2024-2025學(xué)年高中物理 第二章 原子結(jié)構(gòu) 2 原子的核式結(jié)構(gòu)模型教案 教科版選修3-5

2024-2025學(xué)年高中物理第二章原子結(jié)構(gòu)2原子的核式結(jié)構(gòu)模型教案教科版選修3-5學(xué)校授課教師課時授課班級授課地點教具教學(xué)內(nèi)容分析本節(jié)課的主要教學(xué)內(nèi)容是高中物理第二章原子結(jié)構(gòu)中的“原子的核式結(jié)構(gòu)模型”，選自教科版選修3-5。教學(xué)內(nèi)容主要包括原子核的組成、核式結(jié)構(gòu)模型的建立、以及盧瑟福的散射實驗。此部分內(nèi)容與學(xué)生已有知識的聯(lián)系在于，學(xué)生在之前的學(xué)習(xí)中已經(jīng)掌握了原子基本概念、電子云模型等基礎(chǔ)知識。在此基礎(chǔ)上，本節(jié)課將引導(dǎo)學(xué)生理解原子核的構(gòu)成，掌握核式結(jié)構(gòu)模型，并通過對盧瑟福散射實驗的學(xué)習(xí)，深入理解原子結(jié)構(gòu)的本質(zhì)。教學(xué)內(nèi)容與教材緊密關(guān)聯(lián)，旨在幫助學(xué)生構(gòu)建完整的原子結(jié)構(gòu)知識體系。核心素養(yǎng)目標(biāo)本節(jié)課的核心素養(yǎng)目標(biāo)主要包括：培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力，提高物理觀念和科學(xué)思維能力。通過學(xué)習(xí)原子的核式結(jié)構(gòu)模型，使學(xué)生能夠運(yùn)用科學(xué)方法探究原子結(jié)構(gòu)，形成對原子核式結(jié)構(gòu)模型的深刻理解，強(qiáng)化物理觀念。同時，通過對盧瑟福散射實驗的分析，培養(yǎng)學(xué)生邏輯推理、批判性思維和創(chuàng)新能力，使學(xué)生在解決實際問題時能夠運(yùn)用科學(xué)思維方法，形成科學(xué)的世界觀和價值觀。教學(xué)難點與重點1.教學(xué)重點

-核心內(nèi)容：原子的核式結(jié)構(gòu)模型，包括原子核的組成、盧瑟福散射實驗原理及其對核式結(jié)構(gòu)模型的證實。

-重點強(qiáng)調(diào)：原子核與電子的位置關(guān)系、原子序數(shù)與質(zhì)子數(shù)的關(guān)系、盧瑟福散射實驗的實驗現(xiàn)象及其物理意義。

-實踐應(yīng)用：通過實例分析，使學(xué)生能夠應(yīng)用核式結(jié)構(gòu)模型解釋相關(guān)物理現(xiàn)象。

2.教學(xué)難點

-難點內(nèi)容：理解并掌握盧瑟福散射實驗的原理，特別是散射角度與原子核距離的關(guān)系。

-難點解析：學(xué)生對散射角度與原子核距離之間的數(shù)學(xué)關(guān)系理解困難，需要通過直觀的圖示和實際操作來加深理解。

-學(xué)生動手能力：培養(yǎng)學(xué)生通過實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、計算，從而得出結(jié)論的能力，特別是對實驗誤差的處理和數(shù)據(jù)分析。

-認(rèn)知挑戰(zhàn)：原子核式結(jié)構(gòu)與電子云模型在認(rèn)知上的過渡，需要學(xué)生轉(zhuǎn)變思維模式，理解原子結(jié)構(gòu)的微觀層面。教學(xué)資源-硬件資源：多媒體教學(xué)設(shè)備、實物模型、顯微鏡、盧瑟福散射實驗裝置。

-軟件資源：教學(xué)課件、原子結(jié)構(gòu)模擬軟件、數(shù)據(jù)分析軟件。

-課程平臺：校園網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺、電子白板。

-信息化資源：電子教材、教學(xué)視頻、互動式學(xué)習(xí)軟件。

-教學(xué)手段：講授、討論、小組合作、實驗演示、學(xué)生實驗操作、互動問答。教學(xué)過程設(shè)計1.導(dǎo)入環(huán)節(jié)（5分鐘）

-利用多媒體展示宇宙宏觀與微觀結(jié)構(gòu)的對比圖，提出問題：“宇宙由無數(shù)星系組成，而星系又是由什么構(gòu)成的呢？原子作為物質(zhì)的基本單元，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)又是怎樣的呢？”通過創(chuàng)設(shè)情境，激發(fā)學(xué)生對原子結(jié)構(gòu)的探索欲望。

