3.4搭建原子结构模型教学设计--2026-2027学年九年级化学北京版上册

《搭建原子结构模型》教学设计 教材版本：北京版九年级化学上册 章节：第三章 探究水的奥秘 第四节 课时：共 2 课时 一、课标分析 内容要求：知道原子由原子核与核外电子构成；原子核由质子、中子构成；记住核电荷数 = 质子数 = 核外电子数；了解人类认识原子结构的历程；会搭建原子模型，看懂原子结构示意图；知道相对原子质量含义，初步认识模型是研究微观物质的科学方法。 学业要求：能依据证据推理原子内部结构；动手搭建模型，用模型表征微观结构；会进行质子数、电子数简单推算；建立模型认知，继续完善宏观 — 微观 — 符号三重表征。 二、教材分析 本节课承接上一节《认识原子和分子》，学生已知 “原子是化学变化中最小粒子”，本节进一步打开原子，探究原子内部结构。北京版教材突出模型建构特色，课题名称 “搭建原子结构模型” 为本课核心任务。 主线：科学家探究原子模型发展史（道尔顿→汤姆孙→卢瑟福 α 粒子轰击金箔实验）→ 原子内部构成 → 等量关系 → 动手搭建原子模型 → 核外电子分层排布、原子结构示意图 → 相对原子质量。 重点：原子构成；核电荷数、质子数、核外电子数等量关系；搭建原子模型；原子结构示意图。 难点：卢瑟福实验证据推理；理解原子核体积极小、质量集中；相对原子质量概念；模型建构与模型局限性。 三、学情分析 已知 已经学习分子、原子，知道化学变化中分子可分、原子不可分；具备基础微粒观，能使用球棍模型模拟微观变化。 未知与易错点 误认为原子是实心球体；分不清质子、中子、电子带电情况。 混淆：原子不显电性，不是原子不带电荷，而是正负电荷总数相等抵消。 等量关系记错；部分学生以为所有原子都含有中子（氢原子无中子）。 模型认知误区：搭建的物理模型不等于真实原子，模型是简化表征，有局限性。 相对原子质量是比值，不是原子真实质量，单位容易出错。 四、教学目标（核心素养） 化学观念：知道原子由原子核（质子、中子）和核外电子构成；掌握核电荷数 = 质子数 = 核外电子数；了解核外电子分层排布，能读懂原子结构示意图；知道相对原子质量的含义。 科学思维：依托卢瑟福 α 粒子实验证据推理原子结构；体会原子模型不断修正的科学历程；理解模型法在化学研究中的价值，知道模型存在局限性。 科学探究与实践：小组合作，利用橡皮泥、小球等材料搭建原子结构模型；能绘制简单原子结构示意图，收集证据、表达模型设计思路。 科学态度与责任：感受科学家不断质疑、完善原子模型的科学探究精神；建立微观世界可探究、模型是科学工具的观念。 五、教学重难点 教学重点：原子的内部构成；粒子带电情况；核电荷数 = 质子数 = 核外电子数；搭建原子模型；原子结构示意图。 教学难点：α 粒子轰击金箔实验推理原子结构；理解原子核体积极小、质量集中；模型的局限性；相对原子质量概念。 六、教学准备 教具材料：橡皮泥（不同颜色区分质子、中子、电子）、塑料小球、细铁丝、硬纸板、标签贴纸；原子模型发展史图片、α 粒子实验动画；原子结构示意图 PPT。 多媒体：卢瑟福 α 粒子轰击金箔动画、原子内部结构动画。 七、教学方法与学习方法 教法：史料驱动法、实验证据推理、模型建构法、问题链教学 学法：小组合作、动手建模、证据推理、对比归纳 八、教学过程（详细） 第 1 课时 原子的构成、原子模型发展史、搭建简易原子模型 情境导入（5 分钟） 教师引导学生回顾上节课知识：上一节课我们学习分子和原子，得出结论 ——化学变化中原子是最小粒子，化学变化中原子不能再分。随即抛出驱动性问题：这句话是不是代表原子就是实心、不可分割的实心小球？科学家一直认为原子不可分割，后来的实验推翻了这个想法。 