3.2认识原子结构第1课时教学设计-2026-2027学年九年级化学仁爱科普版上册

课题2 认识原子结构（第一课时） 仁爱科普版 初中化学 九年级上册 一、教材分析 本课题选自仁爱科普版九年级上册物质构成奥秘单元，承接分子与原子的初步认识，引导学生从宏观物质进入微观粒子世界。第一课时聚焦原子的内部构成，帮助学生认识质子、中子和电子的基本性质，初步建立原子结构模型观念，为后续学习原子核外电子排布、相对原子质量及离子等内容奠定基础，是学生形成微粒观和物质观的关键一课。 二、四维核心素养 化学观念：建立原子由原子核与核外电子构成的微粒观，认识质子、中子、电子的电性、质量与空间分布，形成“物质是由微观粒子构成”的基本观念。 科学思维：通过对实验现象的分析与推理，经历原子结构模型的建构与修正过程，发展基于证据进行模型建构和逻辑推理的思维能力。 科学探究与实践：以任务活动为载体，通过观察实验视频、分析数据表格、动手搭建原子模型等方式，体验科学探究的基本过程与方法。 科学态度与责任：感受人类探索原子结构的曲折历程，体会科学家勇于质疑、严谨求实的科学精神，激发探索微观世界的好奇心与求知欲。 三、教学重难点 教学重点：认识原子的构成，明确质子、中子、电子的电性、质量和空间分布，知道原子不显电性的原因。 教学难点：理解原子核体积很小但质量集中的特点，建立微观粒子运动的空间表象，初步形成原子结构的空间模型观念。 四、新课导入 教师拿起一张普通白纸，向学生提问：这张纸是由什么构成的？学生结合生活经验和已有知识，回答由纸张纤维构成，纤维由肉眼看不见的微粒组成。教师继续追问：这些微小的微粒是什么？学生回忆之前学过的内容，回答是分子和原子。教师进一步追问：原子是不是最小的微粒？它能不能再分？它的内部到底藏着怎样的秘密？今天就让我们一起走进原子的内部世界，揭开原子结构的神秘面纱。 五、上课过程设计意图 本课以“任务驱动、模型建构”为核心设计理念，围绕四个层层递进的任务活动展开。任务一以科学家的经典实验为情境，让学生基于真实实验现象推理原子内部并非实心球体，体会科学结论需要实验证据支撑；任务二以粒子信息卡片为支架，引导学生自主阅读、归纳整理质子、中子、电子的电性与质量特征，培养信息提取与归纳概括能力；任务三以动手搭建原子结构模型为载体，将肉眼不可见的微观结构可视化，帮助学生建立空间表象；任务四以数据分析为途径，让学生在比较中发现原子内部的数量关系与质量分布规律。四个任务由表及里、由现象到本质，让学生在做中学、在议中悟，像科学家一样基于证据建构模型，真正实现从被动接受结论到主动建构知识的转变。 六、上课过程 任务一：走进科学家的实验室——从实验现象猜想原子结构 【任务情境】十九世纪末，科学家们一度认为原子是不可再分的实心球体。直到一位名叫卢瑟福的科学家带领他的学生做了一个著名的实验，才彻底改变了人们对原子的认识。今天，我们就像当年的科学家一样，站在实验现象面前，用自己的大脑进行推理和猜想。 【教师活动】教师播放卢瑟福粒子散射实验的动画视频，边播放边引导学生仔细观察实验现象。视频内容为：用一束带正电的高速粒子流轰击极薄的金箔，在金箔周围放置荧光屏，观察粒子穿过金箔后的偏转情况。 【学生活动】学生认真观看视频，在任务单上记录实验观察到的三种现象：第一种，大多数粒子直接穿过金箔，落在原来的位置上，没有发生偏转；第二种，少数粒子穿过金箔后发生了较小角度的偏转；第三种，极少数粒子被金箔反弹回来，偏转角度非常大，甚至直接弹回。 【小组讨论】教师组织学生以小组为单位，围绕以下三个问题展开讨论。问题一：大多数粒子直接穿过金箔，说明原子内部大部分空间是什么样的？问题二：少数粒子发生了偏转，说明它们遇到了什么？问题三：极少数粒子被反弹回来，又说明原子内部存在什么？ 【师生交流】讨论结束后，各小组派代表汇报讨论结果。第一小组代表发言：大多数粒子直接穿过去了，说明原子内部大部分地方是空的，不是实心的。教师追问：如果原子真的像之前人们认为的那样是实心球，会出现什么结果？学生回答：那粒子应该全部被挡住，不可能穿过去。教师进一步追问：少数粒子为什么会偏转？学生回答：因为粒子带正电，它遇到了同样带正电的东西，同种电荷相互排斥，所以发生了偏转。教师再问：极少数粒子被弹回，这又说明什么？学生思考后回答：说明原子中心有一个很小但很硬的东西，粒子撞到它就被弹回来了。 【教师点拨】教师总结学生的推理：大家的推理非常精彩。大多数粒子穿过说明原子内部有很大空间；少数偏转说明中心有带正电的部分；极少数反弹说明这个中心体积极小但质量很大。这个位于原子中心、带正电、体积很小但质量很大的部分，就是原子核。而那些在原子核外广阔空间里运动的带负电的微小粒子，就是电子。原子就是由位于中心的原子核和在核外运动的电子构成的。 【设计意图】本任务通过让学生亲历科学家基于实验现象进行推理的过程，体会科学结论不是凭空猜想，而是基于证据的逻辑推理。学生在观察、记录、讨论、推理中，自然得出原子不是实心球体的结论，为后续认识原子的具体构成打下思维基础。 任务二：粒子大揭秘——认识质子、中子和电子 【任务情境】我们已经知道原子由原子核和核外电子构成。但原子核还能不能再分？它里面又藏着什么？科学家经过进一步研究发现，原子核虽然体积极其微小，却仍然是可以再分的。它由两种更小的粒子构成：质子和中子。今天我们就来一一认识这三种微观粒子——质子、中子和电子。 【教师活动】教师在屏幕上展示三张粒子信息卡片，分别介绍质子、中子和电子的“自我介绍”。第一张卡片：质子，居住在原子核中，我的性格很开朗，总是带着正电荷，我的个头和质量在三种粒子中算是比较大的。第二张卡片：中子，我也住在原子核中，我的性格很内敛，不带任何电荷，呈电中性，我的个头和质量与质子差不多。第三张卡片：电子，我住在原子核外的广阔空间里，我总是带着负电荷，我的个头和质量非常小，几乎可以忽略不计，我一刻不停地绕着原子核高速运动。 【学生活动】学生阅读三张信息卡片，在任务单上完成粒子信息整理表格。表格需要填写每种粒子的名称、所带电性、居住位置、质量大小四项内容。学生独立阅读并填写后，同桌之间互相检查、补充。 【小组合作】教师布置合作任务：请各小组根据卡片信息和表格内容，讨论并回答以下问题。问题一：质子、中子、电子三种粒子中，哪一种最小？哪一种质量最小？问题二：哪两种粒子住在原子核里？哪一种住在核外？问题三：质子带什么电？电子带什么电？中子带什么电？问题四：如果把原子比作一个大型体育场，原子核大概有多大？电子又在哪里？ 【师生交流】各小组依次汇报。第一小组回答：电子最小，质量也最小；质子和中子住在原子核里，电子住在核外；质子带正电，电子带负电，中子不带电。第二小组补充：如果原子是一个体育场，原子核大概就是体育场中心的一颗绿豆大小，而电子则在体育场内的空间里高速运动。教师对学生的回答给予肯定，并进一步强调：原子核的体积只占原子体积的几千亿分之一，但原子的绝大部分质量都集中在原子核上，电子的质量可以忽略不计。这就是为什么我们说原子像一个微小的太阳系，太阳是原子核，行星是电子。 【教师追问】教师提出一个引发深度思考的问题：既然原子核带正电，电子带负电，为什么原子不会因为正负电荷相互吸引而坍缩在一起？