第1节 原子 原子结构（导学案）物理新教材沪科版（五四学制）九年级下册

该初中物理导学案围绕原子结构展开，从道尔顿提出原子概念，到汤姆生发现电子及“葡萄干蛋糕模型”，再到卢瑟福α粒子散射实验提出核式结构模型，最后延伸至原子核组成及夸克探索，构建微观认知的学习支架。 特色是融合科学史与探究活动，通过自主学习填空、课堂探究例题（如粒子尺度比较、模型辨析），培养科学探究能力和模型建构的科学思维，深化物质观念的物理观念，助力学生掌握实验推测方法，提升学习效率。

第1节 原子 原子结构（导学案） 【学习目标】 1. 初步了解原子的结构 2. 能够正确区分质子，中子，原子核，电子，并熟记其特点 【学习重点】 了解原子核式结构模型，能够正确区分质子，中子，原子核的关系 【学习难点】 在实验的基础上进行推测的研究方法 【自主学习】 1.19世纪初英国科学家道尔顿证明了________的存在；1897年英国物理学家汤姆生发现了__________；1909年卢瑟福在进行α离子散射实验后，提出了______________模型。 2.原子是由_________和________组成，原子核是由______和_____组成；其中______带正电，_____不带电。 3.1911年，卢瑟福建立了原子的核式结构模型，原子核位于原子的中心，电子绕核高速运转。原子内部空间分布上，原子核占据了______（选填“绝大部分”或“很小部分”）空间；质量分布上，原子核占据了______（选填“绝大部分”或“很小部分”）质量。 【课堂探究】 探究一 什么是原子 【实验探究】19 世纪初，英国科学家道尔顿（J. Dalton，1766—1844）在研究化学反应时发现，物质是由在化学反应中保持不变的最小单元构成的，或者说，构成物质的最小单元在化学反应中保持不变。道尔顿把这个最小单元称为原子，如图所示，碳完全燃烧时，与氧气反应生成二氧化碳，但碳原子和氧原子在燃烧前后都没有发生变化。我们所知道的常见物质是由分子、原子构成的，而分子又是由原子构成的。道尔顿通过科学实验将原子变成了一个科学概念，是对物质结构认识的一个飞跃。 【总结】原子可以结合成分子 【例题01】如图所示的甲、乙表示氧原子及其组成粒子的结构图。各粒子和氧原子分别用a到e符号表示，则（　　） A．a表示氧原子 B．b表示原子核 C．c表示电子 D．d可能带负电荷 探究二 原子有多大 【基本概念】原子非常小，小到什么程度呢？平均来说，一个原子的直径约为 10 -10 m，也就是说，100 000 00个原子紧密地排列成一行，长度也大约只有1 cm。一根头发的直径大约可以排列 60 万个以上的原子。要想看到原子，普通的显微镜是无能为力的，必须使用扫描隧道显微镜或原子力显微镜。 【例题02】对原子核的一些说法，观点错误的是 A．原子的中心是原子核，原子核周围有一定数目的电子在核外运动 B．原子核由质子和中子组成，质子带正电，其电荷量跟电子电荷量相等，中子不带电 C．质子的质量大约是电子质量的1.836倍，中子和质子的质量几乎相等 D．中子和质子依靠强大的核力紧密结合在一起，原子核十分牢固 【例题03】氧元素是元素周期表中第8号元素，下列有关氧原子的说法正确的是 A．氧原子是由质子和中子组成 B．氧原子的原子核带正电，核外电子带负电 C．氧原子的核外电子数小于质子数 D．氧原子的质量分布均匀 探究三 原子有内部结构吗 【基本概念】原子概念被提出后，人们一开始认为原子是没有内部结构、不可再分的实心小球。1897年英国物理学家汤姆孙（J. J. Thomson，1856 —1940）通过对阴极射线的研究，发现了比原子小得多的带负电的粒子，称为电子（electron），这是人类发现的第一个比原子更小的微观粒子。电子的质量很小，大约只有氢原子质量的二千分之一。 19世纪末，英国物理学家汤姆生在实验中发现原子中存在着带负电的粒子，他把这种粒子叫做电子。 