展示道尔顿实心球原子模型图片，简单介绍：200 多年前道尔顿认为原子就是不可分割的实心小球。随着科学技术进步，科学家不断做实验，一点点揭开原子内部的秘密。今天，我们沿着科学家的足迹，一步步探究原子内部结构，并且亲手搭建原子结构模型，引出课题《搭建原子结构模型》。 学生认真回顾旧知，产生认知冲突，思考原子内部是否还有更小的粒子，观看模型图片，带着疑问进入新课学习。教师口头评价，检查学生是否分清两个概念：化学变化中原子不可再分；但原子本身在核物理层面可以再分。 史料探究：原子模型演变与卢瑟福 α 粒子轰击金箔实验（10 分钟） 教师依次展示原子模型发展图片，按顺序介绍三位科学家的模型，配合问题链引导学生推理。 首先介绍道尔顿实心球模型，观点：原子是不可分割的实心球体。随后介绍汤姆孙实验：发现电子，电子带负电，说明原子内部存在带电粒子，提出葡萄干面包（西瓜）模型，负电荷电子镶嵌在带正电的球体里面。 重点播放卢瑟福 α 粒子轰击金箔实验动画，介绍实验：一束带正电的 α 粒子高速轰击很薄的金箔，观察粒子运动轨迹。教师抛出三层递进问题，组织学生小组讨论。 问题 1：绝大多数 α 粒子直接穿过金箔，没有改变方向，说明什么？ 问题 2：少数 α 粒子发生较大角度偏转，原因是什么？ 问题 3：极少数 α 粒子被反弹回来，原路返回，这说明什么？ 小组讨论结束后，组织学生发言，师生共同归纳推理结论：大多数粒子穿过，说明原子内部绝大部分空间是空的；少数偏转，说明原子中心存在体积很小、带正电的核心；极少数反弹，说明这个核心质量很大。这个中心叫做原子核。 学生观看动画，小组交流讨论，依据实验现象进行证据推理，一步步推翻之前实心球模型。教师引导学生总结卢瑟福核式模型：原子中心有很小的原子核，原子的大部分质量集中在原子核，电子在原子核外广阔空间运动。 新知讲授：原子内部构成、带电情况、等量关系（10 分钟） 教师结合卢瑟福模型，讲解原子完整结构：原子是由居于中心的原子核和核外高速运动的核外电子构成。原子核还可以再拆分，由质子和中子构成。 逐一介绍粒子带电情况：质子带正电荷；中子不带电；核外电子带负电荷。这里特意强调特例：氢原子原子核内只有 1 个质子，没有中子，不是所有原子都含有中子。 继续抛出问题：原子里面有带正电质子、带负电电子，为什么整个原子不显电性？引导学生分析：原子核带的正电荷总数，等于核外电子所带负电荷总数，正负电荷数量相等，电性相反，相互抵消，所以原子整体不显电性。 引出本节课核心等量关系式：核电荷数 = 质子数 = 核外电子数。核电荷数就是原子核所带正电荷的数目，等于质子的数目。教师举例练习：氧原子质子数为 8，则核电荷数、核外电子数都是 8；简单口算练习巩固公式。学生认真记录笔记，标记重点，完成简单推算练习。教师巡视，查看学生是否掌握等量关系，纠正学生 “原子不带任何电荷” 的错误理解。 核心探究活动：小组搭建氧原子结构模型（12 分钟） 教师布置建模任务，明确任务：以氧原子为例，质子数 8，中子数 8，核外电子数 8，小组合作搭建氧原子模型。同时给出清晰建模要求： 原子核放在模型中心，原子核体积要做得很小，对比整个原子，体现原子核体积极小； 使用不同颜色橡皮泥 / 小球区分质子、中子、电子，用标签标注每种粒子的带电情况； 核外留出巨大空白空间，体现原子内部绝大部分是空的；电子分布在核外空间，不要紧贴原子核。 教师分发材料：橡皮泥、塑料小球、硬纸板、标签，划分小组，4 人为一组，小组分工：材料准备员、模型搭建员、记录员、模型讲解员。学生分工协作，动手搭建模型，教师在各组之间巡视，及时指导，发现典型问题，例如原子核做得过大、电子全部堆在原子核附近等，现场引导学生修改。 模型制作完成之后，组织小型 “模型发布会”，每组讲解员上台展示本组模型，讲解模型各部分代表的粒子、设计思路。