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-2025-2026学年九年级化学上册教学导学案（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 【活动目标】（阅读课本P80） 1. 通过科学史实体会科学家探索物质组成与结构的智慧，学习运用类比、推理、模型等思维方法。 2．通过制作模型认识物质是由微观粒子构成的，进一步体会用元素和分子、原子的观点认识物质组成和结构的思路和方法。 【活动内容】 项目活动一：认识原子的构成 阅读探究：探究原子结构的奥秘。 【情景提供】我国古代的哲学家墨子认为物质是由不可分割的“端”构成，1008年道尔顿的“原子论”中也认为物质是由不可分割的“原子”构成。 19世纪以前，人们一直以为原子是不可分的，直到1887年， 通过实验发现了带负电的电子，于是他推测原子中应该还存在某种带正电的粒子。他作出如此推测的依据是 。 【提出问题】原子中的正、负是均匀分布还是集中分布的呢？ 【猜想与假设】先后出现典型的三种猜想如下图 【进行实验】 1910年英国科学家卢瑟福进行了著名的α粒子轰击金箔（1μm厚度）实验。实验做法如图： 放射源放出α粒子（带正电荷，质量是电子质量的7000倍) ；通过显微镜观察观察α粒子的运动路径。 【收集证据】绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，但是有少数α粒子却发生了较大的偏转，并且有极少数α粒子的偏转超过90°，有的甚至几乎达到180°，像是被金箔弹了回来。 【解释与结论】 （1）极少数α粒子却发生了较大的偏转，有的甚至几乎达到180°，像是被金箔弹了回来，卢瑟福推测除非原子的大部分质量集中到了一个很小的结构上，这个“很小的结构”指的是 。只有极少数被弹回，也说明这种粒子所占的体积 （选填“很大”或“很小”） （2）绝大多数α粒子穿过后方向不变，说明 ； A．原子的质量是均匀分布的 B．原子内部绝大部分空间是空的 （3）实验现象可以推理得出的结论是 （多选填字母序号）。 A．原子核带正电。 B．原子核体积很小，但集中了原子的大部分质量。 C．原子核由质子和中子构成。 D. 原子内部有很大的空间，不是实心球体。 （4）你认为科学家对原子结构的猜想 是正确的。 （5）小英同学学习了原子结构的相关知识后幻想自己缩小了，并进入了原子内部进行了原子内部“一日游”。短文如下： 进入钠原子，我发现：①钠原子是由原子核和核外电子构成的；②和原子相比，原子核的体积竟然那么小；③电子在核外不同的区域，高速运动能量越高的电子离合越远；④我数了数，质子和电子的数目居然是相等的；⑤我试着去搬动他们，发现质子、中子、电子的质量都差不多；⑥金属钠在空气中燃烧钠原子的原子核没有发生变化。 小英同学对原子认识错误的一句是 ， 其正确的说法应该是 。 【练习】 1. 科学理论在传承中不断发展，科学家们传承前人的正确观点，纠正错误观点，形成科学理论，关于原子结构的观点有： ①在球体内正电荷均匀分布，电子镶嵌其中； ②原子是可分的； ③原子中有带负电的电子； ④原子中有带正电的原子核； ⑤原子核很小，但集中了原子的大部分质量。 其中经过卢瑟福传承和发展后的观点是（ ） A．④⑤ B．③④⑤ C．①②③④ D．②③④⑤ 2. 如图是某粒子的结构示意图，回答下列问题： （1）X表示 ，Y表示 ，电子能量最高的电子层是 。 （2）若R是原子，当y=2时，x= ___ 。能形成的离子符号为 ____ ___。 （3）若该微粒带两个单位的负电荷，则该微粒表示的化学符号是 。 （4）当x=10+y时，该粒子为 (填“原子”、“阳离子”或“阴离子”)， 当x<l0+y时，该粒子为 (填“原子”、 “阳离子”或“阴离子”)。X最大值是________ （5）若该结构示意图表示的粒子是R2-，x= ，y= ________。 3. 以下是六种粒子的结构示意图。