4.2 原子结构 第1课时（教学设计） 化学沪科版2020必修第一册

该高中化学教学设计聚焦原子构成核心知识，涵盖质子、中子、电子的性质及数量关系计算，原子结构模型演变历程。课堂导入通过“东方超环”“嫦娥五号月壤”等科技图片，衔接初中原子初步认知，搭建从宏观科技现象到微观原子结构的学习支架。 资料特色在于融合科技前沿与学科本质，以科学态度与责任为引领，通过模型演变小组讨论培养科学思维，结合分层对应训练落实科学探究与实践。例如用He-3原子解析微粒关系，用α粒子散射实验分析卢瑟福模型，助力学生构建微观认知，也为教师提供清晰教学流程与丰富实例资源。

4.2 原子结构 第1课时 原子的构成 一、知识目标 1.了解构成原子的微粒，包括质子、中子和电子，以及它们的性质。 2.理解构成原子的微粒数之间的关系，掌握质量数((A))、质子数((Z))、中子数((N))、电子数的相关计算，如(A = Z + N)，阳离子核外电子数(=)质子数(-)电荷数，阴离子核外电子数(=)质子数(+)电荷数。 3.了解原子结构模型的演变历程，包括道尔顿模型、汤姆孙模型、卢瑟福模型、玻尔模型和电子云模型。 二、素养目标 1.宏观辨识与微观探析：从宏观上认识物质由原子构成，从微观上理解原子的内部结构，以及各微粒之间的相互作用和数量关系。 2.证据推理与模型认知：通过对原子结构探索历程中科学家的实验和理论的学习，认识到科学模型的建立是一个不断发展和完善的过程，培养证据意识和模型思维。 3.科学探究与创新意识：了解科学家对原子结构的探究过程，体会科学探究的艰辛和乐趣，培养勇于探索、敢于创新的科学精神。 一、教学重点 1.原子的构成，以及质子、中子、电子的性质和相互关系。 2.质量数、质子数、中子数、电子数的计算，离子的核外电子数与质子数、电荷数的关系。 3.原子结构模型的演变历程。 二、教学难点 1.理解原子结构模型的演变过程中，不同模型的特点和局限性。 2.运用微粒数之间的关系进行相关计算和推理。 本节教学内容源于沪科版2020必修第一册第四章《原子结构和化学键》第二节《原子结构》的第1课时《原子的构成》。原子结构是化学学科的重要基础内容，它贯穿于整个化学知识体系，对于学生理解化学物质的性质和化学反应的本质具有至关重要的作用。 本课时内容主要包括原子结构的探索历程和认识原子的结构两部分。教材首先引导学生了解科学家是如何发现原子并确定其结构的，通过介绍不同时期的原子结构模型，如道尔顿模型、汤姆孙原子模型、卢瑟福原子模型、玻尔原子模型和电子云模型，让学生感受科学探究的过程和方法。接着，详细讲解了原子的构成，包括原子核、质子、中子和核外电子的性质，以及它们之间的数量关系，如质量数、质子数、中子数和电子数的计算。教材还通过资料卡片提供了相关粒子的质量数据，帮助学生更好地理解原子的质量分布。最后，通过典型范例和技能实战练习，让学生巩固所学知识，提高应用能力。 教学对象是高一阶段的学生，处于化学知识体系的构建阶段。在初中阶段，学生已经对原子有了初步的认识，知道原子是化学变化中的最小粒子，但对于原子的内部结构和微粒之间的关系了解较少。在思维能力方面，学生正从形象思维向抽象思维过渡，需要通过具体的实例和直观的模型来帮助他们理解抽象的概念。 由于原子结构的内容比较抽象，学生在学习过程中可能会遇到一定的困难。例如，对于电子云模型的理解，学生可能难以想象电子在核外的运动状态。此外，学生在计算质量数、质子数、中子数和电子数时，可能会出现混淆和错误。因此，在教学过程中，教师应充分考虑学生的实际情况，采用多种教学方法，如多媒体演示、实验模拟等，帮助学生直观地感受原子的结构和微粒之间的关系。同时，要加强练习和巩固，让学生在实践中掌握所学知识，提高解题能力。