2024-2025學年新教材高中化學 第1章 原子結構與性質 第1節(jié) 第2課時 電子云與原子軌道 泡利原理、洪特規(guī)則、能量最低原理教案 新人教版選擇性必修2

2024-2025學年新教材高中化學第1章原子結構與性質第1節(jié)第2課時電子云與原子軌道泡利原理、洪特規(guī)則、能量最低原理教案新人教版選擇性必修2主備人備課成員教學內容本節(jié)課選自2024-2025學年新教材高中化學第1章原子結構與性質第1節(jié)，第2課時，主題為“電子云與原子軌道：泡利原理、洪特規(guī)則、能量最低原理”。教學內容主要包括以下三個方面：

1.電子云與原子軌道的概念及其關系；

2.泡利原理：原子軌道上最多只能容納兩個電子，且這兩個電子的自旋方向相反；

3.洪特規(guī)則與能量最低原理：電子優(yōu)先占據能量最低的原子軌道，并在等價軌道上盡可能分占不同的軌道。

本節(jié)課將引導學生深入理解電子云與原子軌道的基本概念，掌握泡利原理、洪特規(guī)則和能量最低原理，并能運用這些原理解釋原子結構的性質。核心素養(yǎng)目標本節(jié)課旨在培養(yǎng)學生的以下學科核心素養(yǎng)：

1.科學探究：通過學習電子云與原子軌道，使學生能夠運用科學方法探究微觀世界的奧秘，提高解決問題的能力；

2.宏觀與微觀辨析：使學生能夠從微觀角度理解原子結構，把握泡利原理、洪特規(guī)則和能量最低原理，培養(yǎng)宏觀與微觀相結合的思維方式；

3.物質結構與性質關聯：培養(yǎng)學生從原子結構出發(fā)，理解物質性質，建立物質結構與性質之間的聯系；

4.科學思維：在學習過程中，培養(yǎng)學生運用邏輯推理、批判性思維等方法，對化學現象進行解釋和推理。教學難點與重點1.教學重點

（1）電子云與原子軌道的概念及其關系：電子云是描述電子在原子核周圍概率分布的模型，原子軌道是電子在原子中運動的可能路徑。重點講解電子云的數學表達和原子軌道的空間形狀。

舉例：s軌道是球對稱的，p軌道有三種互相垂直的取向，d軌道有五種不同的形狀。

（2）泡利原理：一個原子軌道上最多只能容納兩個電子，且這兩個電子的自旋方向相反。重點強調泡利原理在原子結構中的應用。

舉例：氦原子中，兩個電子占據1s軌道，自旋相反。

（3）洪特規(guī)則與能量最低原理：電子優(yōu)先占據能量最低的原子軌道，并在等價軌道上盡可能分占不同的軌道。重點講解如何根據這兩個原則填充電子。

舉例：碳原子電子配置為1s22s22p2，按照洪特規(guī)則和能量最低原理，先填充2s軌道，再填充2p軌道。

2.教學難點

（1）電子云的理解：電子云是一種統計概念，學生可能難以理解其物理意義。難點在于如何讓學生形象地理解電子云表示電子出現的概率。

突破方法：通過動畫、模型等直觀教具，幫助學生形象地理解電子云的概念。

（2）原子軌道的空間形狀：不同類型的原子軌道具有不同的空間形狀，學生可能難以想象和區(qū)分。難點在于如何讓學生理解和記住這些形狀。

突破方法：運用實物模型、計算機模擬等手段，讓學生直觀感受不同原子軌道的空間形狀。

（3）泡利原理的應用：泡利原理在填充電子時起到關鍵作用，但學生可能難以理解為什么一個軌道上最多只能容納兩個電子。

突破方法：通過對比實驗和案例分析，讓學生理解泡利原理的實質，并能夠應用到實際問題中。

（4）洪特規(guī)則與能量最低原理的應用：在實際填充電子時，這兩個原則需要綜合考慮，學生可能難以掌握其運用方法。

突破方法：通過舉例、練習題和小組討論，指導學生如何根據洪特規(guī)則和能量最低原理進行電子填充，并解釋物質性質。學具準備多媒體課型新授課教法學法講授法課時第一課時師生互動設計二次備課教學資源準備1.教材：

-確保每位學生都準備了《2024-2025學年新教材高中化學》第1章原子結構與性質第1節(jié)的相關內容，以便于課堂上隨時查閱和筆記。

-提供電子版教材，方便學生課前預習和課后復習。

2.輔助材料：

-準備電子云、原子軌道、泡利原理和洪特規(guī)則的示意圖和動畫，以便在講解時更直觀地展示抽象概念。

-收集與原子結構相關的實物圖片，如原子模型、軌道填充示意圖等，增強學生的視覺認知。

-準備有關電子云和原子軌道的視頻資料，如科學紀錄片片段，增加課堂趣味性和信息量。

-設計并打印相關概念的知識卡片，供學生課上復習和記憶。

3.實驗器材：

-準備原子模型套件，包括不同形狀的原子軌道模型，以便學生能夠親手組裝和觀察。

-如果條件允許，準備光譜儀等實驗器材，進行原子光譜的觀察實驗，加深學生對電子能級躍遷的理解。

-確保所有實驗器材符合安全標準，并在實驗前對學生進行安全教育。

4.教室布置：

-將教室分為講解區(qū)、實驗操作區(qū)、小組討論區(qū)等，以便于不同教學活動的進行。

-在講解區(qū)設置多媒體設備，包括投影儀、電腦等，方便展示多媒體教學資源。

-實驗操作區(qū)應配備實驗桌、安全防護設備，并確保有足夠的空間供學生操作。

-小組討論區(qū)設置成圓桌或小組座位，促進學生之間的互動和討論。教學流程一、導入新課（用時5分鐘）

同學們，今天我們將要學習的是“電子云與原子軌道：泡利原理、洪特規(guī)則、能量最低原理”這一章節(jié)。在開始之前，我想先問大家一個問題：“你們在日常生活中是否遇到過排隊或占座的情況？”這個問題與我們將要學習的內容密切相關。通過這個問題，我希望能夠引起大家的興趣和好奇心，讓我們一同探索原子結構的奧秘。

二、新課講授（用時10分鐘）

1.理論介紹：首先，我們要了解電子云與原子軌道的基本概念。電子云描述了電子在原子核周圍概率分布的情況，而原子軌道是電子在原子中運動的可能路徑。這些概念對于理解原子的化學性質至關重要。

2.案例分析：接下來，我們來看一個具體的案例。以碳原子的電子配置為例，解釋如何根據泡利原理、洪特規(guī)則和能量最低原理來填充電子。

3.重點難點解析：在講授過程中，我會特別強調泡利原理和洪特規(guī)則這兩個重點。對于難點部分，比如電子云的概率分布，我會通過動畫和模型來幫助大家理解。

三、實踐活動（用時10分鐘）

1.分組討論：學生們將分成若干小組，每組討論一個與電子軌道填充相關的實際問題。

2.實驗操作：為了加深理解，我們將進行一個簡單的原子模型搭建實驗操作。這個操作將演示原子軌道的空間分布和電子填充原則。

3.成果展示：每個小組將向全班展示他們的討論成果和實驗操作的結果。

四、學生小組討論（用時10分鐘）

1.討論主題：學生將圍繞“泡利原理、洪特規(guī)則和能量最低原理在實際生活中的應用”這一主題展開討論。他們將被鼓勵提出自己的觀點和想法，并與其他小組成員進行交流。

2.引導與啟發(fā)：在討論過程中，我將作為一個引導者，幫助學生發(fā)現問題、分析問題并解決問題。我會提出一些開放性的問題來啟發(fā)他們的思考。

3.成果分享：每個小組將選擇一名代表來分享他們的討論成果。這些成果將被記錄在黑板上或投影儀上，以便全班都能看到。

五、總結回顧（用時5分鐘）

今天的學習，我們了解了電子云、原子軌道、泡利原理、洪特規(guī)則和能量最低原理的基本概念、重要性和應用。同時，我們也通過實踐活動和小組討論加深了對原子結構的理解。我希望大家能夠掌握這些知識點，并在學習化學時能夠靈活運用。最后，如果有任何疑問或不明白的地方，請隨時向我提問。教學資源拓展1.拓展資源：

-推薦閱讀：《化學原理》中關于原子結構的章節(jié)，加深對電子云、原子軌道等概念的理解。

-視頻資料：查找與原子結構相關的科普視頻，如“電子云與原子軌道”、“泡利原理與洪特規(guī)則”等，幫助學生更直觀地理解抽象概念。

-實物模型：鼓勵學生制作或購買原子結構模型，親手組裝不同形狀的原子軌道，增強空間想象力。

-科普文章：閱讀有關原子結構及其應用的科普文章，了解原子理論在科學研究和生產生活中的實際應用。

2.拓展建議：

-學生可以通過查閱課外資料，了解原子結構的發(fā)展歷程，從經典原子理論到量子力學的發(fā)展，了解科學家們如何一步步揭示原子結構的奧秘。

-鼓勵學生進行跨學科學習，結合物理、數學等學科的知識，深入理解電子云、原子軌道等概念背后的物理原理。

-學生可以嘗試解決一些與原子結構相關的實際問題，如分析化學鍵的類型、預測分子的形狀等，將所學知識應用于實際問題中。

-組織學生參加科普講座或學術報告，了解原子結構領域的前沿動態(tài)和最新研究成果。

-鼓勵學生進行小組合作，共同研究一個與原子結構相關的話題，撰寫研究報告或制作科普宣傳冊，提高團隊合作能力和科學素養(yǎng)。課后作業(yè)1.解釋電子云的概念，并說明它是如何描述電子在原子核周圍的分布的。

答案：電子云是描述電子在原子核周圍概率分布的模型，它用概率密度函數來表示電子在不同位置出現的可能性。

2.描述s軌道和p軌道的空間形狀，并給出它們能容納的最大電子數。

答案：s軌道是球對稱的，p軌道有三種互相垂直的取向（px,py,pz）。s軌道和p軌道上最多只能容納兩個電子。

3.運用泡利原理和洪特規(guī)則，給出碳原子（C）的電子配置。

答案：碳原子的電子配置為1s22s22p2。根據泡利原理和洪特規(guī)則，先填充1s和2s軌道，然后按照能量最低原則填充2p軌道。

4.解釋能量最低原理在電子填充過程中的作用。

答案：能量最低原理指出，電子在填充原子軌道時，會優(yōu)先占據能量最低的軌道。這一原理指導了電子配置的順序。

5.舉例說明洪特規(guī)則在原子結構中的應用。

答案：在氮原子（N）的電子配置中，根據洪特規(guī)則，2p軌道上的三個電子會分別占據三個不同的軌道（px,py,pz），每個軌道上有一個電子，且自旋相同。

6.繪制氧原子（O）的電子軌道填充圖，并說明其遵循的原理。

答案：氧原子的電子配置為1s22s22p?。電子軌道填充圖應顯示1s和2s軌道各填充兩個電子，2p軌道填充四個電子，遵循泡利原理、洪特規(guī)則和能量最低原理。反思改進措施（一）教學特色創(chuàng)新

1.利用多媒體資源豐富教學：通過動畫、模型、視頻等資源，使抽象的原子結構概念更直觀易懂。

2.采用案例教學法：通過具體案例，幫助學生理解泡利原理、洪特規(guī)則等在原子結構中的應用。

（二）存在主要問題

1.學生對電子云等抽象概念理解不夠深入：在講解時應更注重啟發(fā)式教學，引導學生主動思考。

2.部分學生對原子軌道的空間形狀記憶不清：應增加實物模型和計算機模擬的使用，幫助