电子的发现打破了原子是坚固的、不可再分的最微小粒子的观念 汤姆生设想原子中必定有等量的正电荷存在，而正电荷像液体一样均匀地分布在原子里，电子则“浸”在其中，这一模型被人们称为“葡萄干蛋糕模型”。 【再次探索】电子的发现说明原子并不是构成物质的最小微粒，原子是有结构的，电子是原子的构成部分。由于电子带负电，而原子是电中性（对外不显电性）的，因此原子必定包含带正电的部分。汤姆孙由此提出了原子的结构模型—枣糕模型，即原子中的正电荷均匀分布在整个原子球体内，而电子则嵌在其中，。这个模型虽然能解释原子的电中性，但并没有得到更多实验的支持 英国物理学家卢瑟福（E. Rutherford，1871—1937）根据 α 粒子散射实验的研究在 1911 年提出了原子的核式结构模型（nuclear structure model），也称行星模型（即原子的质量几乎全部集中在尺度很小的核心区域，称为原子核（nucleus），原子核带正电，半径约为 10-15 m，而电子则在核外绕原子核运动。卢瑟福的核式结构模型能很好地解释一些实验现象。 【例题04】如图，粒子a由粒子b、c构成，各粒子的带电情况如下表，则b是（　　） 粒子 带电情况 a 带正电 b 带正电 c 不带电 A．质子 B．原子 C．电子 D．原子核 探究四 原子核还有结构吗 【再次探索】原子的核式结构被发现之后，物理学家又开始探索原子核的结构。为此，卢瑟福做了大量用α 粒子轰击各种原子核的实验，并于 1919 年发现了一个新的带正电的粒子，称为质子（proton）。因为各种不同的原子核都能打出质子，所以可以确认质子是原子核的构成部分。质子实际上就是最简单的原子核—氢原子核。根据对质子质量和电荷的测量，卢瑟福预言原子核中一定还有另一种粒子—中子（neutron）。1932 年，英国物理学家查德威克（J. Chadwick，1891—1974）在实验中发现了中子 中子的发现不仅确立了原子核的结构，也敲开了人类开发利用核能的大门，具有重大的科学意义。实验发现，中子不带电，质量比质子稍大。α 粒子实际上就是氦原子核，由 2 个质子和2 个中子构成。从 1897 年发现电子开始，经过 30 多年的研究，人们对原子及原子结构有了比较清晰的认识。原子是由集中了绝大部分质量的原子核与核外电子构成的，原子核又是由质子和中子构成的，其中质子的数量与核外电子数相同，以保证原子是电中性的。那么，质子和中子还有结构吗？ 随着物理学的不断发展，人们对物质结构的认识也在不断深入。1964 年，美国物理学家盖尔曼（M. Gell-Mann, 1929—2019）又提出了夸克模型，认为质子和中子都是由更小的微粒—夸克构成的。电子和夸克是目前已知构成常见物质的最小微粒。 电子和夸克是否还有结构，是否由更小的微粒构成，将是未来物理学进一步研究探索的目标 【例题05】如图所示是用来说明原子内部结构的示意图，由图可知构成宇宙中物质的最小粒子是（　　） A． 原子 B．夸克 C．中子 D．原子核 【例题06】物理学中一个基本的概念是“世界是物质组成的”，一百多年来，科学家们一直在微观领域不懈地探索着。下面关于微观粒子的尺度最小的是 A．分子 B．原子 C．原子核 D．质子 【例题07】1911年，卢瑟福提出了原子核式结构模型，原子是由带正电的___________和核外带负电的电子构成；比质子和中子空间尺度更小的粒子是___________。 【课堂练习】 1，通常情况下的原子和组成它的微粒当中，不显电性的是（　　） A．整个原子、原子核 B．整个原子、质子 C．整个原子、中子 D．质子、中子 2.物质是由分子或原子组成的，原子又由原子核和　 　组成的，原子核又由质子和　 　组成。如图所示是科学家对原子的结构进行猜想并提出的两种模型，其中　 　（选填“A”或“B”）是卢瑟福提出的原子核式结构模型。 3，科学家对原子的结构进行猜想，提出了多种模型。在图所示的A、B两种模型中， 　 　（选填“A”或“B”）是卢瑟福提出的原子模型，原子的中心是　 　。 