人教版物理（中職）類 7.1 原子結(jié)構(gòu) 原子核的組成 教案（表格式）

課題第七章核能及應(yīng)用第一節(jié)原子結(jié)構(gòu)原子核的組成1課時(shí)教學(xué)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)1.了解原子的核式結(jié)構(gòu)及原子核的組成；2.了解天然放射現(xiàn)象，知道α射線、β射線、γ射線及其特性；3.知道放射性物質(zhì)對(duì)生物體的作用，以及放射性物質(zhì)的危害和防護(hù)。能力目標(biāo)1.通過對(duì)原子結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)，認(rèn)識(shí)物理模型假說的方法在探索自然規(guī)律中的作用；2.通過對(duì)α粒子散射實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)，提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力；3.通過放射性的學(xué)習(xí)，提高對(duì)放射線的防護(hù)意識(shí)和能力。情感目標(biāo)1.通過原子結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)，幫助學(xué)生形成辯證唯物主義的思想；2.通過對(duì)放射性的了解，學(xué)習(xí)科學(xué)家勇于為科學(xué)獻(xiàn)身的高尚情操。重點(diǎn)原子的核式結(jié)構(gòu)及原子核的組成；天然放射現(xiàn)象難點(diǎn)原子的核式結(jié)構(gòu)教具多媒體展示系統(tǒng)主要教學(xué)過程學(xué)生活動(dòng)教學(xué)過程設(shè)計(jì)一、引入課題用多媒體展示系統(tǒng)展示教材圖7-1。提問：我們?cè)诤芏嗫茖W(xué)書籍和雜志封面上經(jīng)?？梢钥吹饺鐖D所示的圖標(biāo)符號(hào)，大家知道它表示什么意思嗎？（學(xué)生可能回答不出來(lái)，如果回出來(lái)了：表示原子的結(jié)構(gòu)，教師就繼續(xù)提問。）提問：大家知道科學(xué)家是如何發(fā)現(xiàn)原子的結(jié)構(gòu)的嗎？（學(xué)生一般都不知道。）引入課題：本節(jié)課我們就一起來(lái)學(xué)習(xí)原子的結(jié)構(gòu)及其發(fā)現(xiàn)過程——第一節(jié)原子結(jié)構(gòu)。二、原子的核式結(jié)構(gòu)在19世紀(jì)以前，人們一直認(rèn)為原子是組成物質(zhì)的最小單元，是不可再分的。1897年，英國(guó)物理學(xué)家湯姆孫（1856－1940）通過對(duì)陰極射線的研究發(fā)現(xiàn)了電子，后來(lái)人們還發(fā)現(xiàn)在X射線使氣體電離以及光電效應(yīng)等現(xiàn)象中，都從物質(zhì)的原子中擊出了電子，這就表明電子是原子的組成部分。電子是帶負(fù)電的，而原子是中性的，可見原子內(nèi)部還有帶正電的物質(zhì)。這些帶正電的物質(zhì)和帶負(fù)電的電子是怎樣構(gòu)成原子的，就成了當(dāng)時(shí)物理學(xué)家們最關(guān)心的問題之一。用多媒體展示系統(tǒng)展示教材圖7-2。1903年，湯姆孫綜合他的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，提出了一個(gè)原子結(jié)構(gòu)棗糕模型假說。他設(shè)想原子中的正電荷是均勻地分布在整個(gè)原子球體中，而電子卻像棗糕里的棗子那樣鑲嵌在原子中，如圖所示。該模型雖然能解釋原子為何呈現(xiàn)中性等現(xiàn)象，但不久就被新的實(shí)驗(yàn)事實(shí)否定了。用多媒體展示系統(tǒng)展示教材圖7-3。