跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)02 制作模型并展示科學(xué)家探索物質(zhì)組成與結(jié)構(gòu)的歷程（活動(dòng)設(shè)計(jì)）-九年級(jí)化學(xué)跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)教學(xué)課件+設(shè)計(jì)

跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)02制作模型并展示科學(xué)家探索物質(zhì)組成與結(jié)構(gòu)的歷程活動(dòng)設(shè)計(jì)活動(dòng)：制作模型并展示科學(xué)家探索物質(zhì)組成與結(jié)構(gòu)的歷程課時(shí)3授課年級(jí)九年級(jí)教材分析本節(jié)課的主要教學(xué)內(nèi)容來(lái)自于九年級(jí)化學(xué)人教版上冊(cè)的第三單元跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)2，主題是“制作模型并展示科學(xué)家探索物質(zhì)組成與結(jié)構(gòu)的歷程”。具體內(nèi)容涉及到：1.科學(xué)家探索物質(zhì)組成與結(jié)構(gòu)的方法和過(guò)程。2.如何制作模型來(lái)展示這些探索過(guò)程。3.學(xué)生通過(guò)實(shí)踐活動(dòng)，加深對(duì)物質(zhì)組成與結(jié)構(gòu)的理解。該活動(dòng)旨在通過(guò)制作模型和展示科學(xué)家探索物質(zhì)組成與結(jié)構(gòu)的歷程，幫助學(xué)生深入理解物質(zhì)的微觀構(gòu)成和科學(xué)家們的探索精神。通過(guò)實(shí)踐活動(dòng)，學(xué)生不僅能夠鞏固所學(xué)的化學(xué)知識(shí)，還能培養(yǎng)動(dòng)手能力和創(chuàng)新思維，同時(shí)感受科學(xué)發(fā)展的艱辛與偉大。教學(xué)目標(biāo)1.通過(guò)制作模型和展示科學(xué)家的探索歷程；2.進(jìn)一步認(rèn)識(shí)物質(zhì)是由微觀粒子構(gòu)成的；3.進(jìn)一步體會(huì)用元素和分子、原子觀點(diǎn)認(rèn)識(shí)物質(zhì)組成與結(jié)構(gòu)的思路和方法。教學(xué)重難點(diǎn)重點(diǎn)：1.探索物質(zhì)組成與結(jié)構(gòu)的方法和過(guò)程。2.制作模型來(lái)展示科學(xué)家探索物質(zhì)組成與結(jié)構(gòu)的歷程。難點(diǎn)：1.理解并掌握科學(xué)家探索物質(zhì)組成與結(jié)構(gòu)的高難度理論和實(shí)驗(yàn)方法。2.創(chuàng)新性地設(shè)計(jì)和制作模型，展示科學(xué)家探索過(guò)程。學(xué)情分析教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生已有知識(shí)的聯(lián)系：學(xué)生在之前的學(xué)習(xí)中已經(jīng)掌握了物質(zhì)的基本組成單位——原子、分子和離子的概念，了解了物質(zhì)的基本性質(zhì)。本節(jié)課將通過(guò)實(shí)踐活動(dòng)，讓學(xué)生更深入地理解物質(zhì)的組成與結(jié)構(gòu)，將已有知識(shí)與實(shí)踐活動(dòng)相結(jié)合，提高學(xué)生的實(shí)踐能力和科學(xué)探究能力。知識(shí)整合一、科學(xué)家探索原子結(jié)構(gòu)的歷程為了揭示原子結(jié)構(gòu)的奧秘，人類經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的探索。1803年，道爾頓提出：物質(zhì)由微小的不可再分的原子構(gòu)成。1897年，湯姆孫發(fā)現(xiàn)原子內(nèi)有帶負(fù)電的微粒。