3.2原子结构第1课时 原子的构成与电子排布教学设计-2026-2027学年九年级化学人教版上册

《原子结构》第1课时　教学设计 原子的构成　核外电子的排布 人教版《义务教育教科书·化学》九年级上册（2024年版）　第三单元　物质构成的奥秘　课题2 一、基本信息 课　题 原子结构（第1课时） 课　型 新授课 教材版本 人教版《义务教育教科书·化学》九年级上册（2024年版） 课　时 第1课时（本课题共2课时） 单元章节 第三单元　物质构成的奥秘　课题2《原子结构》 授课对象 九年级学生 本课时内容 第65页“一、原子的构成”；第66～67页“二、原子核外电子的排布”（含原子结构示意图、最外层电子数与化学性质） 课时建议 1课时（45分钟） 阅读拓展 第69～70页“科学史话·原子模型的演变”“方法导引·模型”（作为科学史阅读，不作考试要求） 下课时内容 离子、相对原子质量 二、教材分析 本课题是第三单元“物质构成的奥秘”的第二个课题。在课题1“分子和原子”中，学生已经建立起“物质由分子、原子等微观粒子构成”“原子是化学变化中的最小粒子”的认识；本课题把认识由“原子是化学变化中的最小粒子”进一步推向“原子本身还有内部结构”，是学生第一次进入原子内部的微观世界，也是后续学习元素、离子、化学式等内容的重要基础。 本课时在教材中对应两节内容。一是第65页“一、原子的构成”：教材从“原子的体积很小”引入，以“科学实验证明”的表述给出结论——原子是由居其中心的原子核与核外电子构成的，原子核一般由质子和中子构成；接着由“原子核内质子所带正电荷与核外电子所带负电荷数量相等、电性相反”推出“原子不显电性”，并归纳出核心关系式“核电荷数＝质子数＝核外电子数”；最后以表3-1“几种原子的构成”的数据为素材，引导学生通过数据分析自主归纳规律。 二是第66～67页“二、原子核外电子的排布”：教材先用“把原子比作一个体育场，原子核只相当于体育场中的一只蚂蚁”的类比，说明原子核外有很大的空间；再指出核外电子具有不同的运动状态，离核近的能量较低、离核越远能量越高，并引入“电子层”“最外层”等概念；进而说明“用原子结构示意图可简明、方便地表示原子核外电子的排布”，用图3-11“氧原子的结构示意图”示范读法，并以“资料卡片·部分原子的结构示意图”提供1～18号元素的结构图供学生观察归纳；最后得出“金属、非金属的化学性质与其原子的核外电子排布，特别是最外层电子的数目有关”这一重要结论。 教材第69～70页的“科学史话·原子模型的演变”“方法导引·模型”，为本课时提供了科学史与方法论支持：道尔顿的“实心球模型”、汤姆孙在发现电子基础上提出的模型、卢瑟福的“核式结构模型”，清晰地展现了“实验—假说—模型—修正”的科学过程，也印证了“核外电子在核外很大的空间里运动”这一结论的来之不易。 课时划分说明：本课时只处理“原子的构成”与“原子核外电子的排布”两部分。教材第67页后半部分“以钠与氯气的反应为例”引出的“离子”，以及第68页“三、相对原子质量”，均安排在课题2第2课时，本课时不作要求、不布置相关练习，以保证课时任务清晰、不超前教学。 三、学情分析 1. 知识基础 学生已在课题1认识了分子、原子，知道原子是化学变化中的最小粒子，知道分子、原子是构成物质的微观粒子；在实验与生活中已积累了大量“微观粒子很小、总在不停运动”的感性经验，初步具备“宏观现象—微观解释”的联想能力。 2. 认知特点 九年级学生的抽象思维正在发展，对看不见的微观世界有较强的好奇心，但缺乏空间想象的经验。他们容易形成错误的前概念，例如认为“原子就是一个实心小球”“电子像行星一样沿固定轨道绕核旋转”“原子核在原子中占了很大体积”等。 3. 