2.講授新課（15分鐘）

-引導(dǎo)學(xué)生回顧已學(xué)的電子云模型，進(jìn)而引出本節(jié)課的主題：原子的核式結(jié)構(gòu)模型。

-結(jié)合教材，詳細(xì)講解原子核的組成、核式結(jié)構(gòu)模型的建立，強(qiáng)調(diào)原子核與電子的位置關(guān)系。

-通過盧瑟福散射實驗的原理和實驗現(xiàn)象，解釋原子核式結(jié)構(gòu)模型的證實過程。

3.鞏固練習(xí)（10分鐘）

-分組討論：讓學(xué)生結(jié)合所學(xué)內(nèi)容，討論原子核式結(jié)構(gòu)模型的優(yōu)勢和局限性。

-課堂提問：針對核式結(jié)構(gòu)模型的關(guān)鍵知識點進(jìn)行提問，檢查學(xué)生對新知識的理解和掌握程度。

4.實驗演示與學(xué)生實驗操作（15分鐘）

-教師演示盧瑟福散射實驗，引導(dǎo)學(xué)生觀察實驗現(xiàn)象，解釋散射角度與原子核距離的關(guān)系。

-學(xué)生分組進(jìn)行實驗操作，親自觀察散射現(xiàn)象，提高對核式結(jié)構(gòu)模型的理解。

5.互動問答與總結(jié)（5分鐘）

-針對學(xué)生在實驗過程中遇到的問題進(jìn)行解答，強(qiáng)化學(xué)生對核式結(jié)構(gòu)模型的認(rèn)識。

-教師總結(jié)本節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)教學(xué)重點和難點。

6.核心素養(yǎng)能力拓展（5分鐘）

-布置課后思考題：讓學(xué)生思考原子結(jié)構(gòu)的發(fā)展歷程，探討核式結(jié)構(gòu)模型在科學(xué)史上的意義。

-推薦閱讀材料：引導(dǎo)學(xué)生閱讀有關(guān)原子結(jié)構(gòu)的研究文章，提高學(xué)生的科學(xué)探究能力。

7.教學(xué)雙邊互動（5分鐘）

-鼓勵學(xué)生提問，教師針對學(xué)生的問題進(jìn)行解答，促進(jìn)師生之間的互動。

-教師關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)，及時調(diào)整教學(xué)策略，確保教學(xué)效果。

總計用時：45分鐘

教學(xué)過程緊扣實際學(xué)情，注重激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和求知欲，通過講授、討論、實驗等環(huán)節(jié)，確保學(xué)生理解和掌握原子的核式結(jié)構(gòu)模型。同時，注重培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力和核心素養(yǎng)，提高學(xué)生的物理觀念和科學(xué)思維能力。知識點梳理1.原子結(jié)構(gòu)基本概念

-原子由原子核和電子組成。

-原子核帶正電，由質(zhì)子和中子組成。

-電子帶負(fù)電，圍繞原子核運(yùn)動。

2.核式結(jié)構(gòu)模型

-盧瑟福提出的核式結(jié)構(gòu)模型：原子核位于原子的中心，占有很小的體積，電子在原子核外的空間內(nèi)運(yùn)動。

-原子核與電子之間的作用力：庫侖力，遵循庫侖定律。

3.盧瑟福散射實驗

-實驗原理：α粒子穿過原子時，受到原子核的庫侖斥力，發(fā)生散射。

-散射現(xiàn)象：大部分α粒子直線穿過，少部分發(fā)生散射，極少數(shù)反彈。

-實驗結(jié)論：原子中存在一個帶正電的核，占有很小的體積，大部分空間為電子運(yùn)動區(qū)域。

4.原子序數(shù)與質(zhì)子數(shù)

-原子序數(shù)：元素周期表中的序號，等于原子核中的質(zhì)子數(shù)。

-質(zhì)子數(shù)：原子核中質(zhì)子的數(shù)量，決定元素的化學(xué)性質(zhì)。

5.核式結(jié)構(gòu)模型的證實

-散射角度與原子核距離的關(guān)系：散射角度越大，α粒子與原子核的距離越小。

-實驗數(shù)據(jù)分析：通過散射角度的分布，推算原子核的大小。

6.核式結(jié)構(gòu)模型的局限性

-無法解釋電子在原子核外如何穩(wěn)定運(yùn)動。

-無法解釋原子的光譜現(xiàn)象。

7.原子結(jié)構(gòu)的現(xiàn)代發(fā)展

-量子力學(xué)：波函數(shù)描述電子在原子中的運(yùn)動狀態(tài)。

-精確測量：原子核的大小、質(zhì)量、電荷等參數(shù)。

本章節(jié)知識點梳理涵蓋了原子核式結(jié)構(gòu)模型的基本概念、實驗原理與證實、局限性以及現(xiàn)代發(fā)展。這些知識點與教材緊密關(guān)聯(lián)，有助于學(xué)生全面掌握原子結(jié)構(gòu)的基本理論，為后續(xù)學(xué)習(xí)打下堅實基礎(chǔ)。課后作業(yè)1.解釋盧瑟福散射實驗中，為什么大部分α粒子會直線穿過金屬箔而只有少部分發(fā)生散射？

答案：因為原子核體積很小，α粒子與原子核相遇的概率較低，大部分α粒子不會受到原子核的庫侖斥力，因此直線穿過金屬箔。只有少部分α粒子與原子核距離較近，受到庫侖斥力而發(fā)生散射。

