第四章第二节 原子的构成教学设计_2026—2027学年高一上学期化学沪科版必修第一册

教学设计 课程基本信息 学科 化学 年级 高一 学期 春季 课题 原子的构成 教学目标 1.以化学史料为情境驱动，了解原子结构模型的发展历程，体会假说、实验、观察等科学要素在科学研究中起到的重要作用。 2.了解原子和原子核的构成，知道电子数、核外电子数、中子数、质量数之间的关系。 3.在原子结构模型的建立和修正过程中，体会人类对微观世界的认识是不断深入的，培养严谨求实、敢于质疑的科学精神。 教学重难点 教学重点： 1.了解原子和原子核的构成，知道微粒间的定量关系。 2.在原子结构模型的演变中，感受观察、假说、实验等要素在科学研究中的重要性。 教学难点： 1. 能从科学实验中寻找证据，进行合理推理和想象，建立和修正原子结构的理论模型。 教学过程 教学 环节 主要师生活动 引入 【提出问题】将一块钢铁放在面前，摸着很坚硬，但如果有人说：里面大部分是“空的”，你是否会相信呢？如果从化学视角看待该问题，首先要界定什么是“坚硬”，什么是“空”。这就需要从微观角度分析物质的结构。 环节一：物质构成的探索历程 【教师介绍】早在公元前400年左右，人类就从哲学角度思考物质的构成，墨子提出了“端”，德谟克利特提出了“原子”。至17世纪，人们也逐渐掌握科学研究的关键要素，为物质结构的研究奠定基础，如施塔尔结合实验手段提出燃素说，拉瓦锡结合定量思想提出质量守恒定律。1803年，基于质量守恒定律、定比定律以及倍比定律的佐证，英国人道尔顿提出了自己的原子论，认为原子是实心球体，是不可分割的。 【教师过渡】1859年，普吕克发现阴极射线。1897年，汤姆孙重现阴极射线实验，借助现象和数据证明了原子中存在带负电荷的电子。不仅如此，由于原子呈电中性，原子内部肯定还存在带正电荷的部分。 【教师介绍】1903年，汤姆孙提出了葡萄干面包模型，其结构特征为正电荷均匀分布在整个原子的球体内，而电子均匀嵌在其中。这是原子结构模型的新篇章，打破了原子不可再分的观点。 【教师过渡】1908年，卢瑟福的团队尝试用α粒子轰击金箔时，学生马斯登观察到一些难以置信的现象。 【学生活动1】观看α粒子轰击金箔实验的动画演示，思考能否借助葡萄干面包模型的结构特征解释相关实验现象。 【教师介绍】葡萄干面包模型中，正、负电荷是均匀分布的，即粒子在各个方向所受的库仑力是基本平衡的，所以也不会出现大角度的偏转。穿过、偏转、反弹这几种不同现象，说明电子不是均匀分布在内的。 【学生活动2】进一步分析实验现象，尝试对原子结构特征进行修正和推测。 【教师介绍】1911年，卢瑟福发表原子有核模型的论文，提出原子内部存在一个原子核，该核心拥有了原子绝大部分质量和正电荷，但占据的体积却非常小，电子则在原子核外做高速运动。 【教师介绍】1913年，波尔类比行星运动，提出新的原子结构模型，认为电子在原子核外分层排布，在特定的轨道围绕原子核运动。不同轨道上运动的电子具有不同的能量，但不辐射能量也不吸收能量，当电子从一层跃迁到另一层时，会吸收或释放能量。 环节二：原子的构成 【教师过渡】1919年，卢瑟福发现了原子核中存在带正电荷的质子；1932年，查德威克发现了原子核中另一种显电中性，且质量与质子相近的中子。如今，在新的研究基础上，科学家们保留了玻尔模型的合理部分，又赋予了新的内容，建立了现代原子结构模型。 【学生活动3】结合原子结构的探索历程，试着回答：原子由哪些基本粒子构成呢？ 【教师过渡】原子是由原子核和带负电荷的核外电子构成的，其中，原子核是由带正电荷的质子和不带电的中子构成的。那这些微粒之间是否存在定量关系呢？ 【学生活动4】结合电子、质子和中子的相关基本数据，尝试回答质子数、核电荷数和核外电子数之间存在的数量关系。 【教师介绍】原子整体显电中性，对于一个原子而言：质子数=核外电子数=核电荷数。同时根据元素编排的规律，推导出：核电荷数=原子序数。 【学生活动5】结合电子、质子和中子的相关基本数据，尝试回答原子的质量主要由哪些微粒决定呢？ 【教师介绍】由表中给出的各微粒的质量可知，原子的质量近似等于质子的质量和中子的质量之和。同时，质量数等于质子数和中子数的总和。 【教师过渡】如何利用符号，以尽可能简洁明了地表征一个原子的信息，并达到区分不同原子的目的呢？ 【教师介绍】可以将一个原子表示为。X为元素符号，Z表示质子数，A表示注质量数。例如，正在表示的是质量数为A，质子数为Z的X原子。根据构成原子的微粒之间的数量关系，可得该原子的中子数为A-Z个，电子数为Z个。 环节三：原子结构的研究展望 【教师介绍】以北京大学江颖教授团队为代表的科研组利用自主研发的国产qpius型扫描探针显微镜，在国际上首次“看到”冰表面的原子结构，并揭示了其在零下153摄氏度即开始融化的奥秘，这对冰面的润滑现象，云的形成及冰川的消融过程都至关重要。该成果于2024年5月22日发表于国际学术期刊《nature》上。除此之外，核能开发、量子计算和通信、太空探索等科研工作都离不开对原子结构的深入研究。 小结 今天，我们追随先人的足迹，共同回顾了原子结构的发现史，了解了原子的构成。这些历史不仅向我们揭示了微观世界存在的本质，更承载了人类对真理永无止境的追求热忱，以及求真务实、敢于质疑的科学精神。 学科网（北京）股份有限公司 $