1909年，盧瑟福進(jìn)行了α粒子(α粒子由2個(gè)質(zhì)子和2個(gè)中子構(gòu)成)轟擊金箔實(shí)驗(yàn)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：絕大多數(shù)α粒子穿過(guò)金箔后仍沿原方向前進(jìn)，但是有少數(shù)粒子卻發(fā)生了較大角度的偏轉(zhuǎn)，并且有極少數(shù)α粒子的偏轉(zhuǎn)角度超過(guò)90°，像是被金箔彈了回來(lái)。1919年，盧瑟福用加速了的高能α粒子轟擊氮原子，發(fā)現(xiàn)一個(gè)α粒子留在了一個(gè)氮原子中，使氮原子變成了氧原子，同時(shí)有微粒從氮原子中被打出。二、原子的構(gòu)成原子中，原子核位于原子中心，原子的質(zhì)量主要集中在原子核上，原子核由質(zhì)子和中子構(gòu)成。電子在原子核外高速無(wú)軌運(yùn)動(dòng)。所有原子都有原子核和核外電子，不一定有中子（如氫原子無(wú)中子）。1．原子核帶正電，原子核帶的正電荷數(shù)（即核電荷數(shù)）與核外電子帶的負(fù)電荷數(shù)（數(shù)值上等于核外電子數(shù)）相等，電性相反，所以原子不顯電性。2．原子中的等量關(guān)系：核電荷數(shù)=質(zhì)子數(shù)=核外電子數(shù)3．盧瑟福α粒子散射實(shí)驗(yàn)的解釋一束帶正電的α粒子轟擊金箔：大多數(shù)α粒子穿透金箔——原子雖小，但原子內(nèi)空間相對(duì)較大，而且電子質(zhì)量很小

。一小部分α粒子路徑偏轉(zhuǎn)——α粒子受到帶正電的原子核的排斥，發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明原子內(nèi)部有一微粒，該微粒的體積很小，帶正電，即原子核。極少數(shù)的α粒子反彈——α粒子撞到原子核被反彈，說(shuō)明原子中心的原子核體積較小，但質(zhì)量相對(duì)較大。三、分子、原子、離子、元素、物質(zhì)之間的關(guān)系1．物質(zhì)的宏觀組成和微觀構(gòu)成關(guān)系構(gòu)成物質(zhì)的微粒有：分子、原子、離子。大多數(shù)物質(zhì)由分子構(gòu)成，少數(shù)物質(zhì)(金屬、稀有氣體、部分非金屬固體)由原子構(gòu)成，一些物質(zhì)是由離子構(gòu)成的。如：水由水分子構(gòu)成，鐵由鐵原子構(gòu)成，氯化鈉由氯離子和鈉離子構(gòu)成。2．分子、原子、離子、元素與物質(zhì)之間的區(qū)別（1）物質(zhì)和元素都是宏觀概念，它們只講種類，不講個(gè)數(shù)；而分子、原子和離子等是微觀粒子，既講種類，也講個(gè)數(shù)。（2）元素是具有相同核電荷數(shù)（即核內(nèi)質(zhì)子數(shù)）的一類原子的總稱；它與物質(zhì)之間是組成關(guān)系，它是用來(lái)描述物質(zhì)的宏觀組成的，用“組成”來(lái)描述；例如，水是由氫元素和氧元素組成的（但不能說(shuō)“水是由二個(gè)氫元素和一個(gè)氧元素組成的”）。（3）而分子、原子和離子都是微觀粒子；它們與物質(zhì)之間是構(gòu)成關(guān)系，它們是用來(lái)描述物質(zhì)的微觀構(gòu)成的，習(xí)慣上用“構(gòu)成”來(lái)描述；例如，水是由水分子構(gòu)成的（一個(gè)水分子是由兩個(gè)氫原子和一個(gè)氧原子構(gòu)成的；但不能說(shuō)“一個(gè)水分子是由氫元素和氧元素組成的”）；鐵是由鐵原子構(gòu)成的；氯化鈉是由鈉離子和氯離子構(gòu)成的。（4）對(duì)于分子、原子和離子來(lái)說(shuō)，分子是保持物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的最小粒子，它在化學(xué)變化中是可以再分的；原子是化學(xué)變化中的最小粒子，它在化學(xué)變化中是不可再分的；而離子是指帶電的原子或原子團(tuán)（實(shí)際上是一種特殊的原子）。四、水的電解實(shí)驗(yàn)1．