新滬科版八年級(jí)物理全一冊(cè)《十一章 小粒子與大宇宙第一節(jié) 走進(jìn)微觀》教案_3

1、11.1 走進(jìn)微觀1.教學(xué)目標(biāo)：能簡(jiǎn)單說明物質(zhì)是由分子和原子組成的，了解分子運(yùn)動(dòng)理論的基本觀點(diǎn)。了解原子的核式模型，大致了解人類探索微觀世界的歷程，并認(rèn)識(shí)到這種探索將不斷深入。對(duì)物質(zhì)世界從微觀到宏觀的尺度有大致的數(shù)量級(jí)的概念。2.教材分析：本節(jié)的重點(diǎn)是物質(zhì)是由分子和原子組成的，原子的核式結(jié)構(gòu)模型。本節(jié)的難點(diǎn)是學(xué)生對(duì)微觀世界“小”的概念的建立和探索微觀世界的科學(xué)方法的形成過程。3.課時(shí)安排：1課時(shí)4.教學(xué)準(zhǔn)備：課件5.教學(xué)設(shè)計(jì)6.板書設(shè)計(jì)教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)說 明我們生活在遼闊的宇宙中，宇宙到底有多大？又是由什么東西組成？空氣到底由什么物質(zhì)組成？從今天起，我們學(xué)習(xí)10.1 走進(jìn)微觀 (板書)讓學(xué)生看

2、書“物質(zhì)的組成”1.物質(zhì)是由什么組成的？2.為什么說分子是組成物質(zhì)的最小微粒？3.第一位提出分子的人是誰？4.1cm3的水中含有3.341022個(gè)水分子，你能感悟到分子的大小嗎？指導(dǎo)學(xué)生閱讀“微觀粒子”1.原子是由什么構(gòu)成的？2.原子核由什么構(gòu)成的？抓住原子結(jié)構(gòu)的核式結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)到這種結(jié)構(gòu)非常牢固。帶著問題閱讀教材，思考。學(xué)生回答。讓學(xué)生小結(jié)完成作業(yè)看書分子討論回答：很小閱讀原子核和電子質(zhì)子和中子1.你知道哪些微觀粒子？2.這些粒子的大小順序你能知道嗎？3.人們現(xiàn)在用什么方法發(fā)現(xiàn)了更小的粒子？總結(jié)計(jì)算課后題目做同步訓(xùn)練引入課題自主學(xué)習(xí)認(rèn)識(shí)原子結(jié)構(gòu)，知道原子由原子核和電子組成，了解原子核由質(zhì)子、中子

3、組成。鞏固練習(xí)(三)教學(xué)參考資料物質(zhì)的分子都極其微小，如果把分子看做圓球，那么各種分子的直徑都只有幾分之一個(gè)納米左右(1nm=1109m)。水分子的直徑大約是41010m，相當(dāng)于頭發(fā)粗細(xì)的十萬分之一。1cm3的水中就含有3.341022個(gè)分子。據(jù)估計(jì)一只螞蟻喝一口水就吞下21019個(gè)水分子。10萬個(gè)氧分子依次排列起來，總長(zhǎng)僅0.03mm。原子大小是1010m，原子核的大小在1014m以下，原子核的半徑只相當(dāng)于原子半徑的萬分之一。原子核的體積與原子體積的比應(yīng)為萬億分之一。1.電子的發(fā)現(xiàn)19世紀(jì)80年代初，湯姆遜在卡文迪許實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行氣體放電現(xiàn)象的研究，關(guān)于陰極射線性質(zhì)的爭(zhēng)論是當(dāng)時(shí)的一個(gè)中心議題。陰