请根据图回答下列问题： （1）具有相对稳定结构的粒子是__ (填字母，下同)； （2）在化学反应中，容易得到电子的粒子是__ ； （3）属于离子的是_ ； 4.（1）下列物质： ①氮气 ②空气 ③二氧化碳 ④矿泉水 ⑤高锰酸钾 ⑥二氧化锰 ⑦食盐 ⑧牛奶， 其中属于纯净物的有（均填序号）_ _ ，属于混合物的有_ _ 。 （2）下列5种微粒子，易失电子形成阳离子的是____ （填序号，下同），易得电子形成阴离子的是________，已达稳定结构的是 。 A B C D E 项目活动二：认识物质的组成 【查阅资料】人类对水的组成的研究历程经历了漫长的过程，从古代的哲学思考到近代的实验验证，逐步揭开了水的神秘面纱。 一、古代对水的认识 古希腊哲学家的“四元素说” 古希腊哲学家认为世界是由水、火、土、气四种基本元素构成的，其中水被认为是一种基本的、不可分割的元素。例如，古希腊哲学家泰勒斯（Thales）提出“万物源于水”，他认为水是构成世界万物的原始物质。中国，古代也有类似的朴素认识。《管子·水地》中提到：“水者，何也？万物之本原也。”这种观点在当时是一种哲学思辨，缺乏科学实验的验证。 这种观点虽然不完全正确，但它体现了人类对自然现象的初步思考，也为后来的科学研究提供了一种思维方式。 二、近代化学实验的突破 18世纪的化学实验探索 1744年拉瓦锡在研究水的过程中，发现水可以被分解。他将水蒸气通过灼热的铁管，发现水蒸气和铁反应生成了一种黑色固体（四氧化三铁）和一种“可燃气体”。。这个实验表明水不是一种简单的元素，而是可以分解的物质。 18世纪末到19世纪初，随着电学的发展，电化学实验逐渐兴起。1800年，英国科学家尼科尔森和卡莱尔首次进行了水的电解实验。他们将水（加入少量酸或碱以增强导电性）置于电解槽中，通电后发现，在阴极附近产生了氢气，在阳极附近产生了氧气。而且，他们还发现氢气和氧气的体积比大约是2：1。这个实验结果表明水是由氢和氧两种元素组成的化合物。 法国化学家拉瓦锡通过一系列精确的化学实验，对水的组成进行了深入研究。 拉瓦锡还通过精确的定量分析，发现电解水的质量等于氢气和氧气的质量之和。他得出了结论：水是由氢和氧两种元素组成的化合物。 拉瓦锡的实验方法和科学态度对化学的发展产生了深远的影响，他被誉为“现代化学之父”。 三、现代科学对水的深入理解 分子结构的揭示 19世纪，随着化学理论的发展，科学家们进一步明确了水的分子结构。通过化学分析和光谱学等方法，人们确定了水的化学式为H2O，即每个水分子由两个氢原子和一个氧原子构成。 四、总结 人类对水的组成的研究历程体现了科学从哲学思辨到实验验证再到理论深化的发展过程。从古希腊哲学家的“四元素说”到拉瓦锡通过实验揭示水的化学组成，再到现代化学对水分子结构和性质的深入研究，这一过程不仅推动了化学学科的发展，也帮助人类更好地理解和利用水这一重要的自然资源。 【问题分析】从以上资料可知： （1）近代科学家对于水的组成的实验和推测的依据是： 。 （2）电解水的反应表达式是：水 通 电 氢气（H2）+ 氧气（O2），说明了水是由 组成的，推理的依据是 。 （3）基于18世纪末，普利斯特利在空气中引燃氢气发生化合反应生成了水的事实， （选填“能”或“不能”）说明水的组成。 （4）拉瓦锡将水蒸气通过灼热的铁管，发现水蒸气和铁反应生成了一种黑色固体（四氧化三铁）和一种“可燃气体”。其文字表达式为 ，该实验可推测水中一定含有 元素，可能含有 元素。 （5）已知铜锈在隔绝空气的密闭容器中加热，生成水、氧化铜和二氧化碳，由此可知，铜锈中含有 元素。 （6）植物的光合作用可表示为：二氧化碳+水淀粉+氧气，根据质量守恒定律可知： 淀粉的元素组成是 。 小结：推测物质组成的理论依据是 。 — 18 — — 17 — 学科网（北京）股份有限公司 $$ 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 【活动目标】（阅读课本P80） 1. 