2024-2025學年高中物理 第三章 原子結構之謎 第1節(jié) 敲開原子的大門教案 粵教版選修3-5

2024-2025學年高中物理第三章原子結構之謎第1節(jié)敲開原子的大門教案粵教版選修3-5授課內容授課時數(shù)授課班級授課人數(shù)授課地點授課時間教學內容分析本節(jié)課的主要教學內容是“敲開原子的大門”，粵教版選修3-5教材的第三章原子結構之謎的第1節(jié)。本節(jié)課的內容主要包括：盧瑟福的α粒子散射實驗以及實驗現(xiàn)象的解釋——原子的核式結構模型；質子、中子的發(fā)現(xiàn)和電子云模型的提出。

教學內容與學生已有知識的聯(lián)系：學生在之前的學習中已經(jīng)掌握了基本的物理量和單位，對物質的微觀結構有一定的了解。在此基礎上，本節(jié)課將進一步引導學生深入探究原子的內部結構，建立起原子核式結構模型，為后續(xù)的學習打下基礎。

本節(jié)課的教學重點是原子的核式結構模型的建立以及電子云模型的提出，教學難點是理解α粒子散射實驗現(xiàn)象及其對原子結構的認識。通過本節(jié)課的學習，學生將更深入地理解原子的內部結構，為后續(xù)的原子物理學和核物理學的學習打下基礎。教學目標分析本節(jié)課的核心素養(yǎng)目標主要包括科學思維、科學探究和科學態(tài)度三個方面。

1.科學思維：通過學習盧瑟福的α粒子散射實驗，學生能夠理解實驗現(xiàn)象及其對原子結構的認識，培養(yǎng)學生的科學思維能力。同時，通過學習電子云模型的提出，學生能夠掌握物質波的概念，進一步培養(yǎng)學生的科學思維。

2.科學探究：在教學過程中，教師將引導學生通過觀察實驗現(xiàn)象、分析數(shù)據(jù)等方式，探索原子的內部結構。學生將通過實踐活動，自主發(fā)現(xiàn)并總結原子的核式結構模型，提高學生的科學探究能力。

3.科學態(tài)度：通過本節(jié)課的學習，學生將了解到科學研究的艱辛和曲折，培養(yǎng)他們對科學的敬畏之心。同時，教師將引導學生正視未知，勇于質疑，激發(fā)學生對科學探索的熱情和信心，培養(yǎng)學生的科學態(tài)度。

綜上，本節(jié)課旨在通過原子的核式結構模型和電子云模型的學習，培養(yǎng)學生具備扎實的物理知識，提高學生的科學思維、科學探究和科學態(tài)度，為后續(xù)物理學的學習奠定基礎。教學難點與重點1.教學重點：

（1）盧瑟福的α粒子散射實驗：學生需要掌握實驗現(xiàn)象，即大多數(shù)α粒子穿過金箔后仍沿原來的方向前進，但有少數(shù)α粒子發(fā)生了較大的偏轉，并有極少數(shù)α粒子的偏轉超過90°，有的甚至幾乎達到180°而被反彈回來。

（2）原子的核式結構模型：學生需要理解盧瑟福根據(jù)α粒子散射實驗現(xiàn)象提出的原子的核式結構模型，即原子的全部正電荷和幾乎全部質量都集中在原子核上，而帶負電的電子在原子核外空間里繞著核旋轉。

（3）電子云模型：學生需要掌握電子云模型的提出，即電子在原子核外空間里分布的概率密度形象地稱為電子云。

（4）物質波的概念：學生需要理解物質波的概念，即電子在空間中的某點出現(xiàn)的概率大小可以用波動規(guī)律來描述，電子的波動性是一種概率波。

2.教學難點：

（1）α粒子散射實驗現(xiàn)象的直觀理解：學生可能難以直觀地理解為什么大部分α粒子幾乎不發(fā)生偏轉，而少數(shù)α粒子會發(fā)生較大的偏轉，甚至被反彈回來。

