第三单元跨学科实践活动2制作模型并展示科学家探索物质组成与结构的历程（第一课时）---2025-2026学年九年级化学人教版（2024）上册

人教版（2024） 跨学科实践活动2 制作模型并展示科学家探索物质组成与结构的历程（第一课时） 教学目标 学生能够系统且详细地了解科学家探索物质组成与结构的历史进程，精准概述如道尔顿、汤姆孙、卢瑟福等科学家的重要理论和发现。 熟练且准确地掌握制作与物质组成和结构相关科学模型的方法与技巧，能够运用合适的材料制作出具有科学性和准确性的模型。 在制作模型的实践过程中，充分且深入地体验科学探究的完整流程，包括提出问题、查阅资料、设计方案、动手制作、展示交流等环节。 显著提高学生的动手操作能力，使其能够灵活运用各种材料实现设计构思；增强团队协作能力，学会在小组中明确分工、相互配合、共同解决问题；提升问题解决能力，能够应对制作过程中出现的各种困难并寻找解决方案。 教学重难点 深入理解科学家探索物质组成与结构的艰辛历程，包括各个历史阶段科学家的研究背景、实验方法、提出的理论以及这些理论的发展和演变。 熟练运用各种材料和方法制作科学模型，能够根据不同科学家的理论和模型特点，选择合适的材料，如橡皮泥、铁丝、彩纸、豆类等，通过巧妙设计和精细制作，以生动、形象的方式展示科学家的探索成果。 任务群 任务一：探究构成物质的微观粒子（10 分钟） 组织学生进行小组交流，让他们结合生活实例，探讨物质由分子、原子等微观粒子构成的证据。例如，花香四溢说明分子在不断运动；湿衣服晾干体现水分子的运动；蔗糖溶解表明分子间有间隔。 引导学生归纳物理、化学等课程中对微观粒子运动特点的描述及相关实验原理。对比不同学科探究思路和方法的区别与联系，如物理多从物体形态等变化验证，化学以物质种类改变为线索，二者都借助实验，通过可感知现象推测微观世界。 布置学生查阅资料，了解微观粒子基础研究领域的新技术和新方法，如扫描隧道显微镜（STM）、原子力显微镜（AFM）在微观粒子观测中的应用，拓宽学生视野。 任务二：认识模型在探索物质组成与结构中的作用（15 分钟） 让学生回顾化学、物理和生物学等课程中体现物质组成与结构的多种模型，总结不同学科模型的特点。物理模型兼具形象与抽象，简化复杂问题；生物模型助力认识生物细微结构；化学模型联系物质性质与结构。 结合化学课程知识，引导学生概括元素、分子、原子（包括原子核、核外电子等）与物质的层次关系，并用概念图、简图等方式表达，构建系统知识体系。 安排学生查阅资料，了解道尔顿、汤姆孙和卢瑟福等提出的原子模型及科学家认识原子结构的历程。组织讨论这些资料带来的启示，如科学理论的发展性、研究需创新与实证等。 任务三：制作模型展示科学家探索历程（20 分钟） 将学生分成若干小组，每组 4 - 5 人，为每个小组提供制作模型所需的材料，如橡皮泥、绿豆、小米、铁丝、彩纸等。 引导学生根据之前所学知识，选择科学家探索物质组成与结构历程中的某个阶段或某个模型进行制作。例如，用橡皮泥制作道尔顿的实心球原子模型；用绿豆代表电子、小米代表正电荷，在橡皮泥球体内制作汤姆孙的 “葡萄干布丁” 模型；用较大橡皮泥球代表原子核，铁丝连接小橡皮泥球代表电子，制作卢瑟福的核式结构模型。提醒学生注意模型的科学性和准确性，鼓励发挥创意。 各小组完成模型制作后，进行展示和讲解。每个小组推选一名代表，向全班介绍自己小组制作的模型所代表的科学家探索阶段或模型，以及制作过程和对相关知识的理解。其他小组的同学提问和发表看法，进行互动交流。 课时安排 2课时。 教学过程 新课导入 （一）课程导入（3 分钟） 教师：同学们，在之前的学习中，我们已经踏入了奇妙的物质世界，知道物质从宏观到微观有着复杂而有趣的构成。大家想想，我们日常看到的水、空气，触摸到的金属，它们微观层面是怎样的呢？科学家们又是如何一步步揭开物质组成与结构的神秘面纱的呢？这就是我们今天要探索的内容 —— 制作模型并展示科学家探索物质组成与结构的历程。接下来，让我们先看一段小视频，感受一下微观世界的神奇。 （播放一段展示分子、原子运动及物质微观结构的动画视频） 探究新知 （二）知识讲解与任务布置（12 分钟） 教师：好了，视频看完了，大家是不是对微观世界更感兴趣了？首先，我们来探讨第一个任务 —— 探究构成物质的微观粒子。大家先在小组里交流，说说生活中有哪些现象能证明物质是由分子、原子等微观粒子构成的。 （学生分组热烈讨论，教师巡视各小组，倾听并适时引导） 小组 1 代表：老师，我们组觉得走过花园能闻到花香，说明分子在不停地运动，因为花香分子跑到我们鼻子里了。 小组 2 代表：我们认为湿衣服晾干，是水分子不断运动，从衣服上跑到空气中去了，这能体现分子的运动。还有把盐放入水中，水会变咸，说明盐分子扩散到水分子中间了，也能证明。 教师：非常好，大家观察得很仔细。那从物理和化学课程中，我们对微观粒子运动又有哪些更深入的了解呢？比如物理中的扩散实验，化学中对分子性质的研究。 学生 A：物理里的扩散实验，像红墨水在水中扩散，说明分子在做无规则运动，而且温度越高，扩散越快，分子运动越剧烈。 学生 B：化学里学过分子之间有间隔，像气体能被压缩进钢瓶，就是因为分子间间隔大，能被压缩变小。 教师：完全正确。那不同学科在探究微观粒子时，思路和方法有什么区别和联系呢？ 学生 C：物理好像更侧重从物体的一些宏观变化，像位置、形态改变去探究，化学主要是从物质反应，种类变化去研究。 教师：没错，总结得很好。它们虽然角度不同，但都通过实验，从我们能看到、感觉到的现象，去推测微观世界的奥秘。接下来，大家查阅资料，了解一下现在研究微观粒子又有哪些新的技术和方法。 （学生查阅资料，教师提供一些相关网站和书籍索引） 教师：好，第一个任务先到这里。下面进入第二个任务 —— 认识模型在探索物质组成与结构中的作用。大家回忆一下，在化学、物理、生物课上学过哪些体现物质组成与结构的模型？它们有什么特点？ 学生 D：化学里有分子结构模型，能直观看到分子的形状和原子的连接方式。 学生 E：物理有原子结构模型，像卢瑟福的核式结构模型，让我们知道原子内部原子核和电子的分布。 教师：很好。不同学科的模型各有特点，物理模型简化复杂问题，化学模型联系物质性质和结构。那对于元素、分子、原子和物质之间的层次关系，大家能用图或者简单的话概括一下吗？ （学生思考并尝试绘制概念图，教师选取部分学生作品展示） 教师：接下来，我们了解一下科学家认识原子结构的历程。大家查阅资料，看看道尔顿、汤姆孙、卢瑟福等科学家提出的原子模型是怎样的。 （学生查阅资料后交流） 学生 F：道尔顿认为原子是实心球，是构成物质的最小粒子，不可再分。 学生 G：汤姆孙发现电子后，提出原子像葡萄干布丁，正电荷均匀分布，电子镶嵌在里面。 学生 H：卢瑟福通过 α 粒子散射实验，提出原子有一个很小但带正电的原子核，电子在核外运动。 教师：非常棒。从这些科学家的研究历程中，大家能得到什么启示呢？ 学生 I：科学理论不是一成不变的，会随着研究深入不断发展。 教师：对，科学研究需要大胆假设，小心求证，不断创新。下面我们进入今天最重要的任务 —— 制作模型展示科学家探索历程。 （三）模型制作（15 分钟） 教师：现在给大家分组，每组 4 - 5 人，材料已经放在你们桌上了，有橡皮泥、绿豆、小米、铁丝、彩纸等。大家根据刚才学的知识，选择一个科学家的原子模型或者探索阶段，制作模型。在制作时，一定要保证科学性，同时发挥创意，让模型更生动。开始吧！ （学生分组制作模型，教师在各小组间指导，解答疑问） 小组 3：老师，我们组做卢瑟福的核式结构模型，用大橡皮泥球做原子核，铁丝连小橡皮泥球做电子，这样可以吗？ 教师：想法很好，注意把原子核和电子的比例表现出来，电子运动轨道可以用彩纸做一些示意。 小组 4：我们做汤姆孙的模型，小米代表正电荷不太好固定，怎么办？ 教师：可以把小米和橡皮泥混合一下，再揉成大球，然后把绿豆（代表电子）按进去。 （四）模型展示与交流（10 分钟） 教师：好，时间到。每个小组推选一名代表，来展示你们的模型，并讲解代表的科学家探索阶段和制作思路。其他小组认真听，可以提问。 小组 1 代表：我们做的是道尔顿的实心球原子模型，用橡皮泥捏了一个个实心小球，代表原子。因为道尔顿认为原子是坚实、不可再分的实心球，我们就用这种简单直接的方式表现。 小组 2 代表：这是我们组的汤姆孙 “葡萄干布丁” 模型，大橡皮泥球是原子，里面的绿豆是电子，小米混合在橡皮泥里代表均匀分布的正电荷。通过这个模型，能看到汤姆孙对原子结构的设想。 （其他小组依次展示，展示过程中，其他小组提问交流） 学生 J：你们组做的卢瑟福模型，电子轨道为什么用彩纸弯成这样？ 小组 3 代表：我们想体现电子在原子核外不同区域运动，彩纸弯成不同形状和角度，能大概表示电子可能出现的位置范围。 教师：大家都做得非常好，通过模型制作和展示，对科学家探索物质组成与结构的历程有了更深刻的理解。在这个过程中，我们不仅学到了知识，还锻炼了动手和团队协作能力。 课堂小结 （五）课堂总结（5 分钟） 教师：同学们，今天这节课我们一起探究了物质的微观粒子，认识了模型在科学研究中的作用，还亲手制作模型展示了科学家探索物质组成与结构的历程。谁来总结一下今天的收获？ 学生 K：我知道了不同科学家对原子结构的认识是不断发展的，从道尔顿的实心球到卢瑟福的核式结构。 学生 L：我学会了制作原子模型，还明白了科学研究需要不断创新，不能局限于现有的想法。 教师：非常好。通过今天的学习，我们感受到了科学探索的魅力和艰辛。课后，大家可以进一步完善自己的模型，查阅更多资料，了解现代科学技术在物质微观结构研究中的应用，下节课我们继续交流。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$