生思维定势，提高解题能力。教学资源1.软硬件资源：原子结构模型教具、电子显微镜模拟软件、计算机实验室

2.课程平台：学校物理教学资源库、在线教育平台（如国家基础教育资源公共服务平台）

3.信息化资源：原子结构相关动画视频、原子结构实验演示视频、原子结构知识问答系统

4.教学手段：实物演示、多媒体教学、小组合作学习、讨论式教学教学过程一、导入新课

（教师：同学们，大家好！今天我们来学习一个非常重要的物理概念——原子的核式结构模型。在上一节课中，我们了解了原子是由原子核和核外电子组成的，那么原子核和电子之间是如何排列的呢？今天我们就来揭开这个谜团。）

二、新课导入

1.展示原子结构图，引导学生观察原子核和电子的分布情况。

（学生：老师，原子核和电子看起来是分开的，它们之间是怎么相互作用的呢？）

2.引入卢瑟福的α粒子散射实验，介绍实验背景和实验现象。

（教师：1911年，卢瑟福进行了一个著名的实验，他让α粒子轰击金箔，结果发现大部分α粒子都穿过了金箔，但有一小部分被弹回。这个实验让我们对原子结构有了新的认识。）

3.分析实验现象，提出问题：原子核和电子是如何排列的？它们之间有哪些相互作用？

三、探究实验

1.教师演示原子结构模型实验，展示原子核和电子的运动轨迹。

（学生：老师，原子核和电子看起来是在做圆形运动，这是怎么回事呢？）

2.引导学生观察实验现象，提出假设：原子核和电子之间存在某种相互作用力，使得它们保持一定的距离。

3.讨论假设，分析原子核和电子之间的相互作用力，如库仑力、电磁力等。

四、模型建立

1.介绍卢瑟福的原子核式结构模型，引导学生理解模型的基本原理。

（教师：卢瑟福提出了一个原子核式结构模型，他认为原子核位于原子中心，电子围绕原子核做圆形运动。这个模型解释了α粒子散射实验的现象。）

2.分析模型优点，如解释了α粒子散射实验的现象，与实验数据相符。

3.讨论模型的局限性，如未考虑电子的运动轨迹、未解释电子的稳定性等问题。

五、拓展延伸

1.引入量子力学，介绍波粒二象性、量子态等概念。

（教师：随着科学的发展，人们逐渐认识到原子结构远比我们想象的复杂。量子力学为我们提供了新的视角，揭示了原子结构的微观本质。）

2.讨论量子力学对原子结构研究的贡献，如解释了电子的运动轨迹、电子的稳定性等问题。

六、课堂小结

1.回顾本节课所学内容，强调原子核式结构模型的重要性。

（教师：今天我们学习了原子的核式结构模型，这个模型对原子物理学的发展起到了重要作用。希望大家能够掌握模型的基本原理，为今后的学习打下基础。）

2.布置课后作业，要求学生结合所学知识，思考原子结构模型的应用。

七、教学反思

1.本节课通过实验演示、模型建立、拓展延伸等环节，帮助学生理解原子核式结构模型的基本原理和应用。

2.在教学中，注重启发学生思考，鼓励学生提出问题，培养学生的科学探究能力。

3.结合历史背景和科学家研究故事，激发学生学习兴趣，提高课堂教学效果。学生学习效果学生学习效果

1.知识掌握方面：

学生通过学习原子的核式结构模型，能够理解原子核和电子的基本分布，掌握原子核的带电性质和电子的运动特性。他们能够描述卢瑟福的α粒子散射实验，并解释实验现象，如大部分α粒子穿过金箔，而少数被弹回，这是由于原子核体积小、质量大，导致α粒子与原子核碰撞时发生大角度散射。

2.能力培养方面：

学生通过参与实验演示、分析实验数据、建立模型等环节，培养了观察能力、分析问题和解决问题的能力。他们学会了如何从实验现象中提炼信息，构建科学模型，并能够运用这些模型解释和预测物理现象。

3.思维发展方面：

学生在学习过程中，不仅要理解原子核式结构模型的内容，还要思考模型的局限性，如未能解释电子的稳定性等问题。这促使学生进行批判性思维，思考科学理论的发展和完善过程。

4.学习兴趣方面：

通过引入科学家的研究故事和实验演示，学生对原子结构的探索产生了浓厚的兴趣。他们能够认识到科学知识的发展是一个不断探索和发现的过程，这种兴趣激发了他们进一步学习的动力。

5.情感态度价值观方面：

学生在学习原子核式结构模型的过程中，体会到了科学研究的严谨性和探索精神。他们学会了尊重科学事实，对待科学问题要有质疑和探究的态度，这有助于培养他们的科学素养。

6.实践应用方面：

学生通过学习原子核式结构模型，能够将所学知识应用于解释生活中的一些现象，如为什么金属具有良好的导电性、为什么放射性物质会衰变等。这种实践应用能力的提升，有助于他们将理论知识与实际生活相结合。

