原子结构与原子核（课件）-高教版第三版《物理（通用类）》【上好课】

7.1 原子结构与原子核 主题七 核能及其应用 高教版《物理（通用类）》 SZ-LWH [Sources] - 教案：第四十四课时《原子结构与原子核》定稿教案。 - 教材：高教版第三版《物理（通用类）》主题七第一节，印刷页207—210。 - 模板：第一课时示例课件；版式和动画框架沿用第15/16课时验证规则。 [/Sources] 学习目标 1. 能依据电子发现和α粒子散射实验说明原子模型的演变，建立散射现象与结构推断的对应关系。 2. 能说明原子核由质子和中子组成，正确运用质量数关系判断质子数、中子数和中性原子的核外电子数。 3. 能依据质子数和中子数识别同位素，理解科学模型必须接受实验检验并随新证据修正。 SZ-LWH [Sources] - 教案：第四十四课时《原子结构与原子核》定稿教案。 - 教材：高教版第三版《物理（通用类）》主题七第一节，印刷页207—210。 - 模板：第一课时示例课件；版式和动画框架沿用第15/16课时验证规则。 [/Sources] 教学导入：模型怎样接受实验检验？ 教材史实：1897年，汤姆孙通过阴极射线研究发现电子。电子能从原子中飞出，说明原子并不是不可再分的最小单元。 问题：看不见原子内部，科学家怎样依据实验现象提出结构模型，又怎样判断原有模型需要修正？ 学生整理：按“实验发现—模型解释—新事实检验”的顺序梳理电子发现、汤姆孙模型和卢瑟福实验。 教师归纳：研究微观结构不能只靠想象，模型必须解释已有事实并接受新实验检验。 SZ-LWH [Sources] - 教案：第四十四课时《原子结构与原子核》定稿教案。 - 教材：高教版第三版《物理（通用类）》主题七第一节，印刷页207—210。 - 模板：第一课时示例课件；版式和动画框架沿用第15/16课时验证规则。 [/Sources] 电子的发现改变了原子观 汤姆孙发现电子带负电，质量远小于氢原子质量；电子是原子的组成部分。 电子的发现直接推翻了“原子不可再分”的旧认识，说明原子内部还存在更小的组成部分。 原子整体呈电中性，因此原子内部还必须存在带正电的物质，并满足正、负电荷总量相等。 SZ-LWH [Sources] - 教案：第四十四课时《原子结构与原子核》定稿教案。 - 教材：高教版第三版《物理（通用类）》主题七第一节，印刷页207—210。 - 模板：第一课时示例课件；版式和动画框架沿用第15/16课时验证规则。 [/Sources] 汤姆孙原子模型 正电荷均匀分布在整个原子球体中，电子像枣一样镶嵌其中。 模型不是原子的照片，而是对实验事实的结构化解释。 该模型能解释原子整体呈电中性，但对正电荷和质量的空间分布作出了后来被实验否定的假设。 SZ-LWH [Sources] - 教案：第四十四课时《原子结构与原子核》定稿教案。 - 教材：高教版第三版《物理（通用类）》主题七第一节，印刷页207—210。 - 教材原图：教材Word提取的image_412.jpeg。 - 模板：第一课时示例课件；版式和动画框架沿用第15/16课时验证规则。 [/Sources] 证据给模型提出约束 已有事实：原子由带负电的电子和带正电的物质组成，整体呈电中性。 汤姆孙模型的假设：正电荷和质量在原子球体内近似均匀分布。 检验标准：如果新的实验现象与这种分布不相容，模型就需要修正。 SZ-LWH [Sources] - 教案：第四十四课时《原子结构与原子核》定稿教案。 - 教材：高教版第三版《物理（通用类）》主题七第一节，印刷页207—210。 - 模板：第一课时示例课件；版式和动画框架沿用第15/16课时验证规则。 [/Sources] 即时练习 1.电子的发现为什么说明“原子不可再分”的观点需要修正？ 答案：电子能从原子中飞出，且质量远小于原子，说明电子是原子的组成部分，原子还可以继续分解。 解析：实验发现了原子内部更小的粒子，新证据与旧观点不相容，因此旧观点必须修正。 SZ-LWH [Sources] - 教案：第四十四课时《原子结构与原子核》定稿教案。 - 教材：高教版第三版《物理（通用类）》主题七第一节，印刷页207—210。 - 模板：第一课时示例课件；版式和动画框架沿用第15/16课时验证规则。 [/Sources] 即时练习 2.汤姆孙枣糕模型怎样解释原子整体呈电中性？ 答案：模型认为正电荷均匀分布在原子球体中，带负电的电子镶嵌其中，正、负电荷总量相等。 