通过本课时的学习，不仅可以帮助学生建立起完整的原子结构知识体系，还能培养学生的科学探究精神和创新思维能力。 教学环节一 课堂导入 【展示图片】同学们，老师先给大家展示几张图片。第一张是“东方超环”的图片，它是我国自主设计、研制并拥有完全知识产权的磁约束核聚变实验装置，也被称为“人造太阳”，其中的钨铜偏滤器利用了钨熔点高、耐高温的性质；第二张是嫦娥五号带回的月壤图片，月壤中含有大量安全无污染的核聚变原料 He - 3。这些前沿的科技成果都和微观的原子结构有着紧密的联系。 【提出问题】大家想一想，科学家是如何发现原子并确定其结构的呢？像“东方超环”里的钨原子、月壤中的 He - 3 原子，它们的内部结构是怎样的呢？原子这么小，科学家们是通过怎样的方法和实验一步步揭开原子结构的神秘面纱的呢？ 【引入新课】带着这些充满好奇的问题，今天就让我们一起走进原子的世界，探索原子的构成。 【设计意图】 1.激发学生兴趣：通过展示“东方超环”和嫦娥五号月壤的图片，呈现最新的科技成果，这些都是学生比较感兴趣且充满神秘感的内容，能够迅速吸引学生的注意力，激发他们对微观原子世界的探索欲望，提高课堂参与度。 2.联系科技前沿：将原子结构的知识与当下热门的科技成果相结合，让学生明白化学知识在现代科技中的重要应用，使抽象的原子结构知识变得具体而有趣，让学生感受到化学的实用性和魅力。 3.引发思考，导入新课：提出关于科学家发现原子和确定其结构的问题，以及具体原子内部结构的疑问，自然地引出本节课的主题——原子的构成，让学生带着问题去学习，明确学习目标，增强学习的主动性和积极性。 教学任务一 认识原子的结构 活动一 了解原子结构的基础知识 【引入】同学们，科学家是如何发现原子并确定其结构的呢？让我们一起开启原子结构的探索之旅。想象一下，在微观世界里，原子就像一个神秘的小宇宙，等待着我们去揭开它的面纱。 【问题】原子是由哪些微粒构成的呢？这些微粒又有怎样的性质？ 【师生活动】 1.教师引导学生阅读课件中“认识原子的结构”部分关于原子构成的内容，提出问题让学生思考。 设计意图：培养学生的自主阅读和思考能力，让学生初步了解原子的构成。 2.学生阅读后，教师请几位学生回答原子的构成微粒，教师进行总结和补充，明确原子由原子核和核外电子构成，原子核又由质子和中子构成。 设计意图：通过学生的回答和教师的总结，加深学生对原子构成的理解。 3.教师展示课件中构成原子的微粒及其性质的表格，详细讲解质子、中子和电子的电性、电量和质量等性质。 设计意图：让学生系统地掌握构成原子的微粒的性质。 4.教师引导学生根据表格中的数据，分析原子的质量主要集中在原子核上的原因。 设计意图：培养学生的数据分析和推理能力。 5.教师提问：原子核所带的电荷数与质子数、核外电子数有什么关系？为什么原子呈电中性？让学生思考并回答。 设计意图：引导学生理解原子呈电中性的本质原因，加深对原子结构的理解。 【对应训练1】下列关于原子的说法中，正确的是（ ） A. 原子是由质子和中子构成的 B. 原子的质量主要集中在原子核上 C. 原子核带正电荷，电子带负电荷，所以原子是带电的 D. 原子中质子数一定等于中子数 【答案】B 【解析】原子是由原子核和核外电子构成的，原子核由质子和中子构成，A选项错误；原子的质量主要集中在原子核上，B选项正确；原子核带正电荷，电子带负电荷，且质子数等于电子数，所以原子呈电中性，C选项错误；原子中质子数不一定等于中子数，D选项错误。 【对应训练2】已知一个碳 - 12原子的质量为，一个氧原子的质量为，则氧原子的相对原子质量为（ ） A. 16g B. 16 C. D. 