4、極射線管是一根兩端裝有電極的封閉的玻璃管，當(dāng)將其中的空氣抽去后，再在管子的兩端電極上加上較高的電壓，玻璃管就發(fā)生放電現(xiàn)象，陰極會(huì)發(fā)射出一種射線。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)陰極射線在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中會(huì)迅速隨著場(chǎng)的變化而發(fā)生偏轉(zhuǎn)，根據(jù)偏轉(zhuǎn)方向確認(rèn)陰極射線是帶負(fù)電的粒子流。為了進(jìn)一步確定陰極射線的性質(zhì)，湯姆遜進(jìn)行了一系列的實(shí)驗(yàn)，測(cè)定陰極射線粒子的荷質(zhì)比。1897年初，湯姆遜先使陰極射線在磁場(chǎng)中發(fā)生偏轉(zhuǎn)，而后由給定的磁場(chǎng)、射線的曲率半徑等推算出陰極射線粒子的荷質(zhì)比。此后，湯姆遜提高了放電管的真空度，又成功地使射線在靜電場(chǎng)作用下發(fā)生了偏轉(zhuǎn)。與此同時(shí)，湯姆遜給放電管分別充入各種不同的氣體進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)測(cè)得的粒子荷質(zhì)比的值與充入

5、管內(nèi)的氣體性質(zhì)無關(guān)。后來他又用不同的金屬材料做成電極，其結(jié)果也不變。這表明來自各種不同物質(zhì)的電極的陰極射線都是一樣的，因此這種粒子必定是所有物質(zhì)所共有的組成成分，湯姆遜把它叫做“微粒”。以后，湯姆遜又分析比較了其他科學(xué)家所做的陰極射線粒子的荷質(zhì)比與塞曼從光譜測(cè)量中求得的分子內(nèi)帶電粒子的荷質(zhì)比是同一數(shù)量級(jí)，這一事實(shí)使他得出了陰極射線粒子比原子小的結(jié)論。至此可以說湯姆遜已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了這種比原子小的粒子電子。但必須注意的是，這還僅僅是一個(gè)推論，因?yàn)檫@種粒子的荷質(zhì)比是氫離子比荷的1000倍。有兩種可能，或者是電荷e很大，也可能質(zhì)量很小，都導(dǎo)致荷質(zhì)比值較大。因此必須尋找新的更直接的證據(jù)來測(cè)定電荷e或質(zhì)量m。

6、湯姆遜選擇了測(cè)定e的辦法，在其他科學(xué)家的共同努力下，他利用帶電粒子在飽和蒸汽中形成霧滴的現(xiàn)象，測(cè)得了粒子的電荷，至此，湯姆遜發(fā)現(xiàn)了電子。電子的發(fā)現(xiàn)，使人們認(rèn)識(shí)到原子不是組成物質(zhì)的最小微粒，原子本身也具有結(jié)構(gòu)。由于原子含有帶負(fù)電的電子，從物質(zhì)的中性出發(fā)，推想到原子中還有帶正電的電子。這就提出了進(jìn)一步探索原子結(jié)構(gòu)、建立原子模型的問題。2. 湯姆遜的原子模型“蛋糕葡萄干”模型。他假設(shè)原子帶正電的部分像“流體”一樣均勻分布在球形的原子體積內(nèi)，負(fù)電子則嵌在球體里。電子一方面要受正電荷的吸引，一方面要自相排斥。根據(jù)經(jīng)典力學(xué)理論及電荷間的平方反比作用力計(jì)算出這些電子必然沿若干同心環(huán)旋轉(zhuǎn)才能平衡，并給出了計(jì)算

7、各環(huán)電子數(shù)的公式。3.粒子散射實(shí)驗(yàn)自1898年居里夫婦發(fā)現(xiàn)鐳輻射以后，盧瑟福用20多年時(shí)間研究放射性現(xiàn)象。19041905年間，盧瑟福在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，射線通過空氣或金屬箔后，產(chǎn)生的譜線較寬并缺乏鮮明的界限。他認(rèn)為，這表明射線通過空氣或金屬箔時(shí)被散射，其原因在于原子處于強(qiáng)電場(chǎng)狀態(tài)，測(cè)定和粒子通過靶原子的偏斜度是探索原子內(nèi)部電場(chǎng)的一種重要方法。1908年蓋革和盧瑟福一起，發(fā)明了探測(cè)粒子的氣體放電計(jì)數(shù)管。在計(jì)數(shù)管中的氣體分子使射線散射，影響了計(jì)數(shù)工作，為消除這種影響，蓋革轉(zhuǎn)向研究射線的散射問題，并發(fā)現(xiàn)散射角與材料厚度和材料的相對(duì)原子質(zhì)量成正比，與粒子的速度成反比。這促使他們選用原子質(zhì)量大的“金”做散射