通过科学史实体会科学家探索物质组成与结构的智慧，学习运用类比、推理、模型等思维方法。 2．通过制作模型认识物质是由微观粒子构成的，进一步体会用元素和分子、原子的观点认识物质组成和结构的思路和方法。 【活动内容】 项目活动一：认识原子的构成 阅读探究：探究原子结构的奥秘。 【情景提供】我国古代的哲学家墨子认为物质是由不可分割的“端”构成，1008年道尔顿的“原子论”中也认为物质是由不可分割的“原子”构成。 19世纪以前，人们一直以为原子是不可分的，直到1887年， 汤姆孙 通过实验发现了带负电的电子，于是他推测原子中应该还存在某种带正电的粒子。他作出如此推测的依据是 原子不显电性（原子显电中性） 【提出问题】原子中的正、负是均匀分布还是集中分布的呢？ 【猜想与假设】先后出现典型的三种猜想如下图 【进行实验】 1910年英国科学家卢瑟福进行了著名的α粒子轰击金箔（1μm厚度）实验。实验做法如图： 放射源放出α粒子（带正电荷，质量是电子质量的7000倍) ；通过显微镜观察观察α粒子的运动路径。 【收集证据】绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，但是有少数α粒子却发生了较大的偏转，并且有极少数α粒子的偏转超过90°，有的甚至几乎达到180°，像是被金箔弹了回来。 【解释与结论】 （1）极少数α粒子却发生了较大的偏转，有的甚至几乎达到180°，像是被金箔弹了回来，卢瑟福推测除非原子的大部分质量集中到了一个很小的结构上，这个“很小的结构”指的是 __原子核___ 。只有极少数被弹回，也说明这种粒子所占的体积 很小 （选填“很大”或“很小”） （2）绝大多数α粒子穿过后方向不变，说明 A ； A．原子的质量是均匀分布的 B．原子内部绝大部分空间是空的 （3）实验现象可以推理得出的结论是 A、B、D （多选填字母序号）。 A．原子核带正电。 B．原子核体积很小，但集中了原子的大部分质量。 C．原子核由质子和中子构成。 D. 原子内部有很大的空间，不是实心球体。 （4）你认为科学家对原子结构的猜想 C 是正确的。 （5）小英同学学习了原子结构的相关知识后幻想自己缩小了，并进入了原子内部进行了原子内部“一日游”。短文如下： 进入钠原子，我发现：①钠原子是由原子核和核外电子构成的；②和原子相比，原子核的体积竟然那么小；③电子在核外不同的区域，高速运动能量越高的电子离合越远；④我数了数，质子和电子的数目居然是相等的；⑤我试着去搬动他们，发现质子、中子、电子的质量都差不多；⑥金属钠在空气中燃烧钠原子的原子核没有发生变化。 小英同学对原子认识错误的一句是 ⑤ ， 其正确的说法应该是质子和中子的质量都差不多；电子的质量极小 。 【练习】 1. 科学理论在传承中不断发展，科学家们传承前人的正确观点，纠正错误观点，形成科学理论，关于原子结构的观点有： ①在球体内正电荷均匀分布，电子镶嵌其中； ②原子是可分的； ③原子中有带负电的电子； ④原子中有带正电的原子核； ⑤原子核很小，但集中了原子的大部分质量。 其中经过卢瑟福传承和发展后的观点是（ D ） A．④⑤ B．③④⑤ C．①②③④ D．②③④⑤ 2. 如图是某粒子的结构示意图，回答下列问题： （1）X表示_核电荷数/质子数_，Y表示_最外层电子数_，电子能量最高的电子层是_最外层_。 （2）若R是原子，当y=2时，x= ___12___ 。能形成的离子符号为 ____Mg2+ (或R2+)___。 （3）若该微粒带两个单位的负电荷，则该微粒表示的化学符号是___S2-___。 （4）当x=10+y时，该粒子为 ___原子__ (填“原子”、“阳离子”或“阴离子”)， 当x<l0+y时，该粒子为 __阴离子_ (填“原子”、 “阳离子”或“阴离子”)。X最大值是____18____ （5）若该结构示意图表示的粒子是R2-，x= __16___ ，y= ___8_____。 3. 以下是六种粒子的结构示意图。