【答案】B 【解析】相对原子质量是一个比值，单位是“1”，常省略不写，A选项错误；氧原子的相对原子质量 = = ≈16，B选项正确，C、D选项错误。 活动二 理解质量数及相关计算 【引入】在了解了原子的构成和微粒性质后，我们来学习一个重要的概念——质量数。它就像一把钥匙，能帮助我们更好地理解原子的组成和相关计算。 【问题】什么是质量数？质量数与质子数、中子数有什么关系？ 【师生活动】 1.教师引导学生阅读课件中关于质量数的定义内容，让学生思考并回答问题。 设计意图：培养学生的自主学习能力，让学生明确质量数的概念。 2.教师请学生总结质量数的计算公式：质量数（） = 质子数（） + 中子数（），并通过举例进行详细讲解。 设计意图：帮助学生掌握质量数的计算公式，学会运用公式进行简单计算。 3.教师展示几种原子的质子数、中子数和相对原子质量的表格，让学生计算质量数，并比较质量数与相对原子质量的关系。 设计意图：通过实际计算和比较，让学生发现质量数与相对原子质量的近似关系。 4.教师引导学生总结阳离子和阴离子中核外电子数、质子数、电荷数之间的关系。 设计意图：培养学生的归纳总结能力，让学生掌握离子核外电子数的计算方法。 【对应训练1】某原子的质子数为，中子数为，则该原子的质量数为（ ） A. 11 B. 12 C. 23 D. 24 【答案】C 【解析】根据质量数（） = 质子数（） + 中子数（），该原子的质子数为，中子数为，则质量数为，C选项正确。 【对应训练2】已知某阳离子的质子数为，则该离子的核外电子数为（ ） A. B.C. D. 无法确定 【答案】C 【解析】阳离子中核外电子数 = 质子数 - 电荷数，该阳离子的质子数为，电荷数为，则核外电子数为，C选项正确。 活动三 掌握原子（离子）的表示方法及微粒符号的含义 【引入】为了准确地表示原子和离子，科学家们制定了一套规范的表示方法。掌握这些表示方法，能让我们更清晰地描述原子和离子的特征。 【问题】原子（离子）的表示方法是怎样的？微粒符号中各个字母和数字分别代表什么含义？ 【师生活动】 1.教师展示课件中原子（离子）的表示方法，详细讲解、分别代表的含义。 设计意图：让学生掌握原子（离子）的表示方法，明确各部分的意义。 2.教师通过具体例子，如、等，让学生说出这些符号中质子数、质量数、中子数等信息。 设计意图：加深学生对原子（离子）表示方法的理解和运用。 3.教师引导学生总结分子、原子、阳离子、阴离子中质子数、原子序数、核外电子数之间的关系。 设计意图：培养学生的归纳总结能力，让学生系统地掌握微粒符号的含义。 【对应训练1】中，质子数为（ ），中子数为（ ），核外电子数为（ ）。 A. 17、20、18 B. 17、20、17 C. 18、20、17 D. 18、19、17 【答案】A 【解析】在中，质子数，质量数，根据质量数（） = 质子数（） + 中子数（），可得中子数；阴离子中核外电子数 = 质子数 + 电荷数，该离子电荷数为，则核外电子数为，A选项正确。 【对应训练2】下列关于微粒符号的说法中，正确的是（ ） A. 表示质子数，表示质量数 B. 该微粒的核外电子数为 C. 该微粒的中子数为 D. 若为金属元素，则该微粒一定是阳离子 【答案】C 【解析】在中，表示质量数，表示质子数，A选项错误；阳离子中核外电子数 = 质子数 - 电荷数，该微粒的核外电子数为，B选项错误；中子数 = 质量数 - 质子数，该微粒的中子数为，C选项正确；若为金属元素，该微粒也可能是原子，不一定是阳离子，D选项错误。 教学任务二 原子结构的探索历程 活动一 了解原子结构模型的演变 【引入】在科学的发展历程中，科学家们对原子结构的认识经历了不断的修正和完善。让我们一起回顾原子结构模型的演变过程，感受科学探索的魅力。 