学习困难与教学对策 （1）困难：“原子核”“质子”“中子”“电子”等名称相近，位置与带电情况容易混淆。对策：用表格对三种粒子并列比较，并以表3-1的数据加以印证。 （2）困难：“原子不显电性”的推理包含“数量相等”和“电性相反”两个条件，学生往往只记住结论而不会推理。对策：设计递进式追问，让学生经历一次完整的推理过程。 （3）困难：原子结构示意图中“圆圈内的数字”“弧线的条数”“弧线上的数字”三者含义容易张冠李戴。对策：用图3-11逐项标注讲解，再用氢、氧、钠三种原子的结构示意图进行读图训练，最后用1～18号元素的结构图归纳规律。 （4）困难：学生在学习“电子分层排布”时容易追问“每层最多能排多少个电子”，而这部分内容教材未作要求。对策：严格以教材表述为界，只说“最外层电子数一般不超过8个（只有1层的，电子数不超过2个）”，不引入其他排布规则。 四、教学目标 1. 化学观念 知道原子是由居其中心的原子核与核外电子构成的，原子核一般由质子和中子构成；知道质子带1个单位正电荷、电子带1个单位负电荷、中子不带电荷；知道在原子中核电荷数＝质子数＝核外电子数；知道原子核外电子是分层排布的，能看懂并正确书写简单的原子结构示意图。 2. 科学思维 能从表3-1和“资料卡片·部分原子的结构示意图”的数据中比较、归纳出原子构成与核外电子排布的规律，体会“用数据说话”的证据意识；能由“质子带正电、电子带负电且数量相等”推理出“原子不显电性”；能由最外层电子数解释稀有气体、金属、非金属在化学性质上的差异，初步建立“结构决定性质”的观念。 3. 科学探究 经历“观察资料—比较分析—发现规律—得出结论”的探究过程，学习基于证据进行推理的方法；通过原子结构示意图的读图与绘制，体会“模型”这一科学方法的直观与简明；通过原子模型的演变史实，知道模型会随着人们对原型认识的深入而发生改变。 4. 科学态度与责任 通过原子模型的演变历程，体会科学认识是在不断修正中逐步深入的，初步形成尊重证据、敢于质疑的科学态度；通过观察1～18号元素的结构示意图，感受“规律隐藏在大量事实之中”，养成耐心细致的科学品格。 五、教学重点与难点 教学重点 （1）原子的构成，以及核心关系式“核电荷数＝质子数＝核外电子数”； （2）原子结构示意图的读法与画法，最外层电子数与元素化学性质的关系。 教学难点 （1）由“质子所带正电荷与核外电子所带负电荷数量相等、电性相反”推理出“原子不显电性”； （2）理解原子结构示意图中“圆圈内数字”“弧线条数”“弧线上数字”分别是核电荷数、电子层数、该层电子数。 六、教学方法与教学准备 教学方法：问题驱动法、数据分析法、模型建构法，讲授与小组讨论相结合。 教学准备： 教师：多媒体课件；原子构成示意图；部分原子的结构示意图卡片（或磁性贴片，供学生上台排序与比较）；用橡皮泥、小苏打球、绿豆等自制的“实心球”模型（可选）。 学生：教材、笔记本；课前预读教材第65～67页。 七、教学过程（共45分钟） 教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 情境导入 原子还能再分吗 （1）出示教材第65页的类比：将一个原子与一个乒乓球相比，就相当于将一个乒乓球与地球相比。 （2）承接课题1追问：课题1说“原子是化学变化中的最小粒子”，那么原子本身还能再分吗？如果能分，里面是什么样子？它为什么能结合成分子？ 观察、联想，尝试回答：原子可能有内部结构；它很小但可能还有更小的组成部分。 用“原子与乒乓球、乒乓球与地球”的类比激活空间想象，承接课题1制造认知冲突，明确本课时的学习任务，激发探究欲望。 环节一 原子的组成 （1）强调教材的表述是“科学实验证明”，说明结论来自实验证据而非凭空想象。 （2）给出结论：原子是由居其中心的原子核与核外电子构成的，原子核一般由质子和中子构成。 （3）结合示意图讲解：原子＝原子核＋核外电子；原子核＝质子＋中子。 （4）补充：教材图3-9标出原子半径约10⁻¹⁰ m、原子核半径约10⁻¹⁵～10⁻¹⁴ m，说明原子核很小。 阅读教材第65页正文，圈出“原子核”“质子”“中子”“核外电子”等关键词；在笔记本上画出原子构成的简单示意图。 让学生明确概念来自实验证据，体会化学“以实验为基础”的特点；用示意图帮助建立空间观念，为后面理解“核外有很大的空间”作铺垫。 环节二 三种粒子的带电情况 （1）逐一认识质子、中子、电子：所在位置与带电情况。 （2）用表格梳理：质子位于原子核内，每个质子带1个单位正电荷；中子位于原子核内，不带电荷；电子在原子核外，每个电子带1个单位负电荷。 （3）追问：原子核带正电、核外电子带负电，为什么整个原子却不显电性？ 阅读教材并完成表格填空；同桌讨论后尝试回答：因为正、负电荷的数量相等、电性相反。 用并列比较的表格突破“名称相近、易混淆”的难点；用追问把学生的思维由记忆引向推理。 环节三 原子不显电性 与核心关系式 （1）引导学生由“数量相等”“电性相反”两条推出“二者恰好抵消，所以原子不显电性”。 （2）总结并板书核心关系式：核电荷数＝质子数＝核外电子数，明确“核电荷数”即原子核所带正电荷的数目。 （3）以表3-1中氢、碳、氧、钠、氯的数据当场印证该关系式。 （4）提醒：中子不带电，因此这一关系与中子数无关。 在教师引导下完成推理，并在笔记本上写出关系式；用表3-1的数据逐行验证，说出自己的发现。 让学生经历一次完整的“由条件到结论”的推理，突破理解难点；用表3-1的数据即时印证，把结论建立在证据之上。 环节四 解读表3-1 归纳构成规律 （1）引导观察表3-1：同一行中质子数与核外电子数的关系、不同行之间质子数的差异、同一行中质子数与中子数的关系。 （2）组织交流，归纳四条规律：①在原子中质子数＝核外电子数，所以原子不显电性；②不同原子的质子数（核电荷数）不同，质子数决定原子的种类；③质子数不一定等于中子数（如钠：11和12）；④氢原子的核内没有中子。 先独立观察数据，再同桌交流，然后全班汇报，逐条归纳并记录在笔记本上。 让学生通过数据分析自主发现规律，落实“用数据说话”的科学思维，避免把结论直接灌输给学生。 环节五 原子核外 有很大的空间 （1）出示教材第66页的类比：与原子相比，原子核的体积更小；如果把原子比作一个体育场，那么原子核只相当于体育场中的一只蚂蚁。 （2）结合前面的半径数据得出：原子核外有很大的空间，电子就在这个空间里不停地运动着。 体会类比的含义，用自己的话说出“原子核很小、核外空间很大”；修正“原子是实心小球”的前概念。 用类比重建空间观念，纠正错误前概念；这段结论也是学生理解“电子分层排布”的前提。 环节六 电子分层排布 与原子结构示意图 （1）讲解：在含有多个电子的原子中，核外电子具有不同的运动状态；离核近的电子能量较低，离核越远，电子的能量越高。 （2）给出电子层的概念：离核最近的电子层为第一层，依次为第二、三层……离核最远的也叫最外层；已知核外电子最少的只有1层，最多的有7层。 （3）以图3-11“氧原子的结构示意图”为例，逐项讲清：圆圈表示原子核，圆圈内的数字表示核电荷数；弧线表示电子层；弧线上的数字表示该层上的电子数。 （4）组织读图训练：说出氢、氧、钠三种原子结构示意图的核电荷数、电子层数和最外层电子数；再让学生仿照画出镁、氯的结构示意图。 听讲、记录；对照图3-11逐项指认；完成读图训练并在练习本上画出镁、氯原子的结构示意图，同桌互查。 用“由内到外”的层次关系化解抽象；通过“读图—说图—画图”三步训练，把示意图这一符号模型真正转化为学生可用的工具。 