第三单元跨学科实践活动2 制作模型并展示科学家探索物质组成与结构的历程课件--2026-2027学年九年级化学人教版上册

该初中化学课件围绕物质组成与结构探索历程，以月壤分子水发现导入，结合生活现象（花香扩散等）感知微观粒子，通过道尔顿到电子云的原子模型演变，搭建从宏观现象到微观理论再到模型制作的学习支架。 其亮点在于以模型制作为核心，融合科学探究与实践，学生用橡皮泥等材料制作原子分子模型，通过多维度评价量表（科学性等）培养科学思维。结合科学态度与责任教育，帮助学生具象化抽象知识，提升创新能力，也为教师提供结构化跨学科实践方案。

制作模型并展示科学家 探索物质组成与结构的历程 人教版九年级化学上册 跨学科实践活动 2 30.06.2026 同学们好，欢迎来到今天的化学跨学科实践活动课。我们将一起穿越时空，回顾科学家们是如何一步步揭开物质组成与结构的神秘面纱的。同时，大家还将亲自动手，制作模型来展示这一伟大的探索历程。让我们开始吧。 1 CHEMISTRY FRONTIER 科学前沿：月壤中的分子水 中国科学家在月壤样品中发现分子水，标志着我国在微观物质探测领域取得重大突破。这一成果不仅证实了月球水的存在，更为未来月球基地建设提供 资源可能。 技术突破： 中国科研团队通过红外光谱等技术，在嫦娥五号带回的月壤样品中成功 检测到分子水信号。 资源意义： 这一发现证实了月球表面矿物中存在羟基或水分子，为未来月球资源利 用提供了关键科学依据。 认知拓展： 微观粒子的探测技术日新月异，从地球到月球，人类对物质组成的认知 边界正在不断拓展。 课程目标： 本节课我们将借鉴科学家的探索精神，通过模型制作，重现人类认识物 质结构的伟大历程。 "微观世界的探索，是通往宏观宇宙未来的钥匙。" 图：嫦娥五号月壤样品及科研场景 30.06.2026 大家可能听说了，中国科学家在月壤样品中发现了分子水。这一发现不仅证明了月球上存在水，更展示了我们探测微观物质组成的能力。这说明，研究物质的组成与结构，不仅是书本上的知识，更是国家科技实力的体现。今天，我们就从微观粒子开始，探索这个奇妙的世界。 2 科学探索 微观粒子体验馆：从生活到科学 微观粒子虽不可见，但通过生活现象可感知其存在与特性。从花香扩散到水分蒸 发，宏观现象背后是微观粒子的运动。现代科研仪器如扫描隧道显微镜的应用，更 是将微观研究从推测推向实证。 生活实证：生活中花香扩散、湿衣服晾干等现象，直观证明了分子在不断运动且物质 由微观粒子构成。 理论构建：结合物理与化学知识，理解分子、原子的基本特性，如体积小、质量小、 之间有间隔等。 技术支撑：现代科研仪器如扫描隧道显微镜、X 射线衍射仪等，为科学家深入探索微 观世界提供了技术支撑。 认知飞跃：科技进步推动了微观粒子领域的基础研究，使人类对物质组成的认知从宏 观推测走向微观实证。 图：扫描隧道显微镜 (STM) 成像，展示微观粒子观测仪器及成像效果，体现科技推动研 究。 30.06.2026 分子、原子看不见摸不着，但它们并不陌生。走过花圃闻到花香，是因为分子在运动；湿衣服晾干，是因为水分子跑到了空气中。这些生活实例都证明了微观粒子的存在。现在，我们有更先进的仪器，如扫描隧道显微镜，能直接'看到'原子，科技让微观世界不再神秘。 3 科学探索历程 原子模型演变 1： 道尔顿实心球模型 “道尔顿原子论是近代化学的基石，他提出原子是构成物质的基本粒子，是坚 实的、不可再分的实心球。” 1 实验基础：基于质量守恒现象，提出原子是构成物质的基本粒子，是坚实的实心 球。 