【问题】原子结构模型经历了哪些阶段？每个阶段的模型有什么特点？ 【师生活动】 1.教师通过课件展示原子结构模型的演变过程，包括道尔顿模型、汤姆孙原子模型、卢瑟福原子模型、玻尔原子模型和电子云模型。 设计意图：让学生直观地了解原子结构模型的发展历程。 2.教师依次介绍每个模型的提出时间、科学家以及模型的主要特点，引导学生对比不同模型的差异。 设计意图：帮助学生掌握各个原子结构模型的特点，理解科学认识的不断发展。 3.教师组织学生进行小组讨论，让学生思考原子结构模型的演变对科学发展的启示。 设计意图：培养学生的小组合作能力和科学思维，让学生从科学史中汲取智慧。 【对应训练1】下列关于原子结构模型的说法中，错误的是（ ） A. 道尔顿的原子模型认为原子是不可再分的实心小球 B. 汤姆孙的原子模型认为原子是一个平均分布着正电荷的粒子，其中镶嵌着许多电子 C. 卢瑟福的原子模型认为电子在原子核外空间的一定轨道上绕核做高速圆周运动 D. 玻尔的原子模型成功地解释了氢原子光谱的不连续性 【答案】C 【解析】道尔顿提出原子是不可再分的实心小球模型，A选项正确；汤姆孙通过发现电子，提出“葡萄干面包式”模型，认为原子是一个平均分布着正电荷的粒子，其中镶嵌着许多电子，B选项正确；卢瑟福的原子模型认为在原子的中心有一个带正电荷的核，它的质量几乎等于原子的全部质量，电子在它的周围沿着不同的轨道运转，C选项错误；玻尔的原子模型成功地解释了氢原子光谱的不连续性，D选项正确。 【对应训练2】在原子结构模型的演变过程中，首先提出带核原子结构模型的科学家是（ ） A. 道尔顿 B. 汤姆孙 C. 卢瑟福 D. 玻尔 【答案】C 【解析】道尔顿提出“原子不可再分”的实心球模型，A选项错误；汤姆孙提出“葡萄干面包式”模型，B选项错误；卢瑟福通过α粒子散射实验，提出带核的原子结构模型，C选项正确；玻尔提出电子在原子核外空间的一定轨道上绕核做高速圆周运动的模型，D选项错误。 活动二 了解重要发现及贡献 【引入】在原子结构的探索历程中，有许多重要的发现和科学家的贡献，它们就像一颗颗璀璨的星星，照亮了科学前进的道路。 【问题】卢瑟福和查德威克分别有什么重要发现？这些发现对原子结构的认识有什么重要意义？ 【师生活动】 1.教师引导学生阅读课件中关于卢瑟福发现质子和查德威克发现中子的内容，让学生总结他们的重要发现。 设计意图：培养学生的信息提取和总结能力。 2.教师请学生思考并回答这些发现对原子结构认识的重要意义，教师进行总结和补充。 设计意图：让学生理解重要发现对科学发展的推动作用。 【对应训练1】卢瑟福用α粒子轰击氮反应时射出的一种带正电荷的亚原子粒子是（ ） A. 质子 B. 中子 C. 电子 D. 原子核 【答案】A 【解析】卢瑟福用α粒子轰击氮反应时射出的一种带正电荷的亚原子粒子，并称它为“质子”，A选项正确。 【对应训练2】查德威克发现的中子是一种（ ） A. 带正电荷的粒子 B. 带负电荷的粒子 C. 电中性的粒子 D. 质量很小可忽略不计的粒子 【答案】C 【解析】查德威克发现的中子是原子核内另一种亚原子粒子，由于它是电中性的，故称之“中子”，C选项正确。 4.2 原子结构 第1课时 原子的构成 一、认识原子的结构 1.现代原子结构 o电子：核外无规则高速运转 o原子核 质子 中子 2.构成原子的微粒及其性质 o电性 电子：1个单位负电荷 质子：1个单位正电荷 中子：不显电性 o质量 电子：质量很小可忽略 质子：相对质量近似为1 中子：相对质量近似为1 3.质量数 o定义：忽略电子质量，核内所有质子和中子相对质量取近似值加起来的数值 o计算：质量数（A）= 质子数（Z）+ 中子数（N） 4.