1909－1911年，英國(guó)物理學(xué)家盧瑟福（1871－1937）做了用α粒子轟擊金箔的實(shí)驗(yàn)，如圖所示。通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，絕大多數(shù)α粒子穿過金箔片后仍沿原來(lái)的方向前進(jìn)，只有少數(shù)α粒子發(fā)生大角度的偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)α粒子的偏轉(zhuǎn)角度幾乎達(dá)到180°。提問：同學(xué)們說這種現(xiàn)象如何解釋呢？（原子內(nèi)部幾乎是空的）盧瑟福對(duì)α粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了仔細(xì)研究，提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型：在原子的中心有一個(gè)很小的核，叫作原子核。原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核內(nèi)，帶負(fù)電的電子在核外空間繞著原子核旋轉(zhuǎn)。原子核所帶的正電荷數(shù)等于核外的電子數(shù)，整個(gè)原子是電中性的。用多媒體展示系統(tǒng)展示教材圖7-4。根據(jù)這個(gè)模型，可以很好地解釋?duì)亮Ｗ由⑸涞默F(xiàn)象：大多數(shù)α粒子穿過原子時(shí)，離原子核的距離都相當(dāng)遠(yuǎn)，原子核對(duì)它們的作用力很小，因此，它們?nèi)匀皇茄刂本€前進(jìn)的。少數(shù)α粒子在穿過原子時(shí)，離原子核的距離較近，原子核對(duì)它們的排斥力較大，因此使它們發(fā)生偏轉(zhuǎn)。偏轉(zhuǎn)角度大的α粒子極少，那是因?yàn)樵雍朔浅Ｐ?，α粒子非常接近原子核的情形很不容易發(fā)生，如圖所示。根據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)，可以估算出原子核的半徑為10－14～10－15m，而原子的半徑約為10－10m，所以，原子核的半徑只相當(dāng)于原子半徑的萬(wàn)分之一，原子核的體積只相當(dāng)于原子體積的萬(wàn)億分之一。如果把原子放大成一座能容納萬(wàn)人的體育館，那么原子核只相當(dāng)于一個(gè)乒乓球。1919年，盧瑟福做了用鐳放射出的α粒子轟擊氮原子核的實(shí)驗(yàn)，他發(fā)現(xiàn)某些α粒子鉆進(jìn)了氮原子核，并把氮核內(nèi)的一個(gè)粒子驅(qū)逐出來(lái)，使氮核變成一個(gè)新的原子核。為了了解這個(gè)從氮原子核里被驅(qū)逐出來(lái)的新粒子的性質(zhì)，盧瑟福就在這個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置里加進(jìn)電場(chǎng)和磁場(chǎng)，并根據(jù)它在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)，測(cè)出了它的質(zhì)量和電荷，從而確定了這個(gè)新粒子就是氫原子核，他把它叫作質(zhì)子。以后，人們用同樣的方法從氟、鈉、鋁等原子核中都打出了質(zhì)子，表明質(zhì)子是原子核的組成部分。1932年，英國(guó)物理學(xué)家查德威克（1891－1974）重復(fù)了德國(guó)物理學(xué)家波特和法國(guó)的約里奧·居里夫婦的實(shí)驗(yàn)，先用α粒子轟擊鈹，再用鈹產(chǎn)生的穿透力極強(qiáng)的射線轟擊氫、氮，結(jié)果打出了氫核。查德威克測(cè)量了被打出的氫核的速度，并由此推算出這種射線粒子是一種質(zhì)量跟質(zhì)子差不多的中性粒子，并將其命名為中子。后來(lái)人們又從其他許多原子核里都打出中子來(lái)，從而表明中子也是原子核的組成部分。