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

该教案聚焦原子的核式结构模型核心知识点，通过“原子内部长什么样”设问导入，复习汤姆孙电子发现及阴极射线实验，引出原子整体中性下正电荷分布问题，搭建从电子发现到原子结构模型探究的学习支架。 该资料特色在于双模型对比（汤姆孙枣糕模型到卢瑟福核式模型，以预测-实验-推翻-重建逻辑贯穿），结合两轮递进式小组讨论（问题链引导分析α粒子散射实验现象推理模型）和体育场-蚂蚁类比（直观理解原子与原子核尺度），运用实验探究法、对比教学法，落实物理观念（建立核式结构图景）、科学思维（实验推理建模）、科学探究（小组合作），帮助学生深化微观结构认知，提升教师课堂互动与重难点突破效率。

§4.3 原子的核式结构模型 教学设计 基本信息 课题：原子的核式结构模型（第 2 课时） 教材：人教版高中物理选择性必修第三册 课时：1 课时（45 分钟） 课型：新授课・公开课 教学目标 物理观念：掌握卢瑟福核式结构模型，知道原子与原子核尺度数量级，建立原子 “核式结构” 物理图景。 科学思维：通过 α 粒子散射实验现象推理模型，体会实验→现象→推理→建模的科学探究方法。 科学探究：以小组讨论突破实验分析难点，提升合作与逻辑表达能力。 科学态度：感受科学家敢于质疑、严谨求证的精神，激发物理探究兴趣。 教学重难点 重点：α 粒子散射实验现象、核式结构模型内容、原子核电荷与尺度。 难点：从实验现象推理核式结构模型；理解大角度偏转的物理原因。 教学亮点（公开课核心） 情境导入：用 “原子内部长什么样” 设问，制造认知冲突，快速聚焦主题。 双模型对比：汤姆孙枣糕模型→卢瑟福核式模型，用预测 — 实验 — 推翻 — 重建贯穿课堂。 深度小组讨论：3 轮递进式讨论，问题链引导，学生自主得出结论。 可视化类比：体育场 — 蚂蚁类比原子与原子核，直观突破尺度认知。 即时评价：小组展示 + 教师点拨 + 当堂检测，闭环落实。 教学方法 实验探究法、小组讨论法、对比教学法、类比法、讲练结合法 教学准备 PPT 课件、α 粒子散射实验动画、小组讨论任务单、课堂检测题 教学流程 复习导入（3min）→2. 汤姆孙模型回顾（5min）→3. α 粒子散射实验探究（15min，含小组讨论）→4. 核式结构模型建立（8min）→5. 原子核电荷与尺度（7min）→6. 课堂小结 + 检测（5min）→7. 作业布置（2min） （一）开场导入（3 分钟） 师：各位老师、同学们，大家上午好！今天我们继续学习4.3 原子的核式结构模型（第 2 课时）。 我们一起回顾一下上节课的内容是谁发现了电子，通过什么实验，发现电子的带电性和其质量有什么特点？ 生：汤姆孙的阴极射线实验，发现电子带负电、质量很小。 那请大家思考：电子带负电，而原子整体不带电，原子里带正电的部分和电子到底怎么分布？ （停顿，学生思考） 这就是今天我们要解决的核心问题 —— 从猜想模型，到实验验证，再到建立正确的原子结构模型。 （二）汤姆孙枣糕模型回顾（5 分钟） 师：汤姆孙在 1898 年提出了自己的原子模型，我们叫它枣糕模型，也叫西瓜模型。 谁能描述一下？ 生：原子是球体，正电荷均匀分布，电子像枣一样镶嵌在里面。 师：非常准确！这个模型当时很合理，但科学必须用实验检验。哪个实验彻底否定了它？ 生：α 粒子散射实验！ （三）α 粒子散射实验探究（15 分钟）【核心・小组讨论】 1. 实验装置与关键问题 师：请看实验装置图：放射源、金箔、荧光屏、显微镜，整体放在真空环境中。 我先抛出 4 个关键问题，大家快速思考： ① 什么是 α 粒子？为什么选它？ 生：氦原子核，带正电、质量大、速度大、能使荧光屏发光。 ② 为什么用金箔，不用铁板、纸？ 生：无法穿透纸张，金延展性好，能做得极薄；金原子序数大，库仑斥力明显，现象清晰。 ③ 装置必须真空吗？ 生：必须！空气会阻挡 α 粒子，影响实验。 2. 第一轮小组讨论（5 分钟）【任务发布】 师：现在进入第一轮小组讨论，时间 3 分钟，讨论两个问题： 按枣糕模型，α 粒子穿过金箔，最可能怎么运动？ 电子能让 α 粒子明显变向甚至反弹吗？ （学生讨论，教师巡视指导） 师：好，时间到！请小组代表发言。 小组 1：按枣糕模型，正电荷均匀分布，斥力平衡，α 粒子几乎直线前进，不可能大角度偏转。 小组 2：α 粒子质量是电子的 7300 倍，电子撞不动它，不可能让 α 粒子反弹。 师：总结得非常到位！那真实实验结果，和预测一样吗？ （播放 α 粒子散射实验动画） 3. 实验现象总结 师：请大家齐声说出实验现象： ① 绝大多数 α 粒子 —— 生：穿过金箔后基本沿原方向前进！ ② 少数 α 粒子 —— 生：发生大角度偏转！ ③ 极少数 α 粒子 —— 生：偏转超过 90°，甚至被弹回！ 师：这个现象完全颠覆枣糕模型！卢瑟福本人都说：这是我一生中最不可思议的事！ 4. 第二轮小组讨论（4 分钟）【深度探究】 师：进入第二轮小组讨论，问题链探究： 为什么少数 α 粒子会大角度偏转甚至反弹？ 