（2）原子的核式結構模型的建立：學生可能難以理解原子核式結構模型的建立過程，即如何從實驗現(xiàn)象推斷出原子的內部結構。

（3）電子云模型的理解：學生可能難以理解電子云模型的物理意義，即電子在原子核外空間里分布的概率密度是如何描述的。

（4）物質波的概念：學生可能難以理解物質波的概念，即電子的波動性與概率波的關系。

針對以上重點和難點，教師在教學過程中應采用生動的實驗現(xiàn)象、形象的圖示、動畫演示等教學手段，幫助學生直觀地理解α粒子散射實驗現(xiàn)象，建立原子的核式結構模型，理解電子云模型的物理意義，以及掌握物質波的概念。同時，教師應采取提問、討論等方式，激發(fā)學生的思考，引導學生主動探索原子的內部結構，突破教學難點。教學資源準備1.教材：確保每位學生都有《2024-2025學年高中物理第三章原子結構之謎第1節(jié)敲開原子的大門》的教材或學習資料。教師需提前準備好教材，以便在教學過程中引導學生查閱相關內容。

2.輔助材料：準備與教學內容相關的圖片、圖表、視頻等多媒體資源。例如，α粒子散射實驗的原理圖、實驗結果圖示、電子云模型的示意圖等。這些輔助材料可以幫助學生更直觀地理解原子結構的相關概念。

3.實驗器材：如果涉及實驗，確保實驗器材的完整性和安全性。本節(jié)課涉及的實驗為α粒子散射實驗。教師需提前檢查實驗器材，如金箔、α粒子源、detectors等，確保其正常運行。同時，為了保證實驗安全，要確保學生在實驗過程中遵守實驗規(guī)程，佩戴好防護用品。

4.教室布置：根據(jù)教學需要，布置教室環(huán)境，如分組討論區(qū)、實驗操作臺等。在教室中設置合適的座位布局，以便學生進行分組討論和實驗操作。同時，確保實驗操作區(qū)域有足夠的空間，以便學生安全地進行實驗。

5.教學課件：教師需提前制作好本節(jié)課的教學課件，涵蓋實驗現(xiàn)象、原子結構模型、電子云模型等核心內容。通過課件的展示，幫助學生更好地理解原子結構的相關知識。

6.網(wǎng)絡資源：提前準備好可能需要的網(wǎng)絡資源，如相關學術文章、教學視頻等，以便在課堂上為學生提供更多拓展信息，提高學生的學習興趣。

7.作業(yè)布置：為學生準備相關的課后作業(yè)，以便鞏固所學知識。作業(yè)應涵蓋本節(jié)課的核心內容，如α粒子散射實驗現(xiàn)象、原子的核式結構模型等。教學過程設計1.導入新課（5分鐘）

目標：激發(fā)學生的學習興趣，引導學生關注原子結構的研究。

過程：教師通過展示原子結構的神秘性和科學家們對原子結構探索的歷程，引發(fā)學生的好奇心。例如，可以展示原子結構模型的歷史圖片，以及科學家們探索原子結構的重要實驗和發(fā)現(xiàn)。

2.α粒子散射實驗（10分鐘）

目標：使學生理解α粒子散射實驗現(xiàn)象，培養(yǎng)學生觀察和分析實驗數(shù)據(jù)的能力。

過程：教師講解實驗裝置和實驗過程，引導學生觀察實驗現(xiàn)象，分析實驗數(shù)據(jù)。教師通過動畫或實驗演示，生動展示α粒子散射實驗，讓學生直觀地理解實驗現(xiàn)象。

3.原子的核式結構模型（20分鐘）

目標：使學生理解原子的核式結構模型，培養(yǎng)學生運用科學知識解釋現(xiàn)象的能力。

過程：教師講解盧瑟福根據(jù)α粒子散射實驗現(xiàn)象提出的原子的核式結構模型，引導學生通過觀察實驗現(xiàn)象，總結原子結構的特點。教師通過示例和圖示，講解原子核式結構模型的內涵和特點。

4.學生小組討論（10分鐘）

目標：培養(yǎng)學生的合作探究能力，使學生更好地理解原子結構。

過程：教師提出問題，引導學生進行小組討論。例如，讓學生討論為什么會有少數(shù)α粒子發(fā)生較大的偏轉，甚至被反彈回來，以及電子云模型在原子結構研究中的作用。學生通過討論，共同探討原子結構的特點和原子核式結構模型的意義。