解析：模型以电荷平衡解释中性，但它对正电荷和质量的空间分布作出了需要实验检验的假设。 SZ-LWH [Sources] - 教案：第四十四课时《原子结构与原子核》定稿教案。 - 教材：高教版第三版《物理（通用类）》主题七第一节，印刷页207—210。 - 模板：第一课时示例课件；版式和动画框架沿用第15/16课时验证规则。 [/Sources] 卢瑟福α粒子散射实验 1909—1911年，卢瑟福用α粒子轰击金箔，观察穿过金箔后的运动方向。 教材实验先提供三类散射现象，再由现象约束原子结构模型。 实验记录的不是“某一粒子”的偶然轨迹，而是大量α粒子偏转情况的统计分布。 SZ-LWH [Sources] - 教案：第四十四课时《原子结构与原子核》定稿教案。 - 教材：高教版第三版《物理（通用类）》主题七第一节，印刷页207—210。 - 教材原图：教材Word提取的image_413.jpeg。 - 模板：第一课时示例课件；版式和动画框架沿用第15/16课时验证规则。 [/Sources] 三类散射现象 绝大多数：α粒子穿过金箔后仍沿原方向前进。 少数：α粒子发生大角度偏转。 极少数：α粒子的偏转角接近180°。 SZ-LWH [Sources] - 教案：第四十四课时《原子结构与原子核》定稿教案。 - 教材：高教版第三版《物理（通用类）》主题七第一节，印刷页207—210。 - 模板：第一课时示例课件；版式和动画框架沿用第15/16课时验证规则。 [/Sources] 汤姆孙模型为什么无法解释？ 汤姆孙模型认为正电荷在原子球体内均匀分布，α粒子受到的斥力较分散。 分散作用大多相互抵消，能够解释多数粒子小偏转，却难以产生少数粒子的大角度偏转。 新事实要求：原子内部必须存在体积很小、正电荷与质量高度集中的区域。 SZ-LWH [Sources] - 教案：第四十四课时《原子结构与原子核》定稿教案。 - 教材：高教版第三版《物理（通用类）》主题七第一节，印刷页207—210。 - 模板：第一课时示例课件；版式和动画框架沿用第15/16课时验证规则。 [/Sources] 从现象到结构推断 绝大多数直行 → 原子内部大部分区域是空的。 少数大角度偏转 → 正电荷和几乎全部质量集中在很小的区域。 极少数接近180° → 该区域体积很小、质量集中且带正电。 SZ-LWH [Sources] - 教案：第四十四课时《原子结构与原子核》定稿教案。 - 教材：高教版第三版《物理（通用类）》主题七第一节，印刷页207—210。 - 模板：第一课时示例课件；版式和动画框架沿用第15/16课时验证规则。 [/Sources] 卢瑟福核式结构模型 原子中心有一个很小的原子核，全部正电荷和几乎全部质量集中在核内，带负电的电子在核外运动。 科学模型必须同时解释多数现象和少数关键异常现象。 中性原子的核电荷数等于核外电子数；这一模型能解释三类α粒子散射现象。 SZ-LWH [Sources] - 教案：第四十四课时《原子结构与原子核》定稿教案。 - 教材：高教版第三版《物理（通用类）》主题七第一节，印刷页207—210。 - 教材原图：教材Word提取的image_415.jpeg。 - 模板：第一课时示例课件；版式和动画框架沿用第15/16课时验证规则。 [/Sources] 原子核有多小？ 原子核半径约为原子半径的万分之一。 原子核虽然很小，却集中了原子的全部正电荷和几乎全部质量。 原子内部大部分是空的，因此绝大多数α粒子能近似直线穿过金箔。 SZ-LWH [Sources] - 教案：第四十四课时《原子结构与原子核》定稿教案。 - 教材：高教版第三版《物理（通用类）》主题七第一节，印刷页207—210。 - 模板：第一课时示例课件；版式和动画框架沿用第15/16课时验证规则。 [/Sources] 即时练习 3.把三类散射现象分别与“原子内部大部分为空”“原子核很小”“正电荷和质量集中”建立对应关系。 答案：绝大多数直行说明内部大部分为空；少数大角度偏转说明正电荷和质量集中；极少数接近180°说明原子核很小、很集中。 解析：出现频率反映粒子接近原子核的概率，偏转程度反映受到原子核斥力的强弱。 SZ-LWH [Sources] - 教案：第四十四课时《原子结构与原子核》定稿教案。 - 教材：高教版第三版《物理（通用类）》主题七第一节，印刷页207—210。 - 模板：第一课时示例课件；版式和动画框架沿用第15/16课时验证规则。 [/Sources] 即时练习 4.为什么少数α粒子的大角度偏转不能用汤姆孙模型合理解释？ 