请根据图回答下列问题： （1）具有相对稳定结构的粒子是__ACE_(填字母，下同)； （2）在化学反应中，容易得到电子的粒子是__BF__； （3）属于离子的是_CE__； 4.（1）下列物质： ①氮气 ②空气 ③二氧化碳 ④矿泉水 ⑤高锰酸钾 ⑥二氧化锰 ⑦食盐 ⑧牛奶， 其中属于纯净物的有（均填序号）_①③⑤⑥_ ，属于混合物的有_②④⑦⑧_ 。 （2）下列5种微粒子，易失电子形成阳离子的是____AE__（填序号，下同），易得电子形成阴离子的是____D____，已达稳定结构的是___BC__。 A B C D E 项目活动二：认识物质的组成 【查阅资料】人类对水的组成的研究历程经历了漫长的过程，从古代的哲学思考到近代的实验验证，逐步揭开了水的神秘面纱。 一、古代对水的认识 古希腊哲学家的“四元素说” 古希腊哲学家认为世界是由水、火、土、气四种基本元素构成的，其中水被认为是一种基本的、不可分割的元素。例如，古希腊哲学家泰勒斯（Thales）提出“万物源于水”，他认为水是构成世界万物的原始物质。中国，古代也有类似的朴素认识。《管子·水地》中提到：“水者，何也？万物之本原也。”这种观点在当时是一种哲学思辨，缺乏科学实验的验证。 这种观点虽然不完全正确，但它体现了人类对自然现象的初步思考，也为后来的科学研究提供了一种思维方式。 二、近代化学实验的突破 18世纪的化学实验探索 1744年拉瓦锡在研究水的过程中，发现水可以被分解。他将水蒸气通过灼热的铁管，发现水蒸气和铁反应生成了一种黑色固体（四氧化三铁）和一种“可燃气体”。这个实验表明水不是一种简单的元素，而是可以分解的物质。 18世纪末到19世纪初，随着电学的发展，电化学实验逐渐兴起。1800年，英国科学家尼科尔森和卡莱尔首次进行了水的电解实验。他们将水（加入少量酸或碱以增强导电性）置于电解槽中，通电后发现，在阴极附近产生了氢气，在阳极附近产生了氧气。而且，他们还发现氢气和氧气的体积比大约是2：1。这个实验结果表明水是由氢和氧两种元素组成的化合物。 法国化学家拉瓦锡通过一系列精确的化学实验，对水的组成进行了深入研究。 拉瓦锡还通过精确的定量分析，发现电解水的质量等于氢气和氧气的质量之和。他得出了结论：水是由氢和氧两种元素组成的化合物。 拉瓦锡的实验方法和科学态度对化学的发展产生了深远的影响，他被誉为“现代化学之父”。 三、现代科学对水的深入理解 分子结构的揭示 19世纪，随着化学理论的发展，科学家们进一步明确了水的分子结构。通过化学分析和光谱学等方法，人们确定了水的化学式为H2O，即每个水分子由两个氢原子和一个氧原子构成。 四、总结 人类对水的组成的研究历程体现了科学从哲学思辨到实验验证再到理论深化的发展过程。从古希腊哲学家的“四元素说”到拉瓦锡通过实验揭示水的化学组成，再到现代化学对水分子结构和性质的深入研究，这一过程不仅推动了化学学科的发展，也帮助人类更好地理解和利用水这一重要的自然资源。 【问题分析】从以上资料可知： （1）近代科学家对于水的组成的实验和推测的依据是： 化学反应前后，元素的种类不变。 （2）电解水的反应表达式是：水 通 电 氢气（H2）+ 氧气（O2），说明了水是由氢氧元素两种组成的，推理的依据是 化学反应前后，元素的种类不变。 （3）基于18世纪末，普利斯特利在空气中引燃氢气发生化合反应生成了水的事实， 能 （选填“能”或“不能”）说明水的组成。 （4）拉瓦锡将水蒸气通过灼热的铁管，发现水蒸气和铁反应生成了一种黑色固体（四氧化三铁）和一种“可燃气体”。其文字表达式为 水+铁 高 温 四氧化三铁+氢气 ，该实验可推测水中一定含有 氢、氧 元素，可能含有 铁 元素。 （5）已知铜锈在隔绝空气的密闭容器中加热，生成水、氧化铜和二氧化碳，由此可知，铜锈中含有 氢、氧、铜、碳 元素。 （6）植物的光合作用可表示为：二氧化碳+水淀粉+氧气，根据质量守恒定律可知： 淀粉的元素组成是 一定含有碳元素、氢元素，可能含有氧元素 。 小结：推测物质组成的理论依据是 化学反应前后，元素的种类不变。 — 18 — — 17 — 学科网（北京）股份有限公司 $$