为什么是 “极少数” 大角度？ 绝大多数直线穿过，说明原子内部什么样？ （学生热烈讨论，教师点拨） 师：请小组展示！ 小组 3：原子里有一个质量极大、体积极小、带正电的核心，α 粒子正碰才会反弹。 小组 4：因为核心很小，只有极少数 α 粒子能碰到，所以是小概率事件。 小组 5：绝大多数直线穿过，说明原子内部绝大部分是空的！ 师：完美！你们已经和卢瑟福想到一起了！ （四）核式结构模型建立（8 分钟） 师：基于实验，卢瑟福在 1911 年提出原子的核式结构模型，三句话记牢： 原子中心有一个体积很小、带正电的原子核； 原子全部正电荷、几乎全部质量都集中在原子核； 带负电的电子在核外绕核旋转。 师：我们用模型再解释实验： 绝大多数 α 粒子：离核远，斥力小→直线前进 少数 α 粒子：靠近核，斥力大→大角度偏转 极少数 α 粒子：正碰核，斥力极强→原路反弹 （板书对比：枣糕模型 vs 核式结构模型） 师：我们快速做两道例题，检验掌握情况。 【例1】(多选)关于原子结构的认识历程，下列说法中正确的是 (　 BD　) A．J．J．汤姆孙发现电子后猜想出原子内的正电荷集中在很小的核内 B．让阴极射线通过电场和磁场，通过阴极射线的偏转情况判断其电性和计算其比荷 C．卢瑟福的原子核式结构模型能够很好地解释原子中带正电部分的体积、质量占比都很小 D．α粒子散射实验中少数α粒子发生了较大偏转是卢瑟福猜想原子核式结构模型的主要依据 【例2】如图所示为卢瑟福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 (　C　) 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粒子撞击到金箔原子后产生的反弹 师：大家正确率很高，说明理解到位！ （五）原子核的电荷与尺度（7 分钟） 师：接下来我们学习原子核的电荷与尺度。 电荷关系： 核电荷数 (Z) = 质子数 = 原子序数 = 核外电子数 质量数 (A) = 质子数 + 中子数 尺度对比（公开课亮点类比）： 原子半径：10⁻¹⁰m 原子核半径：10⁻¹⁵m 相差十万倍！ 如果把原子比作体育场，原子核就是场中心的一只蚂蚁—— 原子内部极其空旷！ （六）课堂小结 + 当堂检测（5 分钟） 师：本节课我们完成了三件事： 推翻枣糕模型，建立核式结构模型； 掌握 α 粒子散射实验现象 + 解释； 知道原子核电荷关系与尺度数量级。 师：当堂检测 3 道题，快速完成： α 粒子大角度偏转原因是？（库仑斥力） 原子半径数量级？（10⁻¹⁰m） 核电荷数等于？（质子数 = 核外电子数） （核对答案，全对举手，课堂效果达标） （七）作业布置（2 分钟） 师：课后作业： 整理核式结构模型笔记，默写实验现象； 完成教材课后习题； 思考：核式结构模型还有哪些局限？为下节课铺垫。 师：今天的课到此结束，谢谢大家！ 精简说课稿 大家好！今天我说课的题目是4.3 原子的核式结构模型（第 2 课时），选自人教版高中物理选择性必修第三册。 一、教材与学情 本节课承接电子的发现，通过 α 粒子散射实验建立核式结构模型，是原子物理的奠基课，承上启下。 学生已知电子、原子呈电中性，但对微观结构认知模糊，逻辑推理与建模能力需重点培养。 二、教学目标 物理观念：掌握核式结构模型，记住原子与原子核尺度数量级。 科学思维：经历 “实验现象→推理→建模” 的探究过程。 科学探究：通过小组讨论突破难点。 科学态度：体会科学家质疑求真的精神。 教学重点：α 粒子散射实验、核式结构模型。 教学难点：由实验现象推理原子结构。 三、教法学法 教法：动画演示、问题链、对比法、类比法。 学法：自主思考、小组合作讨论、展示交流。 本节课亮点： 双模型对比：枣糕模型→实验否定→核式模型重建。 两轮递进讨论：学生自主推导结论。 体育场 — 蚂蚁类比：直观突破尺度难点。 四、教学过程（45 分钟） 复习导入（3 分钟） 由 “电子带负电，原子呈中性，正电荷如何分布？” 引发思考，引入课题。 旧模型回顾（5 分钟） 回顾汤姆孙枣糕模型，明确：模型必须实验验证，引出 α 粒子散射实验。 实验探究（15 分钟）【核心】 介绍装置、α 粒子、金箔、真空条件。 第一轮讨论：按枣糕模型预测 α 粒子应直线前进，不反弹。 展示实验三大现象：绝大多数直线、少数大角度、极少数反弹，制造认知冲突。 第二轮讨论：推出原子有质量大、体积小、带正电的核心，内部绝大部分是空的。 模型建构（8 分钟） 总结核式结构模型：原子核集中全部正电荷与几乎全部质量；电子绕核旋转。用模型解释实验，完成探究闭环。 原子核电荷与尺度（7 分钟） 电荷关系：核电荷数 = 质子数 = 核外电子数。 尺度：原子 10⁻¹⁰m，原子核 10⁻¹⁵m，类比强化记忆。 小结、检测与作业（7 分钟） 梳理知识，当堂检测，布置习题与预习任务。 五、板书设计 4.3 原子的核式结构模型 枣糕模型（被否定） α 粒子散射实验：直、偏、弹 核式结构模型：核小质大、电子绕核 尺度：原子 10⁻¹⁰，核 10⁻¹⁵ 学科网（北京）股份有限公司 $