环节七 最外层电子数 与化学性质 （1）出示“资料卡片·部分原子的结构示意图”，引导观察并归纳：核电荷数（圆圈内数字）等于核外电子总数；氢、氦只有1层，锂到氖有2层，钠到氩有3层；最外层电子数从1逐渐增加到8（氦为2）。 （2）结合教材第67页正文说明：氦、氖、氩等稀有气体原子最外层一般都有8个电子（氦有2个），是相对稳定的结构，化学性质比较稳定；钠、镁、铝等金属原子最外层电子一般少于4个，化学反应中易失去电子；氯、氧、硫、磷等非金属原子最外层电子一般多于4个，化学反应中易得到电子；它们都趋向于达到相对稳定的结构。 （3）归纳结论：金属、非金属的化学性质与其原子的核外电子排布，特别是最外层电子的数目有关。 观察结构图并说出发现；判断钠、镁、氯、氧等原子在化学反应中的倾向，并说明依据。 让学生再次经历“从大量事实中找规律”的过程，落实“结构决定性质”的观念；这一结论也是下一课时学习“离子”的直接基础。 课堂练习 组织完成教材第70～71页“练习与应用”第1、2、3、6题，当堂反馈；第6题可让学生先独立读图，再请一名学生上台讲解思路。 独立作答，同桌互评；交流读图与推理的过程。 用教材原题即时检测本课时的两个重点（原子的构成、原子结构示意图的读法），及时反馈、纠正偏差。 课堂小结 与作业布置 （1）对照教材第70页“学完本课题你知道了什么”第1、2条，引导学生说出本课时的两条核心结论。 （2）布置作业，并提示下节课将研究“离子”和“相对原子质量”。 对照板书自查，说出本课时的核心结论；记录作业。 通过自查帮助学生形成结构化的认识，明确课时边界，为下节课作准备。 八、板书设计 课题2　原子结构（第1课时） 一、原子的构成 　　原子 ＝ 原子核 ＋ 核外电子 　　原子核 ＝ 质子（每个质子带1个单位正电荷）＋ 中子（不带电荷） 　　核外电子：每个电子带1个单位负电荷 　　【核心关系】核电荷数 ＝ 质子数 ＝ 核外电子数 二、原子核外电子的排布 　　原子核很小（体育场中的一只蚂蚁）→ 核外有很大的空间 　　电子分层排布：离核近，能量低；离核远，能量高 　　　　第一层、第二层……离核最远的也叫最外层 　　原子结构示意图：圆圈（原子核）＋ 圈内数字（核电荷数） 　　　　　　　　　　弧线（电子层）＋ 弧线上数字（该层电子数） 　　【规律】最外层电子数：8（氦为2）相对稳定；一般＜4易失电子；一般＞4易得电子 附：原子模型的演变 　　道尔顿（实心球）→ 汤姆孙 → 卢瑟福（核式结构） 九、作业布置 基础作业（必做） 完成教材第70～71页“练习与应用”第1、2、3、6题；默写“核电荷数＝质子数＝核外电子数”并说出它的来历；整理本课时的知识结构图。 提升作业（必做） 画出氢、氧、钠、氯四种原子的结构示意图，在图上标出核电荷数、电子层数和各层电子数；并说明钠原子与氯原子在化学反应中分别倾向于失去还是得到电子，说出判断依据。 拓展作业（选做） 向家人或同学介绍“原子结构示意图”的读法，请他们任意指出一处，由你来解释其含义；查阅资料了解卢瑟福的α粒子散射实验，思考它为什么能说明“原子中带正电部分的体积很小”，下节课与同学交流。 十、教学反思与建议 1. 实验与安全提示 本课时以数据分析和模型建构为主，不涉及学生动手的化学实验。若教师组织学生用橡皮泥、绿豆、小苏打球等材料制作原子模型，应注意小颗粒材料的收纳与卫生，提醒学生不要将材料放入口中；教师演示用的模型或磁性贴片应固定牢靠，防止掉落。 2. 常见误区提醒 （1）误认为“原子是一个实心球”。应借助教材“原子核只相当于体育场中的一只蚂蚁”的类比和卢瑟福的核式结构模型，说明原子核体积很小、核外有很大的空间。 （2）误认为“质子数一定等于中子数”。