原(离)子的表示方法 o X：元素符号 A：质量数 Z：核电荷数（核内质子数） 5.微粒数关系 o原子：质子数 = 核电荷数 = 核外电子数 o离子 阳离子：核外电子数 = 质子数 - 电荷数 阴离子：核外电子数 = 质子数 + 电荷数 二、原子结构的探索历程 1.原子结构模型的演变 o道尔顿模型（1803年）：原子是不可再分的实心小球 o汤姆孙原子模型（1903年）：枣糕模型 o卢瑟福原子模型（1911年）：带核的原子结构模型 o玻尔原子模型（1913年）：电子在一定轨道上绕核做高速圆周运动 o电子云模型（1926 - 1935年） 2.重要发现 o卢瑟福发现质子（1919年） 查德威克发现中子（1932年） 1.嫦娥五号带回的月壤中含有大量安全无污染的核聚变原料He - 3(如图所示)，下列关于He - 3的说法正确的是 A．He - 3是一种新元素 B．He - 3原子中含有1个质子，2个电子 C．He - 3原子中含有3个质子，没有中子 D．He - 3原子中含有2个质子，1个中子，2个电子 【答案】D 【解析】He - 3与He都是氦元素，不是新元素，A选项错误；He - 3原子中质子数为2，核外电子数等于质子数也为2，中子数 = 质量数 - 质子数 = 3 - 2 = 1，B、C选项错误，D选项正确。 2.是一种重要的核素，可用于制备治疗肿瘤的具有靶向功能的放射性药物。下列关于的说法不正确的是 A．核电荷数为71 B．核外电子数为106 C．中子数为106 D．质量数为177 【答案】B 【解析】核电荷数等于质子数，的质子数为71，所以核电荷数为71，A选项正确；原子的核外电子数等于质子数，所以核外电子数为71，B选项错误；中子数 = 质量数 - 质子数 = 177 - 71 = 106，C选项正确；质量数在元素符号左上角，为177，D选项正确。 3.某元素原子的质量数为A，它的阳离子Xn+核外有x个电子，w克这种原子的原子核内中子的物质的量为 【答案】C 【解析】阳离子Xn+核外有x个电子，则质子数为(x + n)，中子数 = 质量数 - 质子数 = (A-(x + n))，w克这种原子的物质的量为(mol)，则原子核内中子的物质的量为((A - x - n)mol)。 4.下列关于原子结构模型的说法错误的是 A．道尔顿提出 “原子不可再分” 的实心球模型 B．汤姆生通过发现电子提出 “葡萄干面包式” 模型 C．卢瑟福的 α 粒子散射实验支持 “行星模型” D．玻尔提出的模型解释了所有原子光谱的不连续性 【答案】D 【解析】道尔顿认为原子是不可再分的实心小球，提出了 “原子不可再分” 的实心球模型，A选项正确；汤姆生发现了电子，提出原子是一个平均分布着正电荷的粒子，其中镶嵌着许多电子，即 “葡萄干面包式” 模型，B选项正确；卢瑟福通过α粒子散射实验，提出在原子的中心有一个带正电荷的核，电子在它的周围沿着不同的轨道运转，即 “行星模型”，C选项正确；玻尔提出的模型只能解释氢原子光谱的不连续性，不能解释所有原子光谱的不连续性，D选项错误。 在本次教学中，通过对原子结构相关知识的讲解，学生对原子的构成、微粒性质、质量数计算以及原子结构模型的演变有了一定的认识。在教学过程中，利用资料卡片展示微粒质量数据，帮助学生直观感受微粒性质，取得了较好的效果。但也存在一些不足，比如在讲解原子结构模型演变时，对于抽象的模型概念，部分学生理解困难，后续可借助动画演示等多媒体手段辅助教学。在计算微粒数关系的教学中，学生对离子中电子数的计算容易出错，应增加针对性的练习，强化学生对这部分知识的掌握。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $