原子核的組成教案

1、備課手冊(cè)教師姓名范雅喚學(xué)生姓名填寫時(shí)間 月 日課時(shí)計(jì)劃科目化學(xué)年 級(jí)高一上課時(shí)間 月 日 點(diǎn) 點(diǎn)本堂課涉及的學(xué)習(xí)方法探究思考法本堂課涉及的知識(shí)點(diǎn)原子核的組成教學(xué)內(nèi)容and隨堂練習(xí)【回顧提問】：通過前面的學(xué)習(xí)我們已經(jīng)知道原子是可以再分的，它可以被分為原子核和核外電子?！净仡櫶釂枴浚荷瞎?jié)課我們學(xué)習(xí)了原子核外電子的排布。我們了解到了原子組成是什么樣的呢？（學(xué)生回答）原子核【板書】 原子 核外電子【引入】僅僅知道原子可以再分，是不是就可以滿足人類不斷探索，不斷進(jìn)取的求知欲呢？【情境創(chuàng)設(shè)】：1.據(jù)報(bào)道，人類研制出了在一些西方陰謀家眼中具備“摧毀地球”能力的大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)（LHC）。新型加速器大型質(zhì)子對(duì)撞

2、機(jī)（LHC）能重新建立一些條件，其中包括能量密度在約150億年前宇宙誕生之后僅僅10億分之一秒宇宙中存在的能量密度。有些人甚至認(rèn)為它能造成人造黑洞并毀滅地球，當(dāng)然，這是不可信的。2.中子星的密度為10的11次方千克/立方厘米， 也就是每立方厘米的質(zhì)量竟為一億噸之巨！在中子星里，壓力是如此之大（白矮星中的簡并電子壓再也承受不起了：電子被壓縮到原子核中，同質(zhì)子中和為中子）使原子變得僅由中子組成。（而整個(gè)中子星就是由這樣的原子核緊挨在一起形成的?？梢赃@樣說，中子星就是一個(gè)巨大的原子核。中子星的密度就是原子核的密度）【過渡】例子中所說的質(zhì)子，中子又是怎樣的粒子呢？他們和原子核又有怎樣的聯(lián)系呢。前面我們

3、主要研究對(duì)象是核外電子這部分，那么本節(jié)課我們將把目光對(duì)準(zhǔn)對(duì)原子核部分進(jìn)行剖析（圈出板書上的“原子核”），探尋原子核內(nèi)部的組成?！娟愂觥科鋵?shí)，早在20世紀(jì)，盧瑟福也和我們一樣把目光投向了原子核。他的想法其實(shí)很簡單，就是打破原子核去觀察內(nèi)部的結(jié)構(gòu)。就跟我們打破雞蛋的殼可以觀察到雞蛋的內(nèi)部一樣。當(dāng)然，對(duì)于微觀粒子，我們不可能直接去打破，盧瑟福采用了粒子轟擊N原子核的實(shí)驗(yàn)方法，最終發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子。1918年他任卡文迪許實(shí)驗(yàn)室主任時(shí)，用粒子轟擊氮原子核，注意到在使用粒子轟擊氮?dú)鈺r(shí)他的閃光探測器紀(jì)錄到氫核的跡象（碳核+氫核）。盧瑟福認(rèn)識(shí)到這些氫核唯一可能的來源是氮原子，因此氮原子必須含有氫核。他因此建議原子序

4、數(shù)為1的氫原子核是一個(gè)基本粒子。盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子以後，又預(yù)言了不帶電的中子存在。后來，查德威克通過研究約里奧居里夫婦石蠟在“鈹射線”照射下產(chǎn)生大量質(zhì)子實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)了盧瑟福所預(yù)言的中子，發(fā)現(xiàn)了這是一種不帶電荷的粒子。 質(zhì)子（+） 原子核(+) 【板書】原子 中子（0） 核外電子（-）【自主學(xué)習(xí)】同學(xué)們請(qǐng)觀察教材上的表1-7，注意電子，質(zhì)子，中子的電荷，質(zhì)量和相對(duì)質(zhì)量的大小。相對(duì)質(zhì)量的概念可以參考課本本頁下方的注釋。【提問】看完了表格，請(qǐng)同學(xué)們想想看，質(zhì)子數(shù)和電子數(shù)有怎樣之間的關(guān)系，原子的總質(zhì)量主要取決于上述的哪些粒子?！緦W(xué)生得出結(jié)論】核電荷數(shù)質(zhì)子數(shù)核外電子數(shù)（整個(gè)原子電中性）可能一：質(zhì)子質(zhì)量+中子質(zhì)

5、量+核外電子質(zhì)量請(qǐng)仔細(xì)觀察：電子質(zhì)量大約是質(zhì)子和中子質(zhì)量的1/1836,原子質(zhì)量主要集中在原子核上可能二：質(zhì)子質(zhì)量+中子質(zhì)量 對(duì)，因?yàn)殡娮酉鄬?duì)于質(zhì)子和中子質(zhì)量，小到可以忽略不計(jì)（1/1836），所以 原子質(zhì)量等于質(zhì)子和中子質(zhì)量的加和。（買西瓜時(shí)一只螞蟻爬到西瓜上，并不影響西瓜重量）【引入】我們給這個(gè)加和值一個(gè)名稱，即質(zhì)量數(shù)；【板書】質(zhì)量數(shù)的概念：中子數(shù)+質(zhì)子數(shù)=質(zhì)量數(shù)【討論驗(yàn)證】我們得出了這個(gè)結(jié)論，質(zhì)量數(shù)=質(zhì)子數(shù)+中子數(shù)。表格1-8為我們提供了幾組數(shù)據(jù)，我們一起來驗(yàn)證一下，我們得到的結(jié)論是否準(zhǔn)確?！镜贸鼋Y(jié)論】近似相等，結(jié)論準(zhǔn)確質(zhì)子與中子在組成原子核的時(shí)候，會(huì)釋放出巨大的結(jié)合能（核反應(yīng)范疇），導(dǎo)

6、致質(zhì)量虧損（E=mc2），即使得結(jié)合后的原子的質(zhì)量小于質(zhì)子中子的簡單加和的質(zhì)量。而我們平時(shí)所見的相對(duì)原子質(zhì)量，則是取中性原子的最低能量狀態(tài)即結(jié)合能釋放時(shí)的靜止質(zhì)量與一個(gè)12C的1/12作比值（當(dāng)然此時(shí)的碳原子質(zhì)量也是最低能量狀態(tài)的靜止質(zhì)量）?！就卣埂磕敲次覀兊玫降纳鲜鰞蓚€(gè)數(shù)量關(guān)系，對(duì)于離子來說是否適用呢？這意味著我們必須更加靈活的運(yùn)用這些數(shù)量關(guān)系。我們來看一個(gè)例子。Rn- 元素R的陰離子Rn-，核外有x個(gè)電子， 其核內(nèi)的中子數(shù)為m，則R的質(zhì)量數(shù)是_。請(qǐng)同學(xué)上黑板分析一下這個(gè)問題。（原子中電子數(shù)等于質(zhì)子數(shù)此時(shí)r原子得到外界的n個(gè)電子，變?yōu)殛庪x子形式，它原有的電子數(shù)是多少？質(zhì)量數(shù)=質(zhì)子數(shù)+中子數(shù)）

7、答案：m+x-n【延伸】離子的核電荷數(shù)與質(zhì)子和核外電子數(shù)的關(guān)系怎么樣呢？陽離子：核電荷數(shù)=核內(nèi)質(zhì)子數(shù)核外電子數(shù) 核電荷數(shù)=核外電子數(shù)+電荷數(shù)陰離子：核電荷數(shù)=核內(nèi)質(zhì)子數(shù)核外電子數(shù) 核電荷數(shù)=核外電子數(shù)電荷數(shù)【過渡】既然前面得到的結(jié)論準(zhǔn)確，我們就可以把我們得到的結(jié)論表達(dá)出來，這種表達(dá)形式最好簡潔美觀。我們一起來回顧一下已經(jīng)學(xué)過的原子個(gè)數(shù)，化合價(jià)，電荷數(shù)的符號(hào)化表示方式。【追問】那么我們?nèi)绾畏?hào)化的表示原子的組成呢？我們先回顧一下元素類型，原子個(gè)數(shù)，化合價(jià)，電荷數(shù)的表示方式【ppt展示】以O(shè)為例，著重介紹A,Z的表示形式?！景鍟縊【小組交流討論】從表達(dá)方式中得到的信息O Br元素符號(hào) 原子序數(shù)

