4.3 原子的核式结构模型 教学设计 -2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第三册

该高中物理教学设计聚焦“原子核式结构模型”，通过梳理电子发现、α粒子散射实验及核式结构模型建立的脉络，以微观世界图片及视频导入，结合学生已有认知构建学习支架，引导学生从宏观走向微观，理解原子结构探索历程。 亮点在于深度融合新课标核心素养：物理观念上深化物质观念，明确原子中心核与核外电子分布；科学思维通过α粒子散射实验现象推理与模型建构，培养质疑创新能力；科学探究设计实验方案讨论、现象分析等活动，提升探究技能；科学态度与责任融入科学家探索精神及我国核能成就，厚植爱国情怀。课堂评价及时反馈，助力教师高效教学，促进学生综合能力提升。

4.3原子核式结构模型 学习目标 学习目标 1. 了解阴极射线及汤姆孙发现电子的过程，知道电荷是量子化的。 2. 理解α粒子散射实验的实验方法和实验现象，掌握卢瑟福原子核式结构模型的主要内容。 3. 知道原子和原子核大小的数量级，了解原子核的电荷数。 【物理观念】形成物质观念，理解原子的结构和组成，认识原子核式结构模型的本质。 【科学思维】通过实验现象的分析和推理，培养学生的逻辑思维、批判性思维和模型建构能力。 【科学探究】体验阴极射线和α粒子散射实验的探究过程，提高学生提出问题、作出假设、设计实验、分析数据和得出结论的能力。 【科学态度与责任】了解原子结构模型的发展历程，感受科学家的探索精神，增强学生对科学的敬畏感和责任感。 教学重 难点 重点： 1. α粒子散射实验及原子的核式结构模型的建立。 2. 原子的核式结构模型的主要内容。 难点： 1. 汤姆孙发现电子的理论推导。 2. 原子的核式结构模型的建立过程。 教学方法 讲授法、讨论法、演示法、多媒体辅助教学法 思政教育 1. 在介绍科学家探索原子结构的过程中，引导学生学习科学家们严谨的科学态度、勇于创新的精神以及为追求真理而不懈努力的毅力，培养学生的科学精神和责任感。 2. 通过我国在原子物理研究领域的成就，如在核能利用、核技术应用等方面的发展，激发学生的爱国热情和民族自豪感，增强学生为国家科技发展贡献力量的使命感。 教学过程 教师活动 学生活动 课堂评价 设计意图 环节一 情境导入 活动一： 1.导入新课 - 通过展示一些微观世界的神秘图片或视频，如扫描隧道显微镜下的原子排列等，引起学生对微观世界的兴趣，提问学生对原子结构的已有认知，从而引出本节课的主题——原子的核式结构模型。 活动一： 1. 观察与思考** - 认真观察教师展示的图片、实验装置图以及多媒体动画演示，积极思考教师提出的问题，如阴极射线的本质、α粒子散射实验现象的解释等。在教师引导下，尝试设计验证阴极射线本质的实验方案。 评价一： 1. **关于阴极射线，下列说法正确的是（ ）** A. 阴极射线是电磁波 B. 阴极射线本质是电子流 C. 阴极射线在真空中不能传播 D. 阴极射线速度接近光速 一.设计意图：通过展示原子结构图片和回顾化学知识，引起学生的学习兴趣，激发学生的求知欲，为新课的学习做好铺垫。 环节二 活动二： 电子的发现讲述科学家在研究稀薄气体放电时发现阴极射线的过程，介绍阴极射线能使玻璃管壁发出荧光的现象，以及当时关于阴极射线本质的两种主要观点——电磁波说和粒子说。 活动二： 小组讨论 - 在教师提出“原子中带正电部分和电子的可能分布”以及“枣糕模型是否合理”等问题后，组织学生进行小组讨论。每个小组的成员各抒己见，共同探讨问题的答案，并推选代表向全班汇报讨论结果。 评价二：汤姆孙测定电子比荷的实验中，需要用到的电场和磁场方向应（ ） A. 电场和磁场方向都垂直于阴极射线方向 B. 电场和磁场方向都平行于阴极射线方向 C. 电场方向垂直于阴极射线方向，磁场方向平行于阴极射线方向 D. 