第1节 原子 原子结构（表格式教学设计）物理新教材沪科版（五四学制）九年级下册

第1节 原子 原子结构（教学设计） 年级 九年级 学科 物理 教师 课题 第1节 原子 原子结构 教学 目标 物理观念 通过从物理学角度学习原子结构，知道宏观与微观的差异 科学思维 通过物理学中的微小形变引入原子，原子结构的模型结构，体会物理学中微元法。 科学探究 感受分析问题时，养成核心素养，体验物理学家的探索方法，经历。 科学态度 与责任 感受科学家探索物质世界的执着精神，养成实事求是态度；认识到科学探索永无止境，激发探索微观世界的兴趣。 教材 分析 本节物理课选自沪科版（五四学制）从原子到星系的第一节，也是中考选择，填空题的，应用知识解释日常生活中原子的关键。在教学中通过多列举生活的原子微观角度，通过奇妙的现象感染学生，增强趣味感。同时运用教学课件展示物理的严谨性，具体化，增加实效性。学生更容易理解。 学情 分析 1. 知识储备分析：本节内容围绕物质的组成与微观粒子的探索，从宏观世界过渡到微观领域，帮助学生建立物质由原子构成的基本观念 2. 思维能力分析：知识上承分子、原子概念，下启后续原子核组成（质子、中子）及物质结构观，体现从宏观到微观的科学认知进阶 3. 学习兴趣与态度分析：形成初步的物质微观结构观，发展科学推理与模型认知素养，帮助学生重点培养探索精神，体现物理学的严谨与权威 教学 重点 初步了解原子的结构 教学 难点 了解原子核式结构模型，大致了解人类探索微观世界的历程 教学 器材 多媒体，盒子，音像资料 教学过程 教师活动 学生活动 导入新课 【提出问题】2 300 多年前的中国古代哲学家认为，“一尺之棰，日取其半，万世不竭”，提出了物质无限可分的思想。而同时代的古希腊哲学家则认为，物质存在不可再分的最小微粒，即原子。在希腊语中原子一词即有不可分之意。那么，构成物质的最小微粒真的存在吗？ 思考并回答问题，进入情景。 学习新课 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】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。 学习新课 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。 学习新课 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。 实验目的：是想证实汤姆孙原子模型的正确性，实验结果却成了否定汤姆孙原子模型的有力证据。 【例题03】在下列科学家中，对发现电子作出重大贡献的是（　　） A．卢瑟福 B．阿伏加德罗 C．汤姆孙 D．道尔顿 【答案】C 【解析】A．卢瑟福做了阿尔法粒子的散射实验，证明了原子内部存在空间，故A不符合题意； B．阿伏加德罗的突出贡献是提出分子假说，故B不符合题意； C．汤姆孙提出电磁质量、发现电子、进行原子结构的现代理论和极燧射线的研究，故C不符合题意； D．道尔顿创立了原子学说，故D不符合题意。 故选C。 【例题04】在抗击新冠疫情期间，全民佩戴口罩可以阻挡搭载冠状病毒的飞沫。已知新冠病毒直径大小在10-7m左右，我们熟知的PM2.5指的是直径小于等于2.5μm的颗粒物，下列按照空间尺度由大到小排序正确的是（　　） A．PM2.5→氧气分子→冠状病毒→电子 B．氧气分子→PM2.5→电子→冠状病毒 C．氧气分子→冠状病毒→PM2.5→电子 D．PM2.5→冠状病毒→氧气分子一电子 【答案】D 【解析】 质子和中子构成原子核，电子和原子核构成原子，所以电子的空间尺度远小于分子的空间尺度；病毒直径大小在 10-7m=10-7×106μm=0.1μm 左右，空间尺度大于分子；PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5μm的颗粒物，其空间尺度大于病毒；所以按照空间尺度由大到小排序为：PM2.5→冠状病毒→氧气分子→电子。 故选D。 学习新课 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】19世纪末，英国物理学家汤姆生发现了比原子小得多的带负电荷的粒子，从而揭示了原子是有结构的；1911年，卢瑟福建立了原子核式结构模型，该模型认为：原子是由原子核和核外___________组成；后来人们又发现原子核是由___________和___________组成。 【答案】 电子 质子 中子 【解析】 [1][2][3]1911年，卢瑟福建立了原子核式结构模型，该模型认为：原子是由原子核和核外电子组成；后来人们又发现原子核是由质子和中子组成的。 【例题06】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。 通过图片帮助学生更好的记忆（二氧化碳为例） 老师可以补充一下原子的探究史，体现物理学的久远性 本题重点在于对定义的掌握，原子，中子（易混淆） 葡萄干蛋糕模型有点抽象，需老师 展示图片讲解 通过漫画的方式帮助记忆。 汤姆森等其他物理学家的贡献是中考选择题的细节 α 粒子散射实验是卢瑟福的贡献，道尔顿创立了原子学说 实验目的：是想证实汤姆孙原子模型的正确性 表格牢记，有助于不易混淆 质子，中子的定义要区别 课 堂 练 习 1.卢瑟福的粒子散射实验是近代科学发展史上最重要的物理实验之一，他为建立原子的核式结构模型奠定了实验基础，如图所示是实验中粒子通过金原子核附近时的运动轨迹示意图代表粒子，通过示意图可以判断出粒子带___________电。 【答案】正 【解析】 原子核带正电，由图知，粒子靠近原子核时由于被排斥而改变运动方向。由于同种电荷相互排斥，所以可以判断出粒子带正电。 2．1911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。 【答案】 很小部分 绝大部分 【解析】 [1][2]原子是由位于中心带正电的原子核和绕原子核高速运动的带负电电子构成；原子内部空间分布上，原子核占据了很小空间，原子的质量几乎全部集中在直径很小的核心区域原子核上。 3.在探索微小粒子的历程中，科学家们用一系列高能物理实验证实了大量微小粒子的存在。在原子、夸克、质子、分子、α粒子等微观粒子中，空间尺度最小的是______。如图，原子的核式结构模型与太阳系的结构最为接近，带负电的___________在不同的轨道上绕着中心运动，就像地球绕着太阳运动一样。 【答案】 夸克 电子 【解析】 [1]物质由分子、原子构成，原子由原子核和核外电子构成，原子核由质子和中子构成，质子和中子由夸克构成；α粒子是氦的原子核。故以上粒子空间尺寸最小的是夸克。 [2]原子的核式结构模型与太阳系的结构最为接近，带正电的原子核类似太阳，核外带负电的电子类似行星。 4.下列说法不正确的是（　　） A．物质是由分子组成的，而且组成物质的分子在不断地运动 B．物质有固、液、气三种状态，物质所处的不同状态与分子的运动情况有关 C．尘土满天说明分子在不断地运动 D．原子是由原子核和核外电子组成的 【答案】C 【解析】 A．物质是由分子组成的，而且组成物质的分子在不断地做无规则运动，故A正确，不符合题意； B．自然界中的物质有固态、液态、气态三种状态，物质所处的不同状态与分子的运动情况有关，故B正确，不符合题意； C．分子是肉眼看不见的，尘土满天是机械运动，不能说明分子在不断地运动，故C不正确，符合题意； D．分子是由原子组成的，原子是由原子核和核外电子组成，故D正确，不符合题意。 故选C。 板 书 设 计 第1节 原子 原子结构 一，认识到物质的微观结构是可以认识的，体会随着科学技术的进步人类认识世界的能力不断提高，从而激发科学探究的热情 二，通过对“原子，原子结构”的学习，感悟科学的物质观念 三，知道物理学家的贡献与物理学的发展 1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $