5.1 原子核的组成 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“原子核的组成”，涵盖天然放射现象、αβγ射线特性、原子核由质子中子组成及同位素概念。通过贝克勒尔发现铀盐感光的科学故事与放射性矿物图片导入，以“射线来源与核内结构”问题驱动，衔接原子结构知识，搭建微观粒子认知支架。 该资料特色在于融合科学史实与实验探究，通过磁场偏转实验用左手定则推理射线电性培养科学思维，复刻卢瑟福发现质子、查德威克发现中子的实验思路落实科学探究，介绍贝克勒尔等科学家事迹渗透科学态度与责任。用表格对比射线特性、动手练习核符号书写，助学生构建物理观念，教师可直接使用，提升教学效率。

5.1 原子核的组成 一、教学目标 1. 物理观念 知晓天然放射现象的发现历程，理解放射性、放射性元素的核心概念。 掌握α、β、γ三种射线的本质、电离能力与穿透能力特性。 明确原子核由质子和中子组成，能正确书写原子核符号，理解同位素的含义。 2. 科学思维 通过射线在磁场中的偏转现象，运用左手定则推理射线带电性质，培养逻辑推理能力。 结合原子核比荷数据，分析原子核的组成奥秘，建立微观粒子的模型认知。 3. 科学探究 复刻卢瑟福发现质子、查德威克发现中子的实验思路，体会提出猜想—实验验证的科学探究方法。 通过对比三种射线的特性，学会用控制变量法分析微观粒子的性质。 4. 科学态度与责任 了解贝克勒尔、居里夫妇、卢瑟福等科学家的研究历程，学习科学家严谨求实、勇于探索的科学精神。 认识天然放射现象的科学价值，树立科学研究推动人类认知进步的观念。 二、教学重难点 （一）教学重点 天然放射现象的定义与放射性元素的分布。 α、β、γ三种射线的本质及特性对比。 原子核的组成、原子核符号书写与同位素概念。 （二）教学难点 三种射线的本质区分与特性记忆。 原子核组成的探究推理过程。 原子核符号中质量数、质子数、中子数的数量关系理解。 三、教学过程 （一）导入新课（5分钟） 情境引入：教师展示铀矿、钡铀云母等放射性矿物图片，讲述1896年贝克勒尔偶然发现铀盐能透过黑纸使照相底片感光的科学故事。 问题驱动：“这种能自发发出的射线是什么？它来自原子的哪个部分？原子核内部究竟有什么？” 引出课题：人类从天然放射现象入手，逐步揭开原子核的秘密，今天我们一起学习原子核的组成。 （二）新课讲授（30分钟） 模块一：天然放射现象 发现历程 1896年，法国物理学家贝克勒尔发现铀盐能自发发出未知射线，首次观察到原子核现象，这就是天然放射现象。 居里夫妇深入研究，发现射线强度仅与铀的含量有关，与外界条件无关，确认射线来自原子内部，提出“放射性”概念，并发现新元素钋（Po）和镭（Ra），两次斩获诺贝尔奖。 核心概念 天然放射现象：物质能自发地放出射线的现象。 放射性：物质放出射线的性质。 放射性元素：具有放射性的元素。 元素分布：原子序数大于等于83的所有元素，及部分原子序数小于83的元素，都具有放射性。 师生互动：教师提问“放射性与物质的状态、温度、压强有关吗？”，学生结合居里夫妇的研究结论回答，明确放射性是原子核的固有属性。 模块二：射线的本质 研究方法 教师展示实验装置图：将放射源放入铅盒，射线从小孔射出成细束，通过磁场观察射线偏转。 无磁场：胶片只有1处感光。 加磁场：胶片出现3处感光，说明射线分为三束。 