学生展开讨论，有的说是因为电子运动速度快，有的说是因为它们之间有距离。教师引导：电子在原子核外的广阔空间里做高速运动，就像人造卫星绕地球旋转一样，运动产生的离心趋势与原子核的吸引保持平衡，所以电子不会掉到原子核上。这个模型我们在后续课程中还会继续深入学习。 【设计意图】本任务通过生动形象的“粒子自我介绍”方式，降低微观粒子的抽象感。学生在阅读、整理、讨论中主动获取质子、中子、电子的电性、位置和质量信息，培养信息提取与归纳能力。体育场的类比帮助学生建立原子内部空间分布的宏观表象，突破“原子核很小但质量集中”这一难点。 任务三：搭建我的原子模型——建构原子结构模型 【任务情境】我们已经了解了原子的构成，现在请大家动手来搭建一个属于自己的原子结构模型。通过亲手搭建，把肉眼看不见的微观世界变成看得见的模型，加深对原子结构的理解。 【教师活动】教师为每个小组提供材料：两个大乒乓球代表原子核中的质子和中子，若干小泡沫球代表核外电子，一段铁丝作为电子运动的轨道示意，一块圆形硬纸板代表原子的边界。教师先在讲台上示范搭建：将两个大乒乓球用胶带粘在一起放在纸板中心，代表原子核；将小泡沫球用细铁丝悬挂在大球周围不同高度和方向上，代表核外电子。 【学生活动】各小组领取材料后开始合作搭建。小组内部分工协作：一人负责将质子和中子粘在一起放在中心，代表原子核；一人负责将电子小球用铁丝固定在原子核周围；一人负责在纸板上标注各部分名称。搭建过程中，教师巡视指导，提醒学生注意：原子核要放在中心位置，电子要分布在核外空间中，不要全部挤在原子核上。 【展示交流】各小组完成模型搭建后，依次上台展示并讲解本组的原子模型。第一小组代表展示：我们组的模型中，中心两个大球一个是质子带正电，一个是中子不带电，它们共同构成原子核；周围的小球是电子，带负电，分布在核外空间中。第二小组补充：我们组特意把电子放在不同的高度和方向上，因为电子不是在一个平面上运动，而是在原子核外的三维空间中运动。教师对各小组的展示给予点评，特别表扬了第二小组关于三维空间分布的想法。 【对比反思】教师引导学生将本组模型与课本上的原子结构示意图进行对比，思考以下问题。问题一：我们搭建的模型与课本上的示意图有哪些相同之处？问题二：有哪些不同之处？为什么会不同？学生对比后发现：模型中原子核和电子的大小比例与实际不符，实际原子核比电子小得多，而模型中两者大小差距不大；模型中电子用铁丝固定了位置，而实际电子是在高速运动的，没有固定轨道。教师总结：模型只是对真实原子结构的一种近似描述，它帮助我们理解原子的构成，但模型与真实之间总是存在差距，科学模型正是在这种不断修正中逐步接近真相的。 【设计意图】本任务通过动手搭建模型，将抽象的微观结构转化为直观的物理模型，帮助学生建立原子结构的空间表象。展示交流环节让学生在表达中梳理所学知识，对比反思环节则引导学生认识科学模型的局限性和近似性，体会科学模型是在不断修正中发展的，培养科学认识论。 任务四：原子中的数量秘密——寻找数据背后的规律 【任务情境】不同的原子，它们内部的质子、中子、电子数量一样多吗？这些数量之间存在什么关系？让我们通过一组数据来寻找答案。 【教师活动】教师在屏幕上展示一张数据表格，表格列出了几种常见原子的构成情况，包括每种原子的质子数、中子数和核外电子数。教师请学生仔细观察表格中的数据。 【学生活动】学生独立观察表格数据，在任务单上完成以下探究任务。任务一：找出每种原子的质子数和核外电子数，比较它们之间有什么关系。