答案：汤姆孙模型认为正电荷均匀分布，α粒子受到的斥力分散且大多相互抵消，难以产生大角度偏转。 解析：大角度偏转需要很强且集中的斥力，说明正电荷并非均匀分布，而是集中在很小的原子核内。 SZ-LWH [Sources] - 教案：第四十四课时《原子结构与原子核》定稿教案。 - 教材：高教版第三版《物理（通用类）》主题七第一节，印刷页207—210。 - 模板：第一课时示例课件；版式和动画框架沿用第15/16课时验证规则。 [/Sources] 质子与中子的发现 1919年，卢瑟福从氮原子核中打出氢原子核，并将其命名为质子。 质子带正电，原子核的正电荷来自质子。 1932年，查德威克根据实验确认了质量与质子相近、不带电的中子。 质子和中子的发现，使人们能够进一步说明原子核的内部组成。 SZ-LWH [Sources] - 教案：第四十四课时《原子结构与原子核》定稿教案。 - 教材：高教版第三版《物理（通用类）》主题七第一节，印刷页207—210。 - 模板：第一课时示例课件；版式和动画框架沿用第15/16课时验证规则。 [/Sources] 原子核的组成 原子核由质子和中子组成，质子与中子统称核子。 判断粒子数时，先分清质子数、中子数、电子数和质量数。 质子带正电，中子不带电；中性原子的质子数等于核外电子数。 SZ-LWH [Sources] - 教案：第四十四课时《原子结构与原子核》定稿教案。 - 教材：高教版第三版《物理（通用类）》主题七第一节，印刷页207—210。 - 教材原图：教材Word提取的image_417.jpeg。 - 模板：第一课时示例课件；版式和动画框架沿用第15/16课时验证规则。 [/Sources] 质量数关系 质量数等于质子数与中子数之和。 A = Z + N A表示质量数，Z表示质子数，N表示中子数。 求中子数时：N = A − Z。中性原子的电子数等于质子数。 SZ-LWH [Sources] - 教案：第四十四课时《原子结构与原子核》定稿教案。 - 教材：高教版第三版《物理（通用类）》主题七第一节，印刷页207—210。 - 模板：第一课时示例课件；版式和动画框架沿用第15/16课时验证规则。 [/Sources] 同位素 质子数相同而中子数不同的同一元素原子互称同位素。 同位素属于同一种元素，但中子数不同，因此质量数不同。 氢-1、氢-2、氢-3都含1个质子，分别含0、1、2个中子，三者互为同位素。 SZ-LWH [Sources] - 教案：第四十四课时《原子结构与原子核》定稿教案。 - 教材：高教版第三版《物理（通用类）》主题七第一节，印刷页207—210。 - 模板：第一课时示例课件；版式和动画框架沿用第15/16课时验证规则。 [/Sources] 即时练习 5.质子和中子为什么统称核子？中性原子的质子数与核外电子数有什么关系？ 答案：质子和中子都是组成原子核的粒子，所以统称核子；中性原子的质子数等于核外电子数。 解析：原子核的正电荷来自质子；原子呈电中性时，质子正电荷总量与电子负电荷总量相等。 SZ-LWH [Sources] - 教案：第四十四课时《原子结构与原子核》定稿教案。 - 教材：高教版第三版《物理（通用类）》主题七第一节，印刷页207—210。 - 模板：第一课时示例课件；版式和动画框架沿用第15/16课时验证规则。 [/Sources] 即时练习 6.某中性原子的质量数为14、质子数为6，求其中子数和核外电子数。 答案：由 A = Z + N 得中子数 N = 14 − 6 = 8；中性原子的核外电子数为6。 解析：中子数等于质量数减去质子数；中性原子的电子数等于质子数。 SZ-LWH [Sources] - 教案：第四十四课时《原子结构与原子核》定稿教案。 - 教材：高教版第三版《物理（通用类）》主题七第一节，印刷页207—210。 - 模板：第一课时示例课件；版式和动画框架沿用第15/16课时验证规则。 [/Sources] 课堂背诵 1. 提问：汤姆孙发现电子后，人们对原子有什么新的认识？ 答案：电子是原子的组成部分，原子并非不可再分；原子内部还应有带正电的物质。 2. 提问：α粒子散射实验观察到哪三类主要现象？ 答案：绝大多数直行，少数发生大角度偏转，极少数的偏转角接近180°。 SZ-LWH [Sources] - 教案：第四十四课时《原子结构与原子核》定稿教案。 - 教材：高教版第三版《物理（通用类）》主题七第一节，印刷页207—210。 - 模板：第一课时示例课件；版式和动画框架沿用第15/16课时验证规则。 [/Sources] 课堂背诵 3. 提问：卢瑟福核式结构模型的主要内容是什么？ 答案：原子中心有很小的原子核，正电荷和几乎全部质量集中在核内，电子在核外运动。 4. 填空：原子核由______和______组成，二者统称______。 答案：质子；中子；核子。 5. 提问：什么是同位素？ 答案：质子数相同而中子数不同的同一元素原子互称同位素。 SZ-LWH [Sources] - 教案：第四十四课时《原子结构与原子核》定稿教案。 - 教材：高教版第三版《物理（通用类）》主题七第一节，印刷页207—210。 - 模板：第一课时示例课件；版式和动画框架沿用第15/16课时验证规则。 [/Sources] 师生互动：现象—推断配对 任务一：把“绝大多数直行、少数大角度偏转、极少数接近180°”分别与原子内部空间、核内电荷质量分布和原子核大小配对，并说明理由。 答案：直行对应内部大部分为空；大角度偏转对应正电荷和质量集中；接近180°且数量极少对应原子核很小、很集中。 教师归纳：配对时既看偏转程度，也看出现频率，三类现象共同构成核式结构模型的证据链。 SZ-LWH [Sources] - 教案：第四十四课时《原子结构与原子核》定稿教案。 - 教材：高教版第三版《物理（通用类）》主题七第一节，印刷页207—210。 - 模板：第一课时示例课件；版式和动画框架沿用第15/16课时验证规则。 [/Sources] 师生互动：粒子数核对 任务二：某中性原子的质量数为23、质子数为11。两人分别计算质子、中子和电子数，再互相说明每一步依据。 答案：质子数为11，中子数为12，核外电子数为11。质量数减质子数得到中子数，中性条件给出电子数等于质子数。 教师归纳：计算次序是先读质子数，再由质量数求中子数，最后依据是否中性确定电子数。 SZ-LWH [Sources] - 教案：第四十四课时《原子结构与原子核》定稿教案。 - 教材：高教版第三版《物理（通用类）》主题七第一节，印刷页207—210。 - 模板：第一课时示例课件；版式和动画框架沿用第15/16课时验证规则。 [/Sources] 师生互动：模型评价 任务三：用“解释了什么—遇到什么新事实—怎样修正”评价汤姆孙模型和卢瑟福模型的关系。 答案：汤姆孙模型解释了电中性，但不能解释大角度散射；卢瑟福依据散射事实把正电荷和质量集中到很小的原子核，建立了更符合证据的核式结构模型。 教师归纳：科学模型会随证据发展而修正；评价模型要看能否解释和预测实验事实。 SZ-LWH [Sources] - 教案：第四十四课时《原子结构与原子核》定稿教案。 - 教材：高教版第三版《物理（通用类）》主题七第一节，印刷页207—210。 - 模板：第一课时示例课件；版式和动画框架沿用第15/16课时验证规则。 [/Sources] 课堂练习 1. α粒子散射实验中，绝大多数α粒子沿原方向穿过金箔，主要说明（　　）。 A. 原子内部大部分是空的 B. 电子集中在原子核内 C. 原子核不带电 D. 正电荷均匀分布在整个原子中 答案：A。 解析：多数α粒子没有接近很小的原子核，受到的作用很弱，说明原子内部大部分区域是空的。 SZ-LWH [Sources] - 教案：第四十四课时《原子结构与原子核》定稿教案。 - 教材：高教版第三版《物理（通用类）》主题七第一节，印刷页207—210。 - 模板：第一课时示例课件；版式和动画框架沿用第15/16课时验证规则。 [/Sources] 课堂练习 2. 下列关于同位素的说法正确的是（　　）。 A. 质子数不同、中子数相同 B. 质子数相同、中子数不同 C. 质子数和中子数都相同 D. 核外电子数一定不同 答案：B。 解析：同位素的判断标准是质子数相同、中子数不同。 SZ-LWH [Sources] - 教案：第四十四课时《原子结构与原子核》定稿教案。 - 教材：高教版第三版《物理（通用类）》主题七第一节，印刷页207—210。 - 模板：第一课时示例课件；版式和动画框架沿用第15/16课时验证规则。 [/Sources] 课堂练习 3. 填空：质子和中子统称______；质量数等于______数与______数之和。 答案：核子；质子；中子。 解析：原子核由质子和中子组成，质量数反映核子总数。 SZ-LWH [Sources] - 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