原子結(jié)構(gòu)模型的演變教案

原子結(jié)構(gòu)模型的演變知識目標(biāo)：⒈了原子結(jié)構(gòu)模型的發(fā)展歷史，從而加深對現(xiàn)代原子結(jié)構(gòu)模型的理解。⒉把現(xiàn)代原子結(jié)構(gòu)模型，理解宏觀物體與微觀粒子的區(qū)別和聯(lián)系。技能目標(biāo)：⒈多設(shè)情景讓學(xué)生自主學(xué)習(xí)，使學(xué)生在討論和爭辯中體驗科學(xué)研究發(fā)展的全過程，了解科學(xué)家探索原子結(jié)構(gòu)的艱難。⒉通湯姆生原子結(jié)構(gòu)模型、盧瑟福原子結(jié)構(gòu)模型等的學(xué)習(xí)，體驗科學(xué)實驗、科學(xué)思維對創(chuàng)造性工作的重要作用。⒊利多媒體手段給學(xué)生提供豐富多樣的素材，幫助學(xué)生理解抽象的概念，并且培養(yǎng)學(xué)生運用信息技術(shù)的能力和意識。情感目標(biāo)：從科學(xué)家探索物質(zhì)構(gòu)成奧秘的史實中體會科學(xué)探究的過程和方法養(yǎng)學(xué)生對科學(xué)探索的熱愛。教學(xué)過程：【展示圖片】【引言】無論是“飛流直下三千尺，疑是銀河落九天”的廬山香爐峰瀑布，還是“攀荷弄其珠，蕩漾不成圓”的一滴小小的露珠，它們都是由什么組成的？【答】都是由水分子組成的。【問】水分子是由什么組成的？【答】由氫原子和氧原子組成的。【問】原子又是由什么構(gòu)成的？【答】是由原子核和核外電子構(gòu)成的，絕大多數(shù)的原子核內(nèi)有質(zhì)子和中子?！局v述我從圖片中宏觀的回答到微觀的質(zhì)子子電子時才用了幾十秒鐘的思考時間。在座的同學(xué)有人知道科學(xué)家們對原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識用了多少時間呢？【答】2500年【過渡】這是一段艱難而漫長的歷史。那么，在早期科學(xué)家們眼中的“原子”是什么樣的？對于這個稱不能稱、尺不能量的“原子家們又是用什么樣的方法去了解它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的呢？今天就讓我們抹去腦子里已有的原子知識，回到2500年開始我們探索原子結(jié)構(gòu)的旅程。【講述】公元前5世，古希臘哲學(xué)家德謨克利特在他的筆記本上寫下了這么一段話。Byconventionbyconventionsweet，byconventioncold,:butinrealityatomsandspace.感上，存在的是繽紛的色彩、濃郁的芳香、刺骨的寒冷，但實際上，存在的是原子和空間。從這段話中知道，德謨克利特認(rèn)為世間萬物都是由原子構(gòu)成的。（子atom：indivisible不可分割問及為什么世界上諸多事物彼此不一樣呢？原子論回答說：這是因為組成他們的原子在大小質(zhì)數(shù)上不一樣比如說有人問水為什么能流動？因此水的原子平滑呈圓形；為什么被火燒到會有刺痛的感覺？因為火的原子是多刺的?！具^渡】這樣的原子論在古希臘只是哲學(xué)家們的猜想，沒有事實根據(jù)?！局v述時間推移到年英化學(xué)家道爾頓在綜合研究了質(zhì)量守恒定律組定律、當(dāng)量定律等通過化學(xué)實驗得出的定律后，提出定量的化學(xué)原子論。主要觀點如下：①物質(zhì)由原子組成，原子不能被創(chuàng)造，也不能被毀滅；②在化學(xué)反應(yīng)中，原子不可再分割，僅僅是重新排列，保持本性不變。

【道爾頓原子模型】原子是堅實的、不可再分的實心球?！具^渡原模型在當(dāng)時條件下看來十分的正確今天的我們看來還有很多的不足，受當(dāng)時條件的限制。好在世末，由于電的發(fā)現(xiàn)，科學(xué)家可以研究物質(zhì)在通電條件下的性質(zhì)，陰極射線就是當(dāng)時最著名的實驗?！娟帢O射線實驗把氣體充到一密封的玻璃管中氣讓管中的氣體變的非常的稀薄再在兩端通上高壓電時就會有一束粒子從電極陰極通過氣體到達陽極樣射線就被我們叫做陰極射線?！局v述這射線究竟是什么西呢？英國科學(xué)家湯姆生做了一系列的實驗發(fā)在磁場和電場的作用下陰射線會生偏轉(zhuǎn)通過不同的磁場和電場的作用下的偏轉(zhuǎn)他發(fā)現(xiàn)這些射線帶負(fù)電他又通過實驗得射線的電荷與質(zhì)量之比很大根據(jù)他的實驗結(jié)果我們能得出什么結(jié)論呢？【思考】在教師引導(dǎo)下，學(xué)生依次思考下列問題：、這些帶負(fù)電的射線是哪來的？、為什么不管用什么電極材料，什么氣體所得到的射線都一樣？、其電荷與質(zhì)量之比很大又說明了什么？【結(jié)論】、陰極射線是由極小的帶負(fù)電的電子組成。、電子應(yīng)來自管中的氣體原子內(nèi)部或者電極原子內(nèi)部。、電子是構(gòu)成所有原子的一種基本微粒。、由于電荷與質(zhì)量之比很大說明電子質(zhì)量很小?！局v述電子帶負(fù)電原子帶電嗎？那你就要解決另一個問題了原子中的正電荷去哪了？湯姆生就提出了葡萄干面包模型。【湯姆生原子模型】正電荷均勻地分布在原子之中子象葡萄干面包中的葡萄干一樣散布在原子的正電荷之中——葡萄干面包模型。【過渡萄面包模型很好地釋了電子管的現(xiàn)象隨而來的放射現(xiàn)象又對它提出了挑戰(zhàn)。其中對于原子結(jié)構(gòu)貢獻最大的就是盧瑟福α粒子散射實驗。【粒散射實驗為了能夠間接“看到原內(nèi)部的結(jié)構(gòu)情況，盧瑟福采用了高速飛行的粒α粒是氦離子帶2個位正電荷去擊金箔據(jù)α粒子飛行路徑的改變，便可算出靶原子的構(gòu)造概況。整個實驗的安排大致如圖所示“彈”使用α粒子由放射源提供，而金箔則作為被轟擊的靶。四周放了涂有的屏幕，若粒擊中屏幕就回發(fā)出熒光，而顯微鏡則用來觀察這樣的閃光?！久襟w展現(xiàn)α粒子散射實驗【思考】根據(jù)湯姆生模型預(yù)言α粒散射實驗的結(jié)果是怎樣的？[點撥思路α粒子穿過湯姆生原子模型有兩種可能：①與電子相碰②到電斥.【問】根據(jù)湯姆生模型的計算粒穿過金箔后偏離原來方向的角度是很小的，因為電子的質(zhì)量不到α粒的1/7400α粒子碰到它，就像飛行著的子彈碰到一粒塵一樣，運動方向不會發(fā)生明顯的改變。又因為正電荷是均勻分布的粒穿過原子時，它受到原子內(nèi)部兩側(cè)正電荷的斥力大部分相互抵消α粒偏轉(zhuǎn)的力就不會很大?！具^渡但盧瑟福和他的助手做無數(shù)次實驗得到的現(xiàn)象卻“用一束平行的a粒轟擊金箔多數(shù)α粒穿過金箔后仍按原來的方向前進α粒子卻發(fā)生了較大的偏轉(zhuǎn)，并有極少數(shù)粒子偏轉(zhuǎn)超過90度的甚至被彈回驗現(xiàn)象可是實讓盧瑟福大吃一驚用當(dāng)時的一種流行說法就你對著一張紙射出一顆重磅炮彈被反射回來的炮彈擊中自己一樣地不可思議。如果說用湯姆生原子模型去解釋的話粒會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，但對

不會彈回那這就對葡萄干面包模型提出了挑戰(zhàn)據(jù)α粒子散射實驗?zāi)阌X得原子結(jié)構(gòu)模型是不是葡萄干面包那樣？正電荷均勻地分布在原子之中嗎？如果不是會是什么樣呢？【思考】在教師引導(dǎo)下，學(xué)生依次思考下列問題：（）什么粒會彈回？（為么絕大多數(shù)粒穿金箔后仍沿原來的方向前進只極少數(shù)的粒子被金箔彈回？（）什么粒被金箔彈回而金箔中的正電荷卻沒被彈出？【討論】學(xué)生分組討論：根據(jù)粒子散射的實驗現(xiàn)象，學(xué)生提出自己的原子結(jié)構(gòu)模型。并由代表發(fā)言。【追問】原子核帶正電子帶負(fù)電，原子核要把電子吸到核上什又沒有吸上去呢？【講述】就象太陽和行星一樣，電子在繞著核做高速的運動?！窘Y(jié)論】根據(jù)a粒散射實驗，瑟福的主要觀點是：(1)每一個原子都有一個體積很的核，叫原子核。原子全部正電荷和幾乎全部的質(zhì)量都集中在原子核上；(2)電子在原子核的周圍運轉(zhuǎn)，象行星環(huán)繞太陽運轉(zhuǎn)一樣?！局v述瑟在做了大量的實和理論計算和深思熟慮后才大膽地提出了有核原子模型，推翻了他的老師湯姆生的原子模型?！颈R瑟福原子模型】原子中心有一個帶正電荷的核的量幾乎等于原子的全部質(zhì)量子它的周圍運轉(zhuǎn)，就象行星環(huán)繞太陽運轉(zhuǎn)一樣?！舅伎肌扛鶕?jù)驗事實盧瑟福原子模型否定了湯姆生原子模型，那么兩者有沒有相同之處和不同之處呢？【答】相同點：①原子都由帶負(fù)電的電子和帶正電的物質(zhì)組成，且正負(fù)電荷相.②電子質(zhì)量很小，原子的質(zhì)量幾乎全部集中在帶正電的物質(zhì).不同點：①有核和無.②電子轉(zhuǎn)與不轉(zhuǎn)（繞核.【講述此瑟福是肯定了湯原子模型的正確方面定不切實際的部分后提出自己的學(xué)說的這是在肯定的基礎(chǔ)上否定，使認(rèn)識向前發(fā).【過渡但是這看來完美的型卻有著自身難以克服的嚴(yán)重困難根據(jù)經(jīng)典的電磁場理論在外做運動的電子會不斷輻射出能量本身的能量會越來越小會漸地離核越來越近最落在核上。有人經(jīng)過算發(fā)現(xiàn)，行星模型連存在一秒鐘都不可能。原子模型需要更好的解釋。這次輪到誰呢？他的弟子玻爾出場?！局v述玻爾把化學(xué)放射性和光譜學(xué)方面的實驗事實與原子結(jié)構(gòu)模型聯(lián)系在一起研氫原子光譜產(chǎn)生的原因中發(fā)展了原子結(jié)構(gòu)理論1913年，玻爾提出了新的原子結(jié)構(gòu)模：【玻爾原子模型原子核外電在一系列穩(wěn)定的軌道運動個軌道都具有一個確定的能量值電子在這些穩(wěn)定的軌道上動時不收能量不放出能量于一種穩(wěn)定狀態(tài)。【過渡】玻爾原子結(jié)構(gòu)模型理論也不是十分完美，在解釋氫以外的多電子原子的光譜線時，就只能做出近似的估計，無法定量計算科的不斷發(fā)展，我們知道電子除了有粒子性之外還波動性也是電子既是粒子也是波電子具有波粒二象性，它在核外的運動速度可以與光速相比時準(zhǔn)確地測定它的速度和位置用計的方法來描述，因而引入了電子云的念?！久襟w展現(xiàn)】電子云【講述電子云是一種形象化的喻子在原子核外空間的某區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)好象帶負(fù)電荷的云籠罩在原子核的周圍，人們形象地稱它為“電子云”。原子電子云，用小黑點表示氫原子外一個電子在核外某空間單位體積內(nèi)出現(xiàn)機會的多少核處黑點密度大電子

出現(xiàn)機會多，離核遠處，電子出現(xiàn)機會少。【回顧】原子結(jié)構(gòu)模型的發(fā)展史【問人們一般都認(rèn)為物質(zhì)是分子構(gòu)成的子是由原子構(gòu)成的原子是由電子質(zhì)子、中子組成的。電子、質(zhì)子、中子就是原子內(nèi)部最小的粒子嗎？【講述20世年，美國物理學(xué)家提出了中子、質(zhì)子是由更小的粒——夸克(quark)組成的?？淇撕碗娮泳褪亲钚〉牧Ｗ恿藛?？我們的科學(xué)旅程還將繼續(xù)?！舅伎肌吭咏Y(jié)構(gòu)模型的演變歷史給我們的啟迪？【答】①化學(xué)認(rèn)識發(fā)展的形式與科學(xué)認(rèn)識發(fā)展的形式一樣是繼承、積累、突破和革命。②實驗方法是科學(xué)研究的一種重要方法，實驗手段的不斷進步是化學(xué)發(fā)展的一個關(guān)鍵。③科學(xué)研究、科學(xué)發(fā)現(xiàn)是無止境的?！痉答伨毩?xí)】1、盧瑟福α粒子散射實驗的結(jié)果