应利用表3-1中氢（1个质子、0个中子）、钠（11个质子、12个中子）等数据加以纠正。 （3）把“原子不显电性”说成“原子中没有电荷”。应强调原子中既有正电荷也有负电荷，只是数量相等、电性相反，恰好抵消；同时提醒中子不带电，因此这一关系与中子数无关。 （4）读原子结构示意图时“三看”张冠李戴。应反复用“圆圈看核电荷数、弧线看层数、弧线上的数字看该层电子数”的口诀强化。 （5）误认为“氢原子核内一定有中子”。应指出氢原子的中子数为0，是表3-1中最特殊的一种情况。 （6）把“最外层电子数少于4个”的结论绝对化。教材的表述是“一般”，教学时应保留“一般”二字，并说明这是对金属、非金属原子通常情况的概括。 3. 分层教学建议 对基础较弱的学生，要求能说出原子的组成、记住核心关系式，并能看懂简单的原子结构示意图（说出核电荷数、电子层数和最外层电子数）；对学有余力的学生，可引导他们观察1～18号元素的结构示意图，自主发现“最外层电子数从1到8循环出现”的规律，并试着预测第19号元素（钾）的原子结构示意图，下节课与教师核实。 4. 与下一课时的衔接 本课时只讲到“原子核外电子是分层排布的”“最外层电子数影响化学性质”，没有涉及原子得失电子后的变化。下节课可从“钠原子最外层的1个电子容易失去，失去后钠原子会变成什么”这一问题入手，自然过渡到“离子”的学习，再转入“相对原子质量”。教材第67页“以钠与氯气的反应为例”一段属于第2课时内容，本课时不宜提前展开。 附：本课时教学内容与教材对应关系 教学环节 教材位置 教材内容依据 环节一 第65页正文、图3-8、图3-9 科学实验证明，原子是由居其中心的原子核与核外电子构成的。原子核一般由质子和中子构成。 环节二 第65页正文 每个质子带1个单位的正电荷，每个电子带1个单位的负电荷，中子不带电荷。 环节三 第65页正文 由于原子核内质子所带正电荷与核外电子所带负电荷数量相等、电性相反，所以原子不显电性。核电荷数等于核内质子数，也等于核外电子数。 环节四 第65页　表3-1 表3-1　几种原子的构成（氢、碳、氧、钠、氯）。 环节五 第66页正文 如果把原子比作一个体育场，那么原子核只相当于体育场中的一只蚂蚁。原子核外有很大的空间，电子就在这个空间里不停地运动着。 环节六 第66页正文、图3-10、图3-11 核外电子具有不同的运动状态，离核近的电子能量较低，离核越远能量越高；离核最近的为第一层……离核最远的也叫最外层。用原子结构示意图可简明、方便地表示原子核外电子的排布。 环节六、环节七 第66页“资料卡片” 部分原子的结构示意图（1～18号元素）。教材正文：核外电子最少的只有1层，最多的有7层，最外层电子数一般不超过8个（只有1层的，电子数不超过2个）。 环节七 第67页正文 氦、氖、氩等稀有气体的原子最外层一般都有8个电子（氦有2个），这样的结构被认为是一种相对稳定的结构；金属原子最外层电子一般少于4个，易失去电子；非金属原子最外层电子一般多于4个，易得到电子。金属、非金属的化学性质与其原子的核外电子排布，特别是最外层电子的数目有关。 课堂练习 第70～71页 “练习与应用”第1、2、3、6题。 课堂小结 第70页 “学完本课题你知道了什么”第1、2条。 阅读拓展 第69～70页 “科学史话·原子模型的演变”“方法导引·模型”。 未纳入本课时 第67页后半、第68页 “以钠与氯气的反应为例”引出的离子；“三、相对原子质量”。均安排在课题2第2课时。 说明：本教学设计内容均依据人教版《义务教育教科书·化学》九年级上册（2024年版）第65～67页及第69～70页编写；课件中的表格数据、结构示意图与练习题均出自教材原文。 1 学科网（北京）股份有限公司 $