4.在卢瑟福的原子结构模型中，原子是由带　 　电的原子核和带　 　电的核外电子构成的，原子核是由　 　和中子构成的。 1 / 9 学科网（北京）股份有限公司 $ 第1节 原子 原子结构（导学案） 【学习目标】 1. 增强学生的热爱学习物理的激情。 2. 能够正确区分质子，中子，原子核，电子，并熟记其特点 【学习重点】 了解原子核式结构模型，能够正确区分质子，中子，原子核的关系 【学习难点】 在实验的基础上进行推测的研究方法 【自主学习】 1.19世纪初英国科学家道尔顿证明了_____原子___的存在；1897年英国物理学家汤姆生发现了_____电子_____；1909年卢瑟福在进行α离子散射实验后，提出了_______原子的核式结构_______模型。 2.原子是由_____原子核____和____电子____组成，原子核是由___质子____和___中子__组成；其中___质子___带正电，__中子____不带电。 3.1911年，卢瑟福建立了原子的核式结构模型，原子核位于原子的中心，电子绕核高速运转。原子内部空间分布上，原子核占据了___很小部分___（选填“绝大部分”或“很小部分”）空间；质量分布上，原子核占据了__ 绝大部分____（选填“绝大部分”或“很小部分”）质量。 【课堂探究】 探究一 什么是原子 【实验探究】19 世纪初，英国科学家道尔顿（J. Dalton，1766—1844）在研究化学反应时发现，物质是由在化学反应中保持不变的最小单元构成的，或者说，构成物质的最小单元在化学反应中保持不变。道尔顿把这个最小单元称为原子，如图所示，碳完全燃烧时，与氧气反应生成二氧化碳，但碳原子和氧原子在燃烧前后都没有发生变化。我们所知道的常见物质是由分子、原子构成的，而分子又是由原子构成的。道尔顿通过科学实验将原子变成了一个科学概念，是对物质结构认识的一个飞跃。 【总结】原子可以结合成分子 【例题01】如图所示的甲、乙表示氧原子及其组成粒子的结构图。各粒子和氧原子分别用a到e符号表示，则（　　） A．a表示氧原子 B．b表示原子核 C．c表示电子 D．d可能带负电荷 【答案】C 【解析】如图乙所示，b可以分成a、c，a又可以分成d、e，B是原子，原子分成原子核和核外电子，原子核又分为质子和中子，A表示原子核，c表示核外电子，质子带正电，中子不带电，ABD不符合题意；C符合题意。 故答案为：C。 探究二 原子有多大 【基本概念】原子非常小，小到什么程度呢？平均来说，一个原子的直径约为 10 -10 m，也就是说，100 000 00个原子紧密地排列成一行，长度也大约只有1 cm。一根头发的直径大约可以排列 60 万个以上的原子。要想看到原子，普通的显微镜是无能为力的，必须使用扫描隧道显微镜或原子力显微镜。 【例题02】对原子核的一些说法，观点错误的是（　　） A．原子的中心是原子核，原子核周围有一定数目的电子在核外运动 B．原子核由质子和中子组成，质子带正电，其电荷量跟电子电荷量相等，中子不带电 C．质子的质量大约是电子质量的1.836倍，中子和质子的质量几乎相等 D．中子和质子依靠强大的核力紧密结合在一起，原子核十分牢固 【答案】C 【解析】A．原子的中心是原子核，原子核周围有一定数目的电子在核外运动。故A正确，不符合题意； B．原子核由质子和中子组成，质子带正电，其电荷量跟电子电荷量相等，中子不带电。故B正确，不符合题意； C．质子的质量大约是电子质量的1836倍。中子和质子的质量几乎相等。故C错误，符合题意； D．中子和质子依靠强大的核力紧密结合在一起，原子核十分牢固。故D正确，不符合题意。 故选C。 【例题03】氧元素是元素周期表中第8号元素，下列有关氧原子的说法正确的是 A．氧原子是由质子和中子组成 B．氧原子的原子核带正电，核外电子带负电 C．氧原子的核外电子数小于质子数 D．氧原子的质量分布均匀 【答案】B 【解析】A．