用多媒體展示系統(tǒng)展示教材圖7-5。自從質(zhì)子和中子被發(fā)現(xiàn)后，德國(guó)的海森伯（1907－1976）和蘇聯(lián)的伊萬(wàn)年科（1904－1994）各自提出了原子核是由質(zhì)子和中子構(gòu)成的假設(shè)，如圖所示。由這種假設(shè)演繹出的一些結(jié)論與大量實(shí)驗(yàn)結(jié)果相符合，因而這種假設(shè)很快被人們所公認(rèn)，質(zhì)子與中子統(tǒng)稱為核子。本節(jié)前面的圖標(biāo)是一個(gè)簡(jiǎn)單的原子模型，常作為高新科技的代表符號(hào)。三、天然放射現(xiàn)象1896年，法國(guó)物理學(xué)家貝可勒爾（1852－1908）在實(shí)驗(yàn)中首先發(fā)現(xiàn)，鈾能放出肉眼看不見的使照相底片感光的某種射線。法國(guó)科學(xué)家皮埃爾·居里（1859－1906）和瑪麗·居里（1867－1934）夫婦對(duì)此進(jìn)行了深入的研究，又發(fā)現(xiàn)釙、鐳也能夠放射出使照相底片感光的射線。像鈾、釙、鐳等物質(zhì)放射射線的性質(zhì)叫作放射性。具有放射性的元素叫作放射性元素。原子序數(shù)大于82的所有元素，都具有放射性。原子序數(shù)小于83的元素，有的也具有放射性。元素這種自發(fā)地放出射線的現(xiàn)象叫作天然放射現(xiàn)象。用多媒體展示系統(tǒng)展示教材圖7-6。通過對(duì)放射性現(xiàn)象的研究發(fā)現(xiàn)，放射性元素發(fā)出的射線，在垂直穿過磁場(chǎng)時(shí)分成三束，如圖所示。根據(jù)電磁學(xué)的知識(shí)可判斷出，中間一束射線是不帶電的，另兩束射線分別帶正、負(fù)電荷，人們把這三束射線分別叫作α射線、β射線和γ射線。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)分析，人們發(fā)現(xiàn)α、β、γ這三種射線具有不同的性質(zhì)：α射線是由氦原子核組成的粒子流（即α粒子），很容易使氣體電離，使底片感光的本領(lǐng)也很強(qiáng)。但貫穿本領(lǐng)最弱，用一張紙就可以擋住。β射線是高速電子流（即β粒子），其電離作用較弱，貫穿本領(lǐng)較強(qiáng)。要阻擋β射線，就需要用6mm厚的鋁板了。γ射線是波長(zhǎng)極短的電磁波（即光子），其電離作用最弱，貫穿本領(lǐng)最強(qiáng)，要用幾厘米厚的鉛板或幾十厘米厚的混凝土墻才能阻擋它。用多媒體展示系統(tǒng)展示教材圖7-7。長(zhǎng)時(shí)間或高強(qiáng)度的射線能傷害生物的細(xì)胞和組織，形成放射性灼傷，例如核武器爆炸時(shí)的光輻射會(huì)嚴(yán)重灼傷生物組織。另外，射線的電離作用會(huì)損害細(xì)胞中的DNA，使它們停止發(fā)揮作用或發(fā)生變異。變異的DNA可能會(huì)引起細(xì)胞失控分裂，從而導(dǎo)致惡性腫瘤的生長(zhǎng)。這就是放射性致癌的原因。圖所示的圖標(biāo)是國(guó)際通用的放射性物質(zhì)的標(biāo)志，大家要培養(yǎng)對(duì)放射性物質(zhì)的防范意識(shí)，盡可能地遠(yuǎn)離放射源。用多媒體展示系統(tǒng)展示教材圖7-8。放射性輻射不能被人體感官（如觸覺、視覺等）感受到，但可以用專門儀器測(cè)出來(lái)，如圖所示為一種測(cè)量放射線強(qiáng)度的儀器。度量人體所接受輻射劑量的單位是Sv（希）。天然輻射從宇宙中來(lái)，自古以來(lái)，輻射便在大自然環(huán)境里無(wú)所不在，巖石、泥土等都可能存在輻射。不僅地面、建筑材料、食物中的放射性物質(zhì)會(huì)發(fā)出輻射，甚至我們?nèi)梭w也會(huì)發(fā)出輻射。人體在接受微量的輻射時(shí)不會(huì)遭到損傷；人體若突然受到大量輻射，超過1Sv，會(huì)導(dǎo)致急性輻射傷害，并生成短期癥狀，如胸悶、嘔吐、極度疲倦和脫發(fā)等現(xiàn)象；若所受輻射劑量達(dá)到10Sv而又缺乏適當(dāng)治療時(shí)，則會(huì)有生命危險(xiǎn)。