8、質(zhì)子數(shù) 質(zhì)量數(shù) 中子數(shù) 結(jié)合電子的能力可能的化合價(jià) 核外電子的排布 【練習(xí)】Rn- 元素R的陰離子Rn-，核外有x個(gè)電子， 其核內(nèi)的中子數(shù)為m，則R的質(zhì)量數(shù)是_。請(qǐng)同學(xué)上黑板分析一下這個(gè)問題。（原子中電子數(shù)等于質(zhì)子數(shù)此時(shí)r原子得到外界的n個(gè)電子，變?yōu)殛庪x子形式，它原有的電子數(shù)是多少？質(zhì)量數(shù)=質(zhì)子數(shù)+中子數(shù)）答案：m+x-n【延伸】原子中粒子數(shù)量關(guān)系，推廣到離子粒子所帶的電荷數(shù)質(zhì)子數(shù)核外電子數(shù)（離子）核電荷數(shù)質(zhì)子數(shù)核外電子數(shù)【思考】離子的核電荷數(shù)與質(zhì)子和核外電子數(shù)的關(guān)系怎么樣呢？陽離子：核電荷數(shù)=核內(nèi)質(zhì)子數(shù)核外電子數(shù) 核電荷數(shù)=核外電子數(shù)+電荷數(shù)陰離子：核電荷數(shù)=核內(nèi)質(zhì)子數(shù)核外電子數(shù) 核電荷數(shù)=

9、核外電子數(shù)電荷數(shù)【視野拓展】我們現(xiàn)在已經(jīng)知道原子核由質(zhì)子、中子構(gòu)成，科學(xué)家們并沒有對(duì)此滿足。如今，以粒子物理學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)模型理論為基礎(chǔ)而論，因?yàn)橘|(zhì)子是複合粒子，所以不再被編入基本粒子的家族中。這是因?yàn)橘|(zhì)子還可以再分，這又是怎樣一回事呢。給同學(xué)們1分鐘時(shí)間閱讀資料卡，簡要回答現(xiàn)代科學(xué)對(duì)這個(gè)問題的解釋?！窘Y(jié)論】可以再分，還有可能可以分的更細(xì)質(zhì)子由兩個(gè)上夸克和一個(gè)下夸克組成，中子是由兩個(gè)下夸克和一個(gè)上夸克組成。20世紀(jì)30年代中期發(fā)明了粒子加速器，科學(xué)家們能夠把中子打碎成質(zhì)子，把質(zhì)子打碎成為更重的核子，觀察碰撞到底能產(chǎn)生什么。20世紀(jì)50年代，唐納德格拉澤（Donald Glaser）發(fā)明了“氣泡室”，

10、將亞原子粒子加速到接近光速，然后拋出這個(gè)充滿氫氣的低壓氣泡室。這些粒子碰撞到質(zhì)子（氫原子核）后，質(zhì)子分裂為一群陌生的新粒子。這些粒子從碰撞點(diǎn)擴(kuò)散時(shí)，都會(huì)留下一個(gè)極其微小的氣泡，暴露了它們的蹤跡?？茖W(xué)家無法看到粒子本身，卻可以看到這些氣泡的蹤跡?！厩楦信囵B(yǎng)】圖中是目前我們?nèi)祟悓?duì)微觀粒子的分割情況，目前人類還沒有得到單獨(dú)的夸克，可能還有比夸克更小的微粒去等待我們發(fā)現(xiàn)，希望同學(xué)們能努力學(xué)習(xí)化學(xué)，爭取有一天得到新的發(fā)現(xiàn)！【板書，引出】在探討相對(duì)質(zhì)量時(shí)，我們提到了碳-12，它和碳有什么區(qū)別和聯(lián)系，又和我們所說的同位素，核素有什么聯(lián)系呢？我們不妨從簡單的情況入手，一起來看一個(gè)比較簡單的情況，氫的三種原子，