其他小组作为评审，点评优点与不足。在展示过程中，教师引导学生重点说明：为什么原子核做得很小，原子内部大部分是空的，呼应卢瑟福实验的结论。 课堂小结（2 分钟） 师生共同梳理本课时主线：科学家对原子模型的探索历程；卢瑟福金箔实验得出的推论；原子内部粒子构成；粒子带电特点；核电荷数、质子数、电子数等量关系；搭建模型的核心要点。学生跟着教师一起口头总结，梳理知识框架。 当堂检测（3 分钟） 出示 2 道选择题，学生独立完成，当堂核对答案。检测内容包含原子构成、粒子带电、等量关系简单计算。教师快速收集学生答题情况，定位共性错误，当堂纠正。 作业布置 基础作业：熟记原子内部粒子构成、粒子带电情况、等量关系式；整理卢瑟福 α 粒子实验三条现象与对应的推论。 预习任务：预习核外电子排布，思考电子在原子核外是杂乱无章运动，还是存在一定规律。学生记录作业，课后完成。 第 1 课时板书 3.4 搭建原子结构模型（第 1 课时） 一、原子模型发展史：道尔顿实心球→汤姆孙葡萄干布丁→卢瑟福核式模型（α 粒子金箔实验） 二、原子构成 原子：原子核 + 核外电子 原子核：质子（+）、中子（不带电，氢原子无中子） 电子：带负电 等量关系：核电荷数 = 质子数 = 核外电子数 原子不显电性：正负电荷总量相等，电性抵消 三、搭建原子模型要点：原子核体积很小，原子内部大部分空间是空的 第 2 课时 核外电子分层排布、原子结构示意图、相对原子质量、模型评价 复习导入（4 分钟） 教师带领复习回顾上节课核心知识点，连续提问：原子由哪两部分构成？质子、中子、电子带电情况？核电荷数、质子数、核外电子数之间的关系？卢瑟福实验得出什么结论？ 学生口头作答。教师顺势提出新问题：卢瑟福提出电子在核外广阔空间运动，电子是在原子核外随意乱飞，还是有固定的运动区域？引出本节课内容：核外电子分层排布、原子结构示意图，继续完善原子模型。 活动 1 核外电子分层排布，认识原子结构示意图（10 分钟） 教师讲解：核外电子能量不一样，能量低的电子，在离原子核更近的区域运动；能量高的电子，在离核更远的区域运动。因此电子在核外分层排布，每一层叫做电子层。 介绍排布简单规律：第一层最多容纳 2 个电子；第二层最多容纳 8 个电子；最外层电子数目不能超过 8 个（只有一层时，最多 2 个，例如 He）。 随后讲解原子结构示意图，拆解示意图每一部分含义：圆圈代表原子核；圆圈内数字代表质子数，数字前面 “+” 代表原子核带正电；弧线代表电子层；弧线上数字代表该电子层上的电子数目。 教师在黑板示范绘制氧原子、钠原子的原子结构示意图，边画边讲解。随后安排课堂练习，学生在草稿纸上尝试绘制简单原子结构示意图，教师巡视，一对一指导学生画图，纠正弧线、数字书写错误。学生观察示意图，理解各部分含义，动手练习绘图，建立微观结构到化学符号之间的联系。 活动 2 相对原子质量（12 分钟） 教师创设情境：原子真实质量极小，书写、计算非常麻烦，例如 1 个氧原子质量数值极小，使用不方便，化学家引入相对原子质量。 讲解定义：以碳 12 原子质量的 1/12 作为标准，其他原子的实际质量和这个标准相比较，得到比值，就是这种原子的相对原子质量。 强调关键点：相对原子质量是比值，不是原子真实质量；单位为 1，通常省略不写，不能写 “g”。 给出近似计算公式：相对原子质量≈质子数 + 中子数。利用公式进行简单计算练习，给出质子数、中子数，估算相对原子质量。带领学生查阅课本附录的相对原子质量表，练习查找氧、氢、碳、钠几种常见原子的相对原子质量，熟悉查表方法。学生理解概念，完成简单计算，学会查阅相对原子质量表格。教师重点辨析易错点，区分真实质量和相对质量。 模型评价，讨论物理模型的局限性（8 分钟） 教师展示上一节课各组制作的原子模型，组织全班进行模型评价活动。 