7.合作交流方面：

在小组合作学习中，学生学会了如何与他人合作，共同完成任务。他们通过讨论、分享观点，提高了沟通能力和团队协作能力。典型例题讲解例题1：卢瑟福的α粒子散射实验中，假设α粒子以速度v0垂直轰击静止的薄金箔，散射角为θ。已知α粒子的质量和电量分别为m和q，金箔原子核的电量为Q，质量为M，求α粒子的散射截面。

解答：根据经典电磁学，α粒子的散射截面S可以用以下公式表示：

\[S=\frac{4\piq^2}{mv_0^2}\left(\frac{M}{m+M}\right)^2\sin^2\left(\frac{\theta}{2}\right)\]

例题2：在卢瑟福的α粒子散射实验中，α粒子与原子核发生弹性碰撞。如果α粒子的初速度为v0，与原子核碰撞后，α粒子的速度变为v1，原子核的速度变为v2，求α粒子的散射角θ。

解答：根据动量守恒定律和能量守恒定律，可以得到以下方程组：

\[mv_0=mv_1+Mv_2\]

\[\frac{1}{2}mv_0^2=\frac{1}{2}mv_1^2+\frac{1}{2}Mv_2^2\]

解这个方程组，可以得到散射角θ的表达式。

例题3：假设α粒子以速度v0垂直轰击一个带正电的原子核，已知α粒子的质量为m，电荷量为2e，原子核的质量为M，电荷量为Ze，求α粒子散射的最大角度。

解答：α粒子散射的最大角度发生在α粒子和原子核中心对齐时，此时α粒子的速度方向与原子核的速度方向相反。根据能量守恒和动量守恒定律，可以得到散射角θ的表达式：

\[\theta_{\text{max}}=\arcsin\left(\frac{2e^2}{4e^2+m^2+M^2}\right)\]

例题4：在α粒子散射实验中，α粒子与原子核发生完全非弹性碰撞，求α粒子的散射角θ。

解答：完全非弹性碰撞意味着α粒子和原子核在碰撞后会粘在一起，以共同的速度v运动。根据动量守恒定律，可以得到以下方程：

\[mv_0=(m+M)v\]

解得v后，可以求出散射角θ。

例题5：一个α粒子以速度v0轰击一个静止的原子核，已知α粒子的质量为m，电荷量为2e，原子核的质量为M，电荷量为Ze，求α粒子的最大动能。

解答：α粒子的最大动能发生在α粒子和原子核中心对齐时，此时α粒子的速度方向与原子核的速度方向相反。根据能量守恒定律，可以得到α粒子的最大动能E_k的表达式：

\[E_k=\frac{1}{2}mv_0^2-\frac{1}{2}(m+M)v^2\]

其中v是α粒子和原子核碰撞后的共同速度。通过动量守恒定律，可以求得v，进而计算E_k。课堂小结，当堂检测课堂小结：

同学们，今天我们学习了原子的核式结构模型，这是理解原子内部结构的关键。我们通过卢瑟福的α粒子散射实验，了解了原子核的存在和电子的运动特性。以下是我们本节课的重点内容：

1.卢瑟福的α粒子散射实验现象及解释。

2.原子核式结构模型的基本原理。

3.原子核的带电性质和电子的分布。

当堂检测：

1.描述卢瑟福α粒子散射实验的现象。

2.解释为什么大部分α粒子能穿过金箔，而少数被弹回。

3.简述原子核式结构模型的主要内容。

4.说明原子核和电子之间是如何相互作用的。

5.列举两个生活中与原子核式结构模型相关的现象。

请同学们在心中默想答案，我将随机抽取几位同学来分享他们的答案。通过当堂检测，我们不仅能够巩固今天所学的内容，还能及时了解大家的学习情况，以便我能够在接下来的教学中进行调整和改进。希望大家能够积极参与，共同提高。教学反思与总结教学反思：

今天这节课，我觉得整体上还是顺利的。我采用了实验演示、模型构建和小组讨论等多种教学方法，力求让学生在直观和互动中理解原子核式结构模型。不过，我也发现了一些可以改进的地方。比如，在讲解原子核和电子的相互作用时，可能有些学生还是觉得抽象，我可能需要更多的实例来帮助他们更好地理解。

教学总结：

总体来说，学生对原子核式结构模型的理解有了明显的提升。他们能够描述实验现象，解释模型的基本原理，并且能够将所学知识应用到实际问题中。在情感态度方面，学生们对科学探究的兴趣也有所增加，这让我感到非常欣慰。

然而，我也注意到一些问题。比如，有些学生对于模型的局限性理解不够深入，对于量子力学的一些基本概念可能还需要进一步的讲解。此外，课堂上的讨论环节，部分学生参与度不高，这可能是因为他们对某些概念还不够熟悉，或者缺乏自信。

改进措