电场方向平行于阴极射线方向，磁场方向垂直于阴极射线方向 让学生了解电子发现的历史背景和科学过程，培养学生的科学思维能力和逻辑推理能力，同时渗透科学探究的方法。 环节三 活动三：原子结构模型的演变 - 提出问题：“物质是不带电的，原子应该是电中性的。既然电子是带负电的，那么原子中一定还有带正电的部分，它们是如何分布的呢？”引导学生进行猜想和讨论。 活动三： 练习与反馈 - 认真完成教师布置的课堂练习题，包括选择题、填空题和简答题等，以检验自己对本节课知识的掌握程度。对于练习中出现的问题，及时向教师和同学请教，获取反馈信息，及时纠正错误。 评价三： 在α粒子散射实验中，大多数α粒子穿过金箔后仍沿原方向前进，这是因为（ ）** A. α粒子受到金箔中电子的引力作用 B. α粒子受到金箔中原子核的斥力作用，但距离较远，斥力较小 C. α粒子质量较大，不易改变运动状态 D. 金箔对α粒子没有作用力 通过引导学生思考和对不同模型的评价，培养学生的批判性思维和创新能力，同时为引出卢瑟福的原子核式结构模型做好铺垫。 课堂小结 1. 与学生一起回顾本节课的重点知识： - 电子的发现：阴极射线是电子流，汤姆孙通过研究阴极射线发现了电子，密立根精确测定了电子电荷，证明电荷是量子化的。 - α粒子散射实验：绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原方向前进，少数发生较大角度偏转，极少数被反弹回来。该实验否定了汤姆孙的原子模型，为卢瑟福提出原子核式结构模型提供了重要依据。 - 卢瑟福原子核式结构模型：原子中心有一个很小的原子核，集中了全部的正电荷和几乎全部的质量，电子在原子核外绕核运动。原子核半径的数量级为。 2. 强调原子核式结构模型在物理学发展史上的重要地位和意义，它不仅揭示了原子的内部结构，而且为后来的原子核物理、量子力学等学科的发展奠定了基础。鼓励学生在学习过程中要像科学家们一样，善于观察、勇于探索、敢于创新。 板书设计 原子核式结构模型 1. **电子的发现** - 阴极射线：电子流 - 电子的性质：电荷量，质量 - 电荷量子化 2. **原子结构模型的演变** - 汤姆孙的枣糕模型：正电荷均匀分布，电子镶嵌其中 - 枣糕模型的否定：电子束穿透实验、α粒子散射实验 3. **α粒子散射实验** - 实验装置：放射源、金箔、荧光屏、显微镜等 - 实验现象：多数α粒子基本沿原方向前进，少数发生大角度偏转 - 实验结论：原子的核式结构模型 4. **原子的核式结构模型** - 原子核：位于原子中心，集中全部正电荷和几乎全部质量 - 电子：在核外空间绕核旋转 - 原子和原子核大小数量级：原子直径，原子核直径 - 原子核电荷数：等于核外电子数 评价设计 课堂评价 1.如图所示为α粒子散射实验装置的示意图，图中的显微镜可在圆周轨道上转动，通过显微镜前相连的荧光屏可观察α粒子在各个角度的散射情况。下列说法中正确的是（ ）** A. 在图中的A、B两位置分别进行观察，相同时间内观察到屏上的闪光次数一样多 B. 在图中的B位置进行观察，屏上观察不到任何闪光 C. 卢瑟福选用不同重金属箔片作为α粒子散射的靶，观察到的实验结果基本相似 D. α粒子发生散射的主要原因是α粒子撞击到金箔电子后产生的反弹 2.在阴极射线管中，阴极射线从阴极出发，经过阳极加速后打到玻璃管壁上发出荧光。若要使阴极射线在竖直平面内向上偏转，可采用的方法是（ ）** A. 加一垂直纸面向外的磁场 B. 加一垂直纸面向里的磁场 C. 加一竖直向下的电场 D. 加一竖直向上的电场 3.根据卢瑟福的原子核式结构模型，下列说法中正确的是（ ） A. 原子中绝大部分是空的，原子核很小 B. 电子在原子核外绕核旋转，库仑力提供向心力 C. 原子核内的质子和中子之间存在着斥力作用 D. 原子的全部正电荷都集中在原子核里 课后评价 （作业设计） 布置作业**（2分钟） - 完成课本上的课后习题，巩固所学知识。 学科网（北京）股份有限公司 $