引导学生讨论模型优点：实物模型可以直观展示原子核、质子、中子、电子的位置，帮助我们理解原子构成。 进一步抛出思辨问题：我们手工搭建的这个模型，就是真实原子的样子吗？组织学生小组讨论，归纳模型的局限性：真实电子不是固定不动的小球，而是高速无规则运动，不存在固定轨道；模型中粒子大小、距离比例很难做到和真实原子一致；真实原子没有硬壳边界。 教师总结：模型是科学家简化后的表征工具，模型会随着新的实验证据不断更新完善，模型不等于真实物质。学生小组互评模型，辩证讨论模型优点和局限，培养模型认知与批判性思维。 课堂小结（3 分钟） 师生共同梳理本节课全部知识点：核外电子分层排布规律；原子结构示意图各部分含义；相对原子质量定义、近似计算公式；原子物理模型的优点与局限性。整合原子完整结构，打通微观结构、模型、化学符号三重表征。学生自主回顾，构建完整知识体系。 当堂检测（2 分钟） 出示课堂习题，包含原子结构示意图解读、相对原子质量估算、模型辨析题。学生独立完成，当堂核对，评价本节课学习效果。 分层作业 基础作业：画出氧原子、钠原子的原子结构示意图；熟记相对原子质量近似公式；完成课后习题。 拓展作业：查阅资料，对比电子云模型和我们手工搭建的原子模型，写出两者的差别。学生记录分层作业，课后完成。 第 2 课时板书 3.4 搭建原子结构模型（第 2 课时） 一、核外电子：分层排布，离核近，电子能量低 原子结构示意图：圆圈（原子核，质子数）；弧线 = 电子层 排布规律：第一层最多 2，第二层最多 8，最外层≤8（He=2） 二、相对原子质量 比值，单位为 1，省略不写 近似计算：相对原子质量≈质子数 + 中子数 三、模型评价：模型是简化表征，存在局限性，不等于真实原子 九、教学评价设计 过程性评价：课堂观察学生史料推理、小组搭建模型、小组展示、绘图练习的参与度；口头提问，及时纠正概念误区。观察学生模型讲解表达，评价证据推理能力。 当堂评价：两课时课堂小测，即时收集答题情况，判断知识掌握程度，快速发现共性问题。 课后评价：书面作业批改，评价原子结构示意图绘制、等量关系计算；评价模型展示表达，拓展作业评价学生对于模型局限性的理解。 素养评价：重点评价证据推理能力，能否依托 α 粒子实验现象推理原子结构；评价学生模型认知，是否理解模型是研究微观的科学工具，建立宏观微观符号三重表征。 十、教学反思（课后填写） 微观内容抽象，科学史料 + 动手建模相结合，降低微观想象难度，学生参与度更高。搭建模型环节，一定要反复强调模型只是简化模型，并不是原子真实样子，纠正学生把模型等同于真实原子的误区。 高频易错点要反复辨析：氢原子没有中子；原子不显电性不等于不带电；相对原子质量无单位；课堂中持续设置判断题辨析。 卢瑟福 α 粒子实验证据推理是本课难点，问题链要层层递进，降低学生推理门槛，给学生充分小组讨论时间。 本课紧扣第三章 “水” 主线，承接前面分子、原子知识，完善微粒知识体系，为后面元素、离子、化学式学习做好铺垫。 模型搭建活动容易占用较多课堂时间，课前提前分组、提前准备材料，课堂做好时间把控，预留充足的展示和互评时间。 十一、预设问题与答疑 Q：所有原子都含有中子吗？ A：不是，氢原子原子核内只有 1 个质子，没有中子。 Q：为什么相对原子质量≈质子数 + 中子数？ A：电子质量极小，几乎可以忽略不计，原子质量主要集中在原子核，原子核质量由质子和中子贡献，因此可以近似用质子数加中子数估算。 Q：我们搭建的模型中电子绕核转动，真实原子里电子是这样运动的吗？ A：不是，电子不是沿着固定轨道运动，现代原子模型是电子云模型，只能找到电子出现的概率区域，不存在固定轨道，手工模型只是简化表达。 学科网（北京）股份有限公司 $