物质是由分子、原子构成的。原子还有更小的结构：原子核和核外电子。其中原子核又由质子和中子构成。A不符合题意； BC．构成原子的原子核内质子带正电，中子不带电，核外电子带负电，原子核内质子所带正电荷数量和核外电子所带负电荷数量相等，整个原子对外不显电性，故原子的核外电子数质子数相等。B符合题意；C不符合题意。 D．原子核几乎集中了整个原子的全部质量，核外电子所占质量很少，故原子的质量分布是不均匀的，D不符合题意。 故答案为：B。 探究三 原子有内部结构吗 【基本概念】原子概念被提出后，人们一开始认为原子是没有内部结构、不可再分的实心小球。1897年英国物理学家汤姆孙（J. J. Thomson，1856 —1940）通过对阴极射线的研究，发现了比原子小得多的带负电的粒子，称为电子（electron），这是人类发现的第一个比原子更小的微观粒子。电子的质量很小，大约只有氢原子质量的二千分之一。 19世纪末，英国物理学家汤姆生在实验中发现原子中存在着带负电的粒子，他把这种粒子叫做电子。 电子的发现打破了原子是坚固的、不可再分的最微小粒子的观念 汤姆生设想原子中必定有等量的正电荷存在，而正电荷像液体一样均匀地分布在原子里，电子则“浸”在其中，这一模型被人们称为“葡萄干蛋糕模型”。 【再次探索】电子的发现说明原子并不是构成物质的最小微粒，原子是有结构的，电子是原子的构成部分。由于电子带负电，而原子是电中性（对外不显电性）的，因此原子必定包含带正电的部分。汤姆孙由此提出了原子的结构模型—枣糕模型，即原子中的正电荷均匀分布在整个原子球体内，而电子则嵌在其中，。这个模型虽然能解释原子的电中性，但并没有得到更多实验的支持 英国物理学家卢瑟福（E. Rutherford，1871—1937）根据 α 粒子散射实验的研究在 1911 年提出了原子的核式结构模型（nuclear structure model），也称行星模型（。即原子的质量几乎全部集中在尺度很小的核心区域，称为原子核（nucleus），原子核带正电，半径约为 10-15 m，而电子则在核外绕原子核运动。卢瑟福的核式结构模型能很好地解释一些实验现象。 【例题04】如图，粒子a由粒子b、c构成，各粒子的带电情况如下表，则b是（　　） 粒子 带电情况 a 带正电 b 带正电 c 不带电 A．质子 B．原子 C．电子 D．原子核 【答案】A 【解析】A．假设b是质子，质子带正电，表中数据显示b带正电，符合要求，粒子a由粒子b、c构成，原子核由质子和中子构成，c是中子，中子不带电，从表中数据可看到c不带电，符合要求，a是原子核，原子核是带正电的，表中数据a带正电，这些都符合题意，所以b是质子，A符合题意； B．假设b是原子，原子不带电，而表中数据显示b带正电，这互相矛盾，那么假设不成立，B不符合题意； C．假设b是电子，电子带负电，而表中数据显示b带正电，这互相矛盾，那么假设不成立，C不符合题意； D．假设b是原子核，原子核带正电，表中数据显示b带正电，符合要求，粒子a由粒子b、c构成，那么c是电子，电子带负电，而表中数据显示c不带电，这互相矛盾，那么假设不成立，D不符合题意。 故答案为：A。 探究四 原子核还有结构吗 【再次探索】原子的核式结构被发现之后，物理学家又开始探索原子核的结构。为此，卢瑟福做了大量用α 粒子轰击各种原子核的实验，并于 1919 年发现了一个新的带正电的粒子，称为质子（proton）。因为各种不同的原子核都能打出质子，所以可以确认质子是原子核的构成部分。质子实际上就是最简单的原子核—氢原子核。根据对质子质量和电荷的测量，卢瑟福预言原子核中一定还有另一种粒子—中子（neutron）。1932 年，英国物理学家查德威克（J. Chadwick，1891—1974）在实验中发现了中子 中子的发现不仅确立了原子核的结构，也敲开了人类开发利用核能的大门，具有重大的科学意义。实验发现，中子不带电，质量比质子稍大。α 粒子实际上就是氦原子核，由 2 个质子和2 个中子构成。从 1897 年发现电子开始，经过 30 多年的研究，人们对原子及原子结构有了比较清晰的认识。原子是由集中了绝大部分质量的原子核与核外电子构成的，原子核又是由质子和中子构成的，其中质子的数量与核外电子数相同，以保证原子是电中性的。那么，质子和中子还有结构吗？ 随着物理学的不断发展，人们对物质结构的认识也在不断深入。1964 年，美国物理学家盖尔曼（M. Gell-Mann, 1929—2019）又提出了夸克模型，认为质子和中子都是由更小的微粒—夸克构成的。电子和夸克是目前已知构成常见物质的最小微粒。 电子和夸克是否还有结构，是否由更小的微粒构成，将是未来物理学进一步研究探索的目标 【例题05】如图所示是用来说明原子内部结构的示意图，由图可知构成宇宙中物质的最小粒子是（　　） A．原子 B．夸克 C．中子 D．原子核 【答案】B 【解析】原子由位于原子中心带正电的原子核与绕原子核运动的带负电的电子组成，原子核由带正电的质子与不带电的中子组成，质子和中子又是由更小的粒子夸克组成，因此，图中粒子中，最小的应该是夸克，ACD不符合题意，B符合题意。 故答案为：B。 【例题06】物理学中一个基本的概念是“世界是物质组成的”，一百多年来，科学家们一直在微观领域不懈地探索着。下面关于微观粒子的尺度最小的是 A．分子 B．原子 C．原子核 D．质子 【答案】D 【解析】分子是由原子组成的，原子是由原子核和核外电子组成的，原子核是由质子和中子组成的，所以质子是体积最小的。故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 【例题07】1911年，卢瑟福提出了原子核式结构模型，原子是由带正电的___________和核外带负电的电子构成；比质子和中子空间尺度更小的粒子是___________。 【答案】 原子核 夸克 【解析】 [1]原子是由原子核和核外电子组成的，其中原子核带正电，电子带负电 [2]原子核由质子和中子构成，质子和中子由夸克构成，即比质子和中子空间尺度更小的粒子是夸克。 【课堂练习】 1，通常情况下的原子和组成它的微粒当中，不显电性的是（　　） A．整个原子、原子核 B．整个原子、质子 C．整个原子、中子 D．质子、中子 【答案】C 【解析】原子由带正电的原子核和带负电的电子所组成，原子核所带正电荷与电子所带的负电荷总和相等，对外呈中性，不带电，原子核由带正电荷的质子和不带电的中子所组成，C符合题意．ABD不符合题意． 故答案为：C 2.物质是由分子或原子组成的，原子又由原子核和　 　组成的，原子核又由质子和　 　组成。如图所示是科学家对原子的结构进行猜想并提出的两种模型，其中　 　（选填“A”或“B”）是卢瑟福提出的原子核式结构模型。 【答案】核外电子；中子；B 【解析】卢瑟福提出了原子的核式结构模型，他认为：原子由处于原子中心的原子核与核外电子组成，原子核由带正电的质子和不带电的中子组成。 图B是原子的核式模型，中间是原子核，核外是电子在绕核旋转，它是由卢瑟福提出的。 3，科学家对原子的结构进行猜想，提出了多种模型。在图所示的A、B两种模型中， 　 　（选填“A”或“B”）是卢瑟福提出的原子模型，原子的中心是　 　。 【答案】B；原子核 【解析】由图可知，B模型是原子的核式结构模型，是由卢瑟福提出的；原子是由位于原子中心的原子核和绕核运动的电子组成。 4.在卢瑟福的原子结构模型中，原子是由带　 　电的原子核和带　 　电的核外电子构成的，原子核是由　 　和中子构成的。 【答案】正；负；质子 【解析】带有正电的原子核和带有负电的核外电子共同构成了原子。 原子核是由带正电的质子和不带电的中子构成的。物质是由原子或分子组成，原子由原子核和核外电子组成，原子核带正电，电子带负电，原子核由带正电的质子和不带电的中子组成，质子和中子是由夸克组成的。 1 / 9 学科网（北京）股份有限公司 $