5.課堂展示與點評（15分鐘）

目標：提高學生的表達能力和思維能力，培養(yǎng)學生批判性思維。

過程：各小組代表進行展示，分享討論成果。教師對學生的展示進行點評，指出優(yōu)點和不足，引導學生進行思考和反思。例如，教師可以提問其他同學對展示內容的看法，引導學生進行互動交流。

6.課堂小結（5分鐘）

目標：使學生鞏固所學知識，培養(yǎng)學生的歸納總結能力。

過程：教師對本節(jié)課的主要內容進行總結，強調原子的核式結構模型和電子云模型的重要性。學生通過小結，鞏固所學知識，提高對原子結構的理解。拓展與延伸1.拓展閱讀材料：

為了幫助學生更深入地了解原子結構的相關知識，教師可以提供以下拓展閱讀材料：

（1）盧瑟福的α粒子散射實驗：詳細介紹實驗過程、實驗結果及實驗對原子結構研究的意義。

（2）電子云模型：闡述電子云模型的提出、物理意義及其在原子結構研究中的應用。

（3）物質波：介紹物質波的概念、性質及其在量子力學中的應用。

（4）原子核式結構模型的驗證：介紹天然放射現(xiàn)象、原子核衰變等知識，讓學生了解原子核式結構模型的驗證過程。

2.鼓勵學生進行課后自主學習和探究：

（1）讓學生結合課后作業(yè)，深入研究α粒子散射實驗現(xiàn)象，分析實驗數(shù)據(jù)，鞏固對原子核式結構模型的理解。

（2）引導學生查閱相關資料，了解原子結構研究的最新進展，如原子核內的粒子組成、原子核力的性質等。

（3）鼓勵學生進行小組討論或課堂匯報，分享自己課后學習的成果，提高學生的表達能力和思維能力。

（4）組織學生進行相關的實驗實踐活動，如自制簡易的α粒子散射實驗裝置，增強學生對原子結構的理解。課后作業(yè)1.根據(jù)α粒子散射實驗的現(xiàn)象，解釋為什么會有少數(shù)α粒子發(fā)生較大的偏轉，甚至被反彈回來。

答案：少數(shù)α粒子發(fā)生較大的偏轉，甚至被反彈回來，是因為它們碰撞到了原子核。原子核帶正電，α粒子也帶正電，同種電荷相互排斥，因此一部分α粒子會受到原子核的電磁力作用，發(fā)生較大的偏轉。當α粒子碰撞到原子核時，如果撞擊力足夠大，α粒子會被反彈回來。

2.簡要描述原子的核式結構模型及其意義。

答案：原子的核式結構模型是指原子由位于原子中心的原子核和圍繞原子核做圓周運動的電子組成。原子核由質子和中子組成，帶正電，而電子帶負電。這個模型的意義在于解釋了α粒子散射實驗的現(xiàn)象，以及為后續(xù)的原子物理學和核物理學研究奠定了基礎。

3.電子云模型是如何解釋電子在原子核外空間里的分布的？

答案：電子云模型是一種概率波模型，它解釋了電子在原子核外空間里的分布。根據(jù)量子力學的原理，電子在原子核外空間中的某點出現(xiàn)的概率大小可以用波動規(guī)律來描述，這種概率分布形象地稱為電子云。電子云模型表明，電子在原子核外不是按照確定的軌道運動，而是在核外空間里以概率波的形式存在，具有一定的概率分布規(guī)律。

4.物質波的概念及其與電子云模型的關系。

答案：物質波是指微觀粒子（如電子、質子等）在空間中的某點出現(xiàn)的概率大小可以用波動規(guī)律來描述的現(xiàn)象。物質波與電子云模型有密切關系，電子云模型是物質波概念的具體應用。電子云模型描述了電子在原子核外空間的概率分布，而物質波的概念則強調了微觀粒子的波動性，認為微觀粒子在某點出現(xiàn)的概率可以用波動規(guī)律來描述。