11、11H ，12H ，31H?！景鍟?，ppt展示】11H ，12H ，31H【提問】 我們分別將這三種原子起名字區(qū)分，氕氘氚。分別用H,D,T表示。其中T還是制造氫彈的主要原料。請(qǐng)同學(xué)們運(yùn)用前面所學(xué)的知識(shí)，分析一下它們分別有幾個(gè)質(zhì)子，幾個(gè)中子。【結(jié)論】質(zhì)子數(shù)111，中子數(shù)012。人們把具有一定質(zhì)子數(shù)和一定中子數(shù)的一種原子稱為一種核素【分析】我們看這個(gè)定義有兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，首先他是針對(duì)原子，所以我們不能說重水（D2O是核素），其次是一種，一定質(zhì)子數(shù)和一定中子數(shù)的一種原子只對(duì)應(yīng)一種核素，如氕氘氚是H的不同核素。【舉例】再如、分別為碳元素的三種原子，它們的質(zhì)子數(shù)分別是666，中子數(shù)分別是678。人們經(jīng)常提

12、到的C-14原子是指質(zhì)子數(shù)為6，中子數(shù)是8的碳原子絕大多數(shù)元素存在多種核素，我們把質(zhì)子數(shù)相同、質(zhì)量數(shù)（或中子數(shù)）不同的核素互稱為同位素?！痉治觥窟@個(gè)概念同樣有兩點(diǎn)需要注意，他是幾種核素的互稱，一般不能單獨(dú)使用。其次是質(zhì)子數(shù)相同。氕氘氚質(zhì)子數(shù)相同，中子數(shù)不同，互稱同位素。如、互稱為同位素。【ppt展示，情境創(chuàng)設(shè)】 c-14在生物研究呼吸光合左右中起到的作用。二氧化碳14具有和二氧化碳相同的化學(xué)性質(zhì)，和二氧化碳一樣有較好的生物相容性，可以參與植物內(nèi)部的生化反應(yīng)。人們可以追蹤有放射性的碳-14在植物中運(yùn)作的規(guī)律，從而了解反應(yīng)歷程?！痉治觥课锢硇再|(zhì)有區(qū)別，化學(xué)性質(zhì)類似同位素應(yīng)用碳-14是大氣中的氮與宇

13、宙射線，通過核反應(yīng)生成，并通過食物、水進(jìn)入生物體內(nèi)，碳-14一旦生成，就開始衰變，半衰期為5730年。當(dāng)生物體死亡后，新陳代謝停止，由于碳-14的不斷衰變減少，因此體內(nèi)碳-14和碳-12含量的相對(duì)比值相應(yīng)不斷減少。通過對(duì)生物體出土化石中碳-14和碳-12含量的測定，就可以準(zhǔn)確算出生物體死亡（即生存）的年代。例如某一生物體出土化石，經(jīng)測定含碳量為M克（或碳-12的質(zhì)量），按自然界碳的各種同位素含量的相對(duì)比值可計(jì)算出，生物體活著時(shí)，體內(nèi)碳-14的質(zhì)量應(yīng)為 m克。但實(shí)際測得體內(nèi)碳-14的質(zhì)量內(nèi)只有m克的八分之一，根據(jù)半衰期可知生物死亡已有了3個(gè)5730年了，即已死亡了一萬七千二百九十年了?！揪C合練習(xí)】1：主要是讓學(xué)生注意同位素概念適用范圍是原子，區(qū)別同種原子和同種元素的概念。2：原子質(zhì)量和同位素概念的綜合，原子質(zhì)量與元素質(zhì)量【板書設(shè)計(jì)】：第二課時(shí) 認(rèn)識(shí)原子核一、原子的構(gòu)成：1. 中