2.根據(jù)盧瑟福散射實驗，推導(dǎo)出原子核半徑與散射角度之間的關(guān)系。

答案：根據(jù)盧瑟福散射實驗的原理，散射角度θ與α粒子與原子核距離r之間的關(guān)系可以表示為：

sin(θ/2)=k*(Z*e)*(b/(2*m*c^2))

其中，k為庫侖常數(shù)，Z為原子序數(shù)（即質(zhì)子數(shù)），e為電子電荷，b為α粒子與原子核的最小距離，m為α粒子的質(zhì)量，c為光速。從該公式中，可以推導(dǎo)出原子核半徑與散射角度之間的關(guān)系。

3.計算給定元素的原子核半徑，已知該元素的原子序數(shù)和實驗測得的散射角度。

答案：以氫原子為例，原子序數(shù)Z=1，實驗測得散射角度θ=30°，根據(jù)散射角度與原子核半徑的關(guān)系，可以計算出原子核半徑。

4.分析核式結(jié)構(gòu)模型的優(yōu)勢和局限性。

答案：

優(yōu)勢：較電子云模型更直觀地描述了原子內(nèi)部結(jié)構(gòu)，解釋了α粒子散射實驗現(xiàn)象。

局限性：無法解釋電子在原子核外如何穩(wěn)定運(yùn)動，也無法解釋原子的光譜現(xiàn)象。

5.闡述核式結(jié)構(gòu)模型在科學(xué)史上的意義。

答案：核式結(jié)構(gòu)模型在科學(xué)史上具有重要意義，它揭示了原子內(nèi)部的微觀結(jié)構(gòu)，為后續(xù)原子核物理學(xué)和量子力學(xué)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。同時，它也推動了原子能和核技術(shù)的應(yīng)用，對人類科技進(jìn)步產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。

6.結(jié)合核式結(jié)構(gòu)模型，解釋為什么原子具有穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)。

答案：原子的穩(wěn)定化學(xué)性質(zhì)源于其核式結(jié)構(gòu)模型中，原子核帶有正電，電子帶有負(fù)電，兩者之間的庫侖力使電子在原子核外穩(wěn)定運(yùn)動。原子核的正電荷決定了元素的化學(xué)性質(zhì)，而電子的數(shù)量和排布方式?jīng)Q定了元素的化學(xué)鍵類型和反應(yīng)性質(zhì)。板書設(shè)計1.核心概念

-原子結(jié)構(gòu)：原子核+電子

-核式結(jié)構(gòu)模型：原子核+電子云

2.原子核組成

-質(zhì)子（Z）

-中子（N）

3.盧瑟福散射實驗

-實驗現(xiàn)象：大部分穿過，少部分散射

-結(jié)論：原子核小而帶正電

4.散射角度與核半徑

-關(guān)系式：sin(θ/2)∝(Z*e)*(b/(2*m*c^2))

-應(yīng)用：計算原子核半徑

5.核式結(jié)構(gòu)模型的

-優(yōu)勢：直觀、解釋散射現(xiàn)象

-局限性：無法解釋電子穩(wěn)定運(yùn)動、光譜

6.化學(xué)性質(zhì)的決定因素

-原子序數(shù)（Z）

-電子排布

板書設(shè)計采用結(jié)構(gòu)化布局，左側(cè)列出核心概念和組成元素，右側(cè)詳細(xì)描述實驗和模型。通過簡潔的符號和關(guān)系式，突出重點，便于學(xué)生記憶和理解。同時，采用不同顏色的粉筆，增加藝術(shù)性和趣味性，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。板書內(nèi)容緊密結(jié)合教材，準(zhǔn)確精煉，有助于學(xué)生抓住課程重點，提高課堂學(xué)習(xí)效果。教學(xué)評價與反饋1.課堂表現(xiàn)：學(xué)生在課堂上的參與程度、提問和回答問題的積極性，以及對原子核式結(jié)構(gòu)模型的理解程度。

-觀察學(xué)生在課堂上的注意力，對重點知識點的掌握情況。

-關(guān)注學(xué)生提問的深度和廣度，鼓勵積極思考，勇于表達(dá)。

2.小組討論成果展示：評價各小組在討論原子核式結(jié)構(gòu)模型優(yōu)勢和局限性時的表現(xiàn)，以及對散射實驗原理的理解。

-評價小組成員之間的合作與交流，共享成果的展示。

-關(guān)注學(xué)生能否運(yùn)用所學(xué)知識，分析并解決實際問題。

3.隨堂測試：針對本節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容，進(jìn)行隨堂測試，檢測學(xué)生對核式結(jié)構(gòu)模型、散射實驗等知識點的掌握。

-設(shè)計測試題目，涵蓋教學(xué)重點和難點。

-分析測試結(jié)果，了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，為后續(xù)教學(xué)提供依據(jù)。

4.課后作業(yè)完成情況：評估學(xué)生在課后作業(yè)中的表現(xiàn)，關(guān)注知識點的鞏固與應(yīng)用。

-檢查作業(yè)完成質(zhì)量，對存在的問題進(jìn)行指導(dǎo)與解答。

-鼓勵學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，提高