任务二：找出每种原子的质子数和中子数，比较它们之间是否一定相等。任务三：观察所有原子中，哪一种粒子的数量是相同的？哪一种不一定相同。学生先独立思考，再在小组内交流发现。 【师生交流】各小组汇报发现。第一小组代表说：我们发现每种原子的质子数和核外电子数都是相等的，比如第一种原子有一个质子就有一个电子，第二种原子有六个质子就有六个电子。教师追问：为什么会这样？学生回答：因为质子带正电，电子带负电，它们数量相等的话，正负电荷就相互抵消了，所以整个原子不显电性。教师给予高度肯定：非常好！这正是原子不显电性的根本原因——原子核所带的正电荷与核外电子所带的负电荷，数量相等、电性相反，因此整个原子对外不显电性。 【继续探究】教师继续引导：再来看质子数和中子数的关系。学生回答：质子数和中子数不一定相等。比如有的原子质子数等于中子数，有的原子质子数比中子数少，有的原子甚至没有中子。教师特别指出：有一种氢原子的原子核中只有质子而没有中子，这说明并不是所有原子的原子核中都一定含有中子。教师追问：那不同种类的原子，最本质的区别是什么？学生思考后回答：是质子数不同。一种原子之所以不同于另一种原子，就是因为它们原子核内的质子数不同。教师总结：质子数决定了原子的种类，这是一个非常重要的结论。 【深化理解】教师提出一个综合性问题请学生思考：一个原子中如果质子数为八，那么它的核外电子数应该是多少？为什么？学生回答：核外电子数也是八，因为原子不显电性，质子数必须等于核外电子数。教师再问：如果已知一个原子的中子数为八，能确定它的质子数吗？学生回答：不能，因为中子数和质子数之间没有必然的相等关系。教师最后总结：在原子中，有且只有一组必然相等的数量关系，那就是质子数等于核外电子数；而中子数与质子数之间没有必然的相等关系。 【设计意图】本任务通过数据分析，让学生在观察、比较、归纳中自主发现原子内部的数量关系。学生不是被动接受“质子数等于核外电子数”的结论，而是从数据中自己“发现”规律，这种探究式学习更有利于知识的内化和迁移。同时，通过“并非所有原子都有中子”这一反例，培养学生尊重事实、不盲从一般规律的科学态度。 课堂小结 教师带领学生回顾本节课所学内容。今天我们一起走进了原子的内部世界，知道了原子不是不可再分的实心球，而是由位于中心的原子核和核外电子构成的。原子核又由质子和中子构成，质子带正电，中子不带电，电子带负电。在原子中，质子数等于核外电子数，所以原子不显电性。原子的质量主要集中在原子核上，电子的质量可以忽略不计。不同种类的原子，质子数不同。人类对原子结构的认识经历了漫长的过程，从实心球模型到枣糕模型，再到核式结构模型，每一次模型的修正都建立在新的实验证据之上。科学就是这样在不断探索和修正中前进的。 课后拓展 教师布置课后拓展任务：查阅资料，了解从道尔顿的实心球模型到汤姆生的枣糕模型，再到卢瑟福的核式结构模型，人类对原子结构的认识经历了怎样的发展历程。下节课请同学们分享自己的发现，我们将继续探索原子核外电子的运动规律。 七、板书设计 课题2 认识原子结构（第一课时） 一、原子的构成 原子核（位于原子中心，体积很小，质量很大） 质子（带正电） 中子（不带电） 核外电子（带负电，在核外空间高速运动） 二、原子不显电性的原因 质子数与核外电子数相等 正电荷总数与负电荷总数相等 三、原子的质量 主要集中在原子核上 电子质量极小，可忽略不计 四、原子种类的决定因素 不同原子，质子数不同 五、原子结构模型的发展 实心球模型 → 枣糕模型 → 核式结构模型 学科网（北京）股份有限公司 $