8、實(shí)驗(yàn)。蓋革還發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)粒子散射角很小，極少數(shù)偏角很大。1908年10月，布拉格也寫信給盧瑟福，談到他在觀察粒子轟擊原子的實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)“徑跡急轉(zhuǎn)彎”的現(xiàn)象。促使盧瑟福大膽提出，要觀察一下是否有粒子能被大角度散射。1909年3月，蓋革和馬斯頓用鐳作放射源，金箔作靶，用閃爍法計(jì)數(shù)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)有1/8000的粒子偏轉(zhuǎn)角度超過90，甚至有極少數(shù)的反彈回來。這使盧瑟福大為吃驚，他說：“它是如此難以令人置信，正好像一個(gè)炮手將一顆炮彈射到一張薄紙上，而炮彈居然反彈回來一樣?！北R瑟福認(rèn)為，在湯姆遜的原子模型里，無論是均勻分布的正電荷還是電子都不足以把粒子反彈回去。電子的質(zhì)量只有粒子的八千分之一，碰撞時(shí)根本改變不

9、了粒子的徑跡；正電荷若是均勻分布在原子球內(nèi)，根據(jù)靜電學(xué)理論，均勻帶電球的電場(chǎng)以邊緣處最強(qiáng)，參照已知的原子球直徑的線度，最多只能使粒子產(chǎn)生0.03的偏斜。湯姆遜為解釋大角度散射現(xiàn)象曾提出“小角度倍加散射理論”。盧瑟福認(rèn)為這也不可能。在多次碰撞的情況下，粒子向各個(gè)方向偏離的概率是相同的，向同一方向多次偏離疊加成大角度散射的可能性是極小的。盧瑟福認(rèn)為：“對(duì)于厚度小的物質(zhì)，由于與原子碰撞，粒子的分布主要由單散射所控制。” 盧瑟福感到要說明大角度散射，必須建立一個(gè)新的原子模型。盧瑟福經(jīng)過計(jì)算，終于證明了大角度散射只能是單次碰撞的結(jié)果，也就是說粒子碰到了一個(gè)比原子小得多但又很重且?guī)д姷挠矕|西，粒子受到了

10、很強(qiáng)的電場(chǎng)作用，這個(gè)很硬的東西就好像是原子的“核”一樣。1911年，盧瑟福根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，否定了湯姆遜的原子模型，提出了原子的有“核結(jié)構(gòu)模型”。他認(rèn)為所有的正電荷和原子質(zhì)量都集中在原子中心的一個(gè)非常小的體積內(nèi)，即原子核，在核的周圍一些帶負(fù)電的電子繞核運(yùn)動(dòng)。原子核與電子之間的距離很大。帶正電的核和帶負(fù)電的電子間的靜電引力把整個(gè)原子結(jié)合在一起。(四)學(xué)案1.學(xué)習(xí)目標(biāo)：能說明物質(zhì)是由分子和原子組成的了解原子的核式模型2.學(xué)法指導(dǎo)自主學(xué)習(xí)，討論式學(xué)習(xí)3.釋疑解難物質(zhì)是由分子和原子組成的。有的物質(zhì)由分子組成，有的由原子組成。4.自我檢測(cè)物質(zhì)是由_和_組成的。原子是由_和_組成的。質(zhì)子又是由_和_組成的。5.交流園地6.課外空間加速器加速器是一種用人工方法產(chǎn)生快速帶電粒子束的裝置。它通過電磁場(chǎng)的不同組合形態(tài)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電子、質(zhì)子、或重離子等帶電粒子加速，能產(chǎn)生幾百兆到幾千兆電子伏能量的高能粒子流，這些高能粒子流就像炮彈一樣，可以打碎物質(zhì)的深層結(jié)構(gòu)，從而使人們了解物質(zhì)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。粒子的能量越高，越能深