此外，輻射會(huì)增加患癌和子女出現(xiàn)遺傳缺陷的機(jī)會(huì)。我們目前接受的輻射劑量中有82%是來(lái)自自然界，18%來(lái)自人為來(lái)源。一般情況下，一個(gè)人一年受到天然和人為放射性輻射的總劑量約為2mSv。因利用核能發(fā)電而使公眾受到的輻射劑量在總劑量中只占1%。我國(guó)在放射性管理方面有很多嚴(yán)格的限值規(guī)定，目前運(yùn)行中的核電站對(duì)周圍居民的照射均遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。在核電站正常運(yùn)行的情況下，核電站的工作人員一年受到的照射劑量?jī)H相當(dāng)于我們通常做的一次X光檢查。在一個(gè)鋪有大理石地面的大廳里，環(huán)境監(jiān)測(cè)人員測(cè)得室內(nèi)的瞬時(shí)輻射劑量是每小時(shí)0.1μSv。在秦山核電站中所有帶有放射性的物質(zhì)和工藝流程都被嚴(yán)嚴(yán)地包在安全殼里，反應(yīng)堆安全殼旁邊環(huán)境的瞬時(shí)輻射劑量只有每小時(shí)0.08μSv。在正常情況下，放射性輻射不僅沒有影響到人類正常的繁衍生息，而且科學(xué)家們利用現(xiàn)代科技已將輻射技術(shù)廣泛地應(yīng)用在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)、環(huán)境保護(hù)等各個(gè)領(lǐng)域，使它造福于人類，已成為人類親密的朋友。學(xué)生觀看學(xué)生思考并回答學(xué)生思考并回答板書板書學(xué)生觀看學(xué)生觀看學(xué)生思考并回答板書學(xué)生觀看用類比的方法幫助學(xué)生理解原子核的大小板書板書學(xué)生觀看板書回應(yīng)節(jié)前問題板書板書板書學(xué)生觀看板書學(xué)生觀看學(xué)生觀看結(jié)合生活結(jié)合技術(shù)小結(jié)原子結(jié)構(gòu)1．原子的核式結(jié)構(gòu)在原子的中心有一個(gè)很小的核，叫作原子核；原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核內(nèi)，帶負(fù)電的電子在核外空間繞著原子核旋轉(zhuǎn)。原子核所帶的正電荷數(shù)等于核外的電子數(shù)，整個(gè)原子是電中性的。原子核是由質(zhì)子和中子構(gòu)成的。2．天然放射現(xiàn)象像鈾、釙、鐳等物質(zhì)放射射線的性質(zhì)叫作放射性。具有放射性的元素叫作放射性元素。原子序數(shù)大于82的所有元素，都具有放射性。原子序數(shù)小于83的元素，有的也具有放射性。元素自發(fā)地放出射線的現(xiàn)象叫作天然放射現(xiàn)象。放射性元素發(fā)出三種射線，分別叫作α射線、β射線和γ射線。過量的放射線照射會(huì)對(duì)人產(chǎn)生危害，大家要培養(yǎng)對(duì)放射性物質(zhì)的防范意識(shí)，盡可能地遠(yuǎn)離放射源?；仡櫛竟?jié)知識(shí)；體會(huì)思考方法；感受情感態(tài)度隨堂練習(xí)練習(xí)7-11．答原子由原子核和核外電子構(gòu)成。在原子的中心有一個(gè)很小的核，叫作原子核；原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核內(nèi)，帶負(fù)電的電子在核外空間繞著原子核旋轉(zhuǎn)。原子核所帶的正電荷數(shù)等于核外的電子數(shù)，整個(gè)原子是電中性的。原子核是由質(zhì)子和中子構(gòu)成的。2．答像鈾、釙、鐳等物質(zhì)具有放射性質(zhì)，可以釋放出α射線、β射線和γ射線，這三種射線具有如下不同的性質(zhì)：α射