2 理论核心：认为原子在化学反应中不可再分，不同元素的原子质量和性质不同，解 释了定比定律。 3 历史意义：奠定了近代化学基础，使化学从定性研究走向定量研究，具有划时代意 义。 4 局限性：随着电子的发现，科学家证明原子可分，实心球模型被新的发现修正。 道尔顿实心球原子模型结构示意图 展示了原子作为不可再分的基本粒子的早期构想 30.06.2026 科学探索始于猜想。19 世纪初，道尔顿提出了原子论，他认为原子是坚实的、不可再分的实心球。这个理论很好地解释了质量守恒定律，是近代化学的基石。但后来科学家发现原子内部还有结构，说明科学理论是在不断修正中完善的，没有绝对的真理。 4 Atomic Model Evolution 原子模型演变 2：汤姆逊葡萄干布丁模型 汤姆逊通过阴极射线实验发现了电子，证明原子可分，提出了“葡萄干布丁”模型。他 认为原子是一个带正电荷的球体，电子像葡萄干一样镶嵌其中，整体呈电中性。 发现电子：通过阴极射线实验确认所有原子中都含有带负电荷的电子，打破了原子不可分 的传统观念。 模型结构：提出原子是一个球体，正电荷均匀分布在整个球体内，而电子则像葡萄干一样 镶嵌在其中。 历史意义：成功解释了原子的电中性特征，是原子结构认识史上的一次重要进步。 局限性：无法解释卢瑟福α粒子散射实验中的大角度偏转现象，预示了原子核式结构的发 现。 图：汤姆逊原子模型结构示意图 正电荷均匀分布，电子镶嵌其中 30.06.2026 汤姆逊发现了电子，证明原子是可以再分的。他提出了'葡萄干布丁'模型，认为原子是一个带正电的球体，电子像葡萄干一样镶嵌在里面。这个模型虽然解释了原子电中性，但无法解释后来的α粒子散射实验，科学就在这样的质疑中前进。 5 ATOMIC MODEL 原子模型演变 3：卢瑟福核式结构模型 卢瑟福通过α粒子散射实验发现，绝大多数α粒子穿过金箔，少数发生大 角度偏转，据此提出核式结构模型。 实验现象：绝大多数α粒子穿过金箔，少数发生大角度偏转，极少数被反弹。 模型假设：原子中心有一个很小的原子核，集中了几乎全部质量和正电荷。 结构特征：原子内部大部分是空旷的，电子在核外空间绕核运动，类似行星绕太 阳。 局限性：成功解释了散射实验，但无法解释原子的稳定性和原子光谱的分立特 征。 卢瑟福α粒子散射实验示意图及核式结构模型 30.06.2026 卢瑟福的α粒子散射实验是经典中的经典。大多数粒子穿过了金箔，说明原子内部很空旷；少数发生大角度偏转，说明遇到了质量很大的东西。于是他提出核式结构模型：原子中心有个很小的核，集中了几乎所有质量和正电荷，电子在核外运动。 6 QUANTUM MECHANICS 原子模型演变 4：玻尔模型与现代电子云 玻尔模型突破：在卢瑟福模型基础上引入量子化概念，提出电子在特定能级轨道 上运动，成功解释了原子稳定性。 光谱解释与局限：玻尔模型成功解释了氢原子光谱，但对于多电子原子的复杂 光谱现象仍存在理论局限性。 电子云模型：现代量子力学提出电子云概念，用概率密度描述电子在核外空间 出现的可能性，不再强调固定轨道。 认知范式转变：从实心球到电子云，原子模型的演变体现了科学认知从宏观类 比向微观量子描述的深刻转变。 图：现代原子电子云模型的概率分布图像，展示了电子在核外空间出现的可能性密度。 30.06.2026 为了解决卢瑟福模型的稳定性问题，玻尔引入了能级概念，认为电子在特定轨道上运动。后来量子力学发展，我们有了电子云模型，不再说电子在哪，而是说它出现在哪的概率大。这说明，科学模型是在不断逼近真理，永远没有终点。 7 Scientific Modeling 核心概念：物质构成的层次关系 物质构成具有清晰的层次关系：宏观上物质由元素组成，微观上由分子、原子或 离子构成。分子由原子结合而成，原子由原子核与核外电子构成。理解这一层次 关系是制作科学模型的基础。 宏观与微观区分：宏观上物质由元素组成，微观上物质由分子、原子或离子构成，需 严格区分宏观概念与微观粒子。 分子与原子的关系：分子由原子通过化学键结合而成，原子是化学变化中的最小粒 子，在化学反应中不可再分。 原子内部结构：原子内部由原子核和核外电子构成，原子核又由质子和中子组成，体 现微观结构的复杂性。 模型制作原则：模型制作需准确反映元素、分子、原子与物质之间的层次关系，用不 同颜色或大小区分粒子。 物质构成层次示意 数据来源：科学模型构建标准 30.06.2026 在动手之前，我们要理清关系。物质由元素组成，这是宏观说法；物质由分子、原子构成，这是微观说法。分子由原子构成，原子由原子核和电子构成。制作模型时，我们要用不同的材料代表不同的粒子，清晰展示这种层次关系，不要搞混了。 8 构成层级 物质 分子 原子 原子核 质子/中子 1 2 3 4 5 PREPARATION 模型制作准备：材料与工具 模型制作需准备多样化的生活常见材料，如橡皮泥、豆子、牙签、铁丝等，分别代表原子核、电子及化学键。 Key Insight 材料选择应体现粒子的大小比例、电性区别及空间结构，同时严格遵守实验室安全规 范，确保实践活动安全有序进行。 基础材料 包括橡皮泥、黏土、泡沫球等，用于制作原子核、电子及分子球体，颜色需区分不同粒子。 连接材料 包括牙签、细铁丝、吸管等，用于表示化学键或电子轨道，需具备一定的硬度和可塑性。 辅助工具 包括剪刀、镊子、直尺、颜料等，用于修剪材料、固定结构及美化模型，提升展示效果。 安全提示 使用尖锐工具时需注意防护，避免误伤；使用颜料时保持通风，活动结束后清理桌面。 常用模型材料展示：橡皮泥、泡沫球、连接棒等 30.06.2026 工欲善其事，必先利其器。我们可以用橡皮泥做原子核和电子，用牙签做化学键，用不同颜色的豆子区分质子中子。大家要注意，使用剪刀、铁丝等工具时务必小心，不要伤到手。材料选择要体现粒子的大小比例和电性区别，发挥创意。 9 Practical Guide 实践指导：原子模型制作步骤 "原子模型制作需遵循'确定比例 - 制作核体 - 构建轨道 - 组装电子'的步骤，将抽象 微观结构转化为直观实物。" 01 确定比例 根据原子实际结构，原子核体积应远小于原子整体，电子轨道半径需体现空间空旷感。 02 制作核体 用不同颜色材料区分质子与中子，紧密聚集在中心，体现原子核的高密度与正电性。 03 构建轨道 使用铁丝、圆环或透明支架表示电子层或能级，注意不同电子层的半径差异与空间分 布。 04 组装电子 将代表电子的小球固定在轨道上，或散布在核外空间表示电子云，体现运动状态。 学生动手制作原子模型的过程示例，展示微观结构的宏观化表达。 30.06.2026 制作原子模型时，先确定比例，原子核要小，电子云范围要大。可以用红色橡皮泥做质子，蓝色做中子，黑色小珠做电子。注意电子是在核外运动，不要粘在核上。可以用铁丝做轨道，或者用透明塑料球罩住表示电子云，看谁的创意好。 10 PRACTICAL GUIDE 实践指导：分子模型制作步骤 通过动手制作模型，直观理解原子间的结合方式与空间构型，深化对物质微观结构的认知。 选择代表原子 用不同大小和颜色的球体代表不同种类的原子，如大红色球代表氧，小白色球代表氢， 区分元素种类。 确定连接方式 使用牙签或短棍表示化学键，连接原子球体，注意体现原子间的结合顺序与数量比（如 H₂O 为 1:2）。 调整空间构型 根据分子实际结构调整键角，如水分子呈 V 型，甲烷分子呈正四面体，确保模型具有正 确的立体感。 标注说明 在模型旁附上标签，说明各部分代表的粒子名称及分子式，增强模型的科学说明性与展 示效果。 图：水分子 (H₂O) V 型结构模型示例，展示氧原子与氢原子的连接方式 30.06.2026 分子模型和原子模型不同，重点在'结合'。比如水分子，两个氢原子和一个氧原子，键角是 104.5 度，呈 V 型。做的时候注意比例，氧原子大，氢原子小。可以用不同颜色的球代表不同原子，用棍子代表化学键，展示出空间结构来。 11 Evaluation Criteria 展示与评价：多维评价量表 "模型展示评价应建立多维度的量表，涵盖科学性、美观性、创意性及表达交流 四个方面，通过评价促进深度学习。" 1 科学性 (40%) 模型结构准确反映原子或分子的真实构成，粒子比例、数量及空间关系符合科学事实。 2 美观性 (20%) 模型做工细致，色彩搭配和谐，整体视觉效果良好，无明显破损或杂乱痕迹。 3 创意性 (20%) 材料选择新颖独特，设计思路巧妙，能创造性地解决制作难点，体现创新思维。 4 表达交流 (20%) 能清晰阐述模型设计理念与科学依据，回答提问逻辑严密，展现良好的科学素养。 模型制作评价量表 评价维度 权重 评价标准 科学性 40% 结构准确，比例协调，符合科 学事实 美观性 20% 做工细致，色彩和谐，视觉效 果良好 创意性 20% 材料新颖，设计巧妙，体现创 新思维 表达交流 20% 阐述清晰，逻辑严密，展现科 学素养 明确模型制作的评价维度与权重，引导学生全面发展 30.06.2026 做好了怎么评？我们看四个方面。科学性最重要，结构对不对，比例协不协调。然后是美观性，做工细不细致。还有创意性，材料用得巧不巧。最后是表达，能不能讲清楚你的设计思路。大家互评的时候，多提建设性意见，互相学习。 12 CONCLUSION 总结与升华：科学精神与责任 回顾历程：理解科学理论是在不断修正与完善中发展的，培养尊重事实、勇于质疑的精神。 动手实践：将抽象的微观知识具象化，提升了模型认知能力与跨学科整合创新思维。 社会影响：认识科学进步对社会发展的积极影响，如新材料研发、能源利用等，激发投身科 学事业的热情。 公民责任：树立环境保护意识和可持续发展观念，承诺将科学知识应用于解决实际问题。 “本次活动通过模型制作重现了科学家探索物质组成的历程，不仅巩固了微观粒 子知识，更深刻体会了科学理论的修正与发展。科学探索需要尊重事实、勇于 质疑的创新精神。” 科学家探索星空 · 象征科学精神与未来展望 30.06.2026 今天的活动不仅让我们做出了模型，更让我们理解了科学是怎么发展的。从道尔顿到现代，科学家从未停止探索。希望大家保持这份好奇心，关注科学，关注环保，用所学知识解决实际问题。科学不仅是知识，更是一种责任，一种改变世界的力量。 13 感谢聆听 欢迎交流 30.06.2026 感谢大家的积极参与和精彩展示！今天的课就到这里。课后请大家查阅一位你感兴趣的科学家的故事，下节课分享。或者，你可以尝试改进今天的模型，让它更准确、更美观。科学探索无止境，期待看到大家更多的成果。下课！ 14 $