2.3人类对原子结构的认识- 教学设计 2026-2027学年苏教版高一上学期化学必修第一册 -

人类对原子结构的认识

——高中化学苏教版必修 第一册

课时：1 课时（40 分钟）　课型：新授课

一、教材分析

本单元是苏教版（2019）高中化学必修第一册专题1《物质的分类与计量》第三单元的内容，是人类在微观层面认识物质世界的起点。教材从"人类认识原子结构的历程"入手，通过介绍道尔顿原子结构模型、汤姆生原子结构模型、卢瑟福原子结构模型、玻尔原子结构模型等典型原子结构模型，引导学生了解人类探索原子结构的基本历程，体会科学探究过程的艰难曲折，感悟科学模型随实验证据不断修正、逐步完善的发展方式。

在初中所学原子构成的基础上，教材进一步讲解了原子的构成、核素、同位素等概念，讲解了质子数、中子数和质量数之间的关系，并介绍了原子组成的表示方法。这些内容既是前面学习物质分类、物质的量等知识的延续和深化，又为后续学习元素周期律、物质结构等知识打下理论基础，在整个高中化学知识体系中起着承上启下的作用。

本单元内容包括两部分：一是人类认识原子结构的历程（原子结构模型的演变及其启示）；二是原子的构成与原子核（构成原子微粒的质量、电性及其关系，质量数与核素、同位素的概念）。教学重点是原子结构模型演变过程中蕴含的科学方法，质量数与质子数、中子数的关系，以及同位素的概念。

二、学情分析

学生在初中化学已经学习了原子由原子核和核外电子构成，原子核由质子和中子构成，知道原子不显电性、原子的质量主要集中在原子核上，具备了学习本单元的知识基础。学生还在物理课上学过了原子的有关知识，对原子结构模型有一定的感性认识。

从认知特点来看，高一学生思维活跃，对微观世界充满好奇，但抽象思维能力尚在发展之中。学生在学习本单元内容时可能遇到以下困难：一是对原子结构模型演变的认识容易停留在"记住结论"的层面，难以体会模型修正背后的实验证据和科学方法；二是对元素、核素、同位素三个概念容易混淆，特别是难以理解"同一种元素的原子质量可以不同"以及"核素、同位素与元素三者之间的关系"。

因此，教学中要借助原子结构模型演变的史料创设情境，引导学生沿着科学家的足迹重构认识过程，体会模型建构的方法；要通过氢的三种核素、碳的两种核素等具体实例的对比

分析，帮助学生准确辨析元素、核素、同位素的概念；要通过典型例题和练习，帮助学生掌握质量数、质子数、中子数、电子数之间的相互关系。

三、教学目标（核心素养目标）

（1）宏观辨识与微观探析：了解人类认识原子结构的历程，知道原子结构模型的演变过程；从微观视角理解原子由质子、中子、核外电子等微粒构成，能说明各微粒的电性和质量关系。

（2）证据推理与模型认知：以原子结构模型的演变为线索，能说出各模型建立的实验事实，初步形成"实验证据—模型建构—模型修正"的认知方式，认识科学模型的动态发展性。

（3）科学态度与创新意识：通过了解科学家探索原子结构的史实，体会科学探究的艰难曲折，认识到人类对原子结构的每一点认识都建立在科学实验的基础之上，感悟科学家严谨求实、不断探索的科学精神。

（4）科学探究与实践：能根据质子数、中子数与质量数的关系进行有关微粒数量的计算；能运用原子组成的表示方法描述具体核素；能通过对比分析判断核素、同位素，解决简单的实际问题。

四、教学重难点

教学重点：人类认识原子结构模型的演变历程；原子的构成；质量数与质子数、中子数之间的关系；同位素的概念。

教学难点：原子结构模型演变过程中蕴含的科学方法（实验证据与模型修正的关系）；元素、核素、同位素三个概念的区别与联系；质子数、中子数、质量数、核外电子数之间关系的应用。

五、教学方法与教学准备

教学方法：情境教学法、讲授法与讨论法相结合、模型建构法、比较归纳法、讲练结合法。

教学准备：多媒体课件（含原子结构模型演变图片、"一尺之棰"古籍插图、原子构成动画、课堂练习）；原子结构模型演变历程表格学案；氖原子结构示意图挂图。

六、教学过程（40 分钟）

（一）新课导入（约 5 分钟）

教师展示我国古代战国时期的文献资料并朗诵："一尺之棰，日取其半，万世不竭。"

教师提问：同学们，这句话的意思是一尺长的木杖，每天截取一半，永远也截不完。这说明了什么问题？古人为什么会这样思考？

学生活动：思考并自由发言，体会物质可以无限分割的朴素思想。

教师引导：人类探索自然界奥秘的一个重要方面就是研究物质的微观结构。19世纪初，英国科学家道尔顿认为物质是由原子构成的，原子不能被创造，也不能被毁灭，在化学变化中不能再分割，并提出了"原子学说"。随着科学的发展，人类对原子结构的认识经历了一段曲折的过程。科学家依据实验获得的数据，提出了各种假设和学说，逐步揭示了原子结构的奥秘。原子内部究竟是什么样的？今天我们就沿着科学家的足迹，一起来学习"人类对原子结构的认识"。

设计意图：以我国古代朴素物质观引入，弘扬中华优秀传统文化；由"原子不可再分"的旧认识与后续发现的矛盾制造认知冲突，激发学生的探究欲望，自然引出课题。

（二）人类认识原子结构的历程（约 12 分钟）

教师讲解：请同学们阅读教材相关内容，按时间顺序梳理人类认识原子结构的过程中，科学家提出的模型、依据的实验事实以及模型的主要特征，完成学案上的表格。

学生活动：阅读教材，小组讨论，尝试归纳原子结构模型演变的过程。

教师结合图1讲解：1810年前后，道尔顿在元素化合时总有一定的质量比等实验事实的基础上，提出了实心球模型，认为原子是一个不可再分的实心球体。

图1　原子结构模型的演变

教师讲解：1897年，汤姆生根据阴极射线实验发现了电子，并测得电子的质量与电荷量。电子的发现说明原子是可以再分的，道尔顿的实心球模型被推翻。汤姆生提出了"葡萄干面包式"的原子结构模型，认为原子是一个带正电的球体，电子像葡萄干一样镶嵌在球体之中。

教师讲解：1911年，卢瑟福通过α粒子散射实验发现，绝大多数α粒子穿过金箔时不发生偏转，少数α粒子发生了较大偏转，极少数α粒子甚至被弹了回来。这一实验事实说明原子内绝大部分空间是"空"的，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在一个很小的核上。