射线电性判断（左手定则） 向右偏转：带正电→α射线 向左偏转：带负电→β射线 不偏转：不带电→γ射线 三种射线的特性详解 教师结合表格，逐一讲解射线本质、速度、电离能力、穿透能力，配合纸、铝、铅遮挡实验图片辅助理解： 射线 本质 速度 电离能力 穿透能力 遮挡材料 α射线 高速氦原子核（₄²He） 0.1c 很强 很弱 一张薄纸 β射线 高速电子流（₋₁⁰e） 0.99c 较弱 较强 几毫米铝板 γ射线 高频电磁波 c 很弱 很强 几厘米铅板 关键结论：射线与核外电子无关，全部来自原子核，直接证明原子核内部有复杂结构。 小组讨论：“生活中如何防护三种射线？”，学生结合穿透能力总结，教师补充放射性防护常识。 模块三：原子核的组成 质子的发现 1919年，卢瑟福用α粒子轰击氮原子核，首次发现质子，质子带正电，电荷量与电子相同，质量约为1.67×10⁻²⁷kg。 矛盾推理：若原子核仅由质子组成，原子核的比荷（质量/电荷量）应等于质子的比荷，但实际原子核比荷更大，说明原子核内还有其他粒子。 卢瑟福猜想：原子核内存在一种不带电、质量与质子相近的粒子，命名为中子。 中子的发现 1930年：博特用α粒子轰击铍，发现穿透性极强的中性射线。 1932年：约里奥—居里夫妇用该射线轰击石蜡，打出质子。 1932年：查德威克深入研究，证实该射线为中子，验证了卢瑟福的猜想。 原子核的组成 原子核由质子和中子组成，二者统称为核子。 原子核符号： X：元素符号；Z：质子数（核电荷数）；A：质量数（核子数） 两个基本关系： ① 核电荷数 = 质子数 = 原子序数 = 核外电子数 ② 质量数 = 质子数 + 中子数 同位素 定义：质子数相同、中子数不同的原子核，在元素周期表中占同一位置，互称同位素。 特点：质子数相同，核外电子数相同，化学性质完全相同。 实例：氢的三种同位素——氕（）、氘（）、氚（）。 动手练习：学生书写、的质子数、中子数，教师巡视纠错。 （三）课堂练习（5分钟） 原子核符号中，质子数为（） A. A B. Z C. A-Z D. A+Z 答案：B，解析：Z代表质子数，A代表质量数。 关于原子核组成，说法正确的是（） A. 含α粒子 B. 含β粒子 C. 含γ光子 D. 只有质子和中子 答案：D，解析：射线是原子核转变时产生的，核内只有质子和中子。 α粒子轰击氮核产生的新射线带正电、穿透性更强，该射线是（） 答案：质子，解析：卢瑟福实验发现质子，穿透性强于α粒子且带正电。 （四）课堂小结（5分钟） 知识梳理：天然放射现象→三种射线→原子核组成（质子、中子）→核符号→同位素。 核心公式：质量数=质子数+中子数；核电荷数=质子数=原子序数。 科学方法：实验探究、猜想验证、逻辑推理。 四、板书设计 5.1 原子核的组成 一、天然放射现象 发现：贝克勒尔、居里夫妇 概念：放射性、放射性元素 二、三种射线 α：氦核，正电，电离强、穿透弱 β：电子流，负电，电离弱、穿透强 γ：电磁波，不带电，电离最弱、穿透最强 三、原子核组成 核子：质子（+）、中子（不带电） 符号： 质子数=Z，质量数=A，中子数=A-Z 同位素：质子数同、中子数不同 五、教学反思 亮点：通过科学家史实贯穿课堂，结合实验推理突破难点，小组讨论与动手练习提升学生参与度，新课讲解层层递进，符合微观粒子的认知规律。 不足：三种射线的特性记忆易混淆，可增加口诀或对比动画强化；原子核符号的计算练习可适当增加，巩固数量关系。 改进：后续课程加入射线应用的视频，结合生活实例加深理解；设计分层习题，满足不同学生的学习需求。 学科网（北京）股份有限公司 $