5.請列舉至少三種驗證原子核式結構模型的實驗。

答案：驗證原子核式結構模型的實驗有：

（1）天然放射現(xiàn)象實驗：通過觀察放射性元素自發(fā)地放出α粒子、β粒子等射線，驗證原子核內部存在復雜的結構。

（2）原子核衰變實驗：通過研究放射性元素的原子核衰變過程，了解原子核內部的粒子組成和核力性質。

（3）原子核反應實驗：通過人工誘導原子核反應，如發(fā)現(xiàn)質子、中子等粒子，驗證原子核式結構模型的正確性。課堂小結，當堂檢測課堂小結：

本節(jié)課我們學習了原子的核式結構模型和電子云模型，了解了盧瑟福的α粒子散射實驗以及該實驗對原子結構研究的意義。通過本節(jié)課的學習，我們明白了原子是由位于原子中心的原子核和圍繞原子核做圓周運動的電子組成的，原子核由質子和中子組成，帶正電，而電子帶負電。原子的核式結構模型解釋了α粒子散射實驗的現(xiàn)象，為后續(xù)的原子物理學和核物理學研究奠定了基礎。電子云模型則描述了電子在原子核外空間的概率分布，體現(xiàn)了電子的波動性。

當堂檢測：

1.根據(jù)α粒子散射實驗的現(xiàn)象，解釋為什么會有少數(shù)α粒子發(fā)生較大的偏轉，甚至被反彈回來。

答案：少數(shù)α粒子發(fā)生較大的偏轉，甚至被反彈回來，是因為它們碰撞到了原子核。原子核帶正電，α粒子也帶正電，同種電荷相互排斥，因此一部分α粒子會受到原子核的電磁力作用，發(fā)生較大的偏轉。當α粒子碰撞到原子核時，如果撞擊力足夠大，α粒子會被反彈回來。

2.簡要描述原子的核式結構模型及其意義。

答案：原子的核式結構模型是指原子由位于原子中心的原子核和圍繞原子核做圓周運動的電子組成。原子核由質子和中子組成，帶正電，而電子帶負電。這個模型的意義在于解釋了α粒子散射實驗的現(xiàn)象，以及為后續(xù)的原子物理學和核物理學研究奠定了基礎。

3.電子云模型是如何解釋電子在原子核外空間里的分布的？

答案：電子云模型是一種概率波模型，它解釋了電子在原子核外空間里的分布。根據(jù)量子力學的原理，電子在原子核外空間中的某點出現(xiàn)的概率大小可以用波動規(guī)律來描述，這種概率分布形象地稱為電子云。電子云模型表明，電子在原子核外不是按照確定的軌道運動，而是在核外空間里以概率波的形式存在，具有一定的概率分布規(guī)律。

4.物質波的概念及其與電子云模型的關系。

答案：物質波是指微觀粒子（如電子、質子等）在空間中的某點出現(xiàn)的概率大小可以用波動規(guī)律來描述的現(xiàn)象。物質波與電子云模型有密切關系，電子云模型是物質波概念的具體應用。電子云模型描述了電子在原子核外空間的概率分布，而物質波的概念則強調了微觀粒子的波動性，認為微觀粒子在某點出現(xiàn)的概率可以用波動規(guī)律來描述。

5.請列舉至少三種驗證原子核式結構模型的實驗。

答案：驗證原子核式結構模型的實驗有：

（1）天然放射現(xiàn)象實驗：通過觀察放射性元素自發(fā)地放出α粒子、β粒子等射線，驗證原子核內部存在復雜的結構。

（2）原子核衰變實驗：通過研究放射性元素的原子核衰變過程，了解原子核內部的粒子組成和核力性質。

（3）原子核反應實驗：通過人工誘導原子核反應，如發(fā)現(xiàn)質子、中子等粒子，驗證原子核式結構模型的正確性。教學反思與改進本節(jié)課的教學內容是“敲開原子的大門”，主要涉及盧瑟福的α粒子散射實驗、原子的核式結構模型和電子云模型。在教學過程中，我發(fā)現(xiàn)了一些需要改進的地方，以及一些值得保持的做法。