實(shí)質(zhì)：水分子通電狀態(tài)下分解為氫原子和氧原子，氫原子重新生成氫分子，氧原子重新組合生成氧原子，有新物質(zhì)生成，是化學(xué)變化。2．實(shí)驗(yàn)裝置3．實(shí)驗(yàn)過(guò)程及現(xiàn)象①連接好裝置，為增強(qiáng)水的導(dǎo)電性，可在水中加入少量稀硫酸或氫氧化鈉溶液。②閉合電路后，會(huì)看到試管內(nèi)的電極上出現(xiàn)氣泡，過(guò)一段時(shí)間，與電源正（氧氣），負(fù)極（氫氣）相連的試管產(chǎn)生的氣體體積比約為1：2。③正極產(chǎn)生的氣體用帶火星的木條檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)木條復(fù)燃；負(fù)極產(chǎn)生的氣體接近火焰時(shí)，氣體能夠燃燒，火焰呈淡藍(lán)色。4．水的電解實(shí)驗(yàn)結(jié)論或推論（1）水由氫、氧兩種元素組成。（2）水（分子）中，氫、氧兩種元素的原子個(gè)數(shù)比為2：1，通電后生成氫氣、氧氣兩種氣體的分子個(gè)數(shù)比為2：1、體積比為2：1。（3）水通電生成氫氣、氧氣，正極產(chǎn)生的是氧氣，負(fù)極產(chǎn)生的是氫氣，該反應(yīng)的文字方程式為水氫氣+氧氣。符號(hào)表達(dá)式：（4）化學(xué)反應(yīng)前后，原子種類、個(gè)數(shù)不變，元素種類不變。（5）在化學(xué)變化中，分子可分，而原子不可分。（6）化學(xué)反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是在化學(xué)變化中分子分解成原子，原子重新組合成新的分子（或聚集后直接構(gòu)成物質(zhì)）。（7）分子是保持物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的最小粒子。（8）原子是化學(xué)變化中的最小粒子。（9）氧氣是由氧元素組成；氫氣是由氫元素組成。（10）水是由水分子構(gòu)成的；一個(gè)水分子是由二個(gè)氫原子和一個(gè)氧原子構(gòu)成；一個(gè)氫氣分子是由二個(gè)氫原子構(gòu)成；一個(gè)氧氣分子是由二個(gè)氧原子構(gòu)成。教學(xué)過(guò)程任務(wù)一探究構(gòu)成物質(zhì)的微觀粒子［討論］請(qǐng)同學(xué)們根據(jù)自己的生活經(jīng)驗(yàn)列舉一些能說(shuō)明物質(zhì)由微觀粒子構(gòu)成的生活實(shí)例。［學(xué)生匯報(bào)］走過(guò)花圃會(huì)聞到花香；濕的衣服經(jīng)過(guò)晾曬會(huì)變干；蔗糖放到水里會(huì)逐漸“消失”，而水卻有了甜味等·····［評(píng)價(jià)］非常好，同學(xué)們已經(jīng)能很熟悉微觀粒子給我們的生活帶來(lái)的變化了。［設(shè)問(wèn)］我們知道，以上這些現(xiàn)象之所以能產(chǎn)生都是因?yàn)槲⒂^粒子三大特性，其中最困擾我們的就是，微觀粒子如分子的質(zhì)量和體積都是非常小的，那么最開(kāi)始的科學(xué)家們是怎么發(fā)現(xiàn)微觀粒子的存在的呢？［回顧］我們回顧一下，物理學(xué)和化學(xué)的學(xué)習(xí)中，我們都對(duì)微觀粒子進(jìn)行了一定的探索，完成下面表格，比較一下物理和化學(xué)探究思路和方法的區(qū)別和聯(lián)系。［講解］聯(lián)系：物理和化學(xué)的研究都用到了實(shí)驗(yàn)方法，都是通過(guò)直接感知的現(xiàn)象，推測(cè)無(wú)法直接感知的事物。區(qū)別：物理探究通過(guò)對(duì)物質(zhì)的形態(tài)、顏色、位置等發(fā)生的變化進(jìn)行驗(yàn)證，化學(xué)探究通過(guò)物質(zhì)的種類改變做為線索進(jìn)行探究，即物理和化學(xué)研究線索來(lái)源不同。［拓展內(nèi)容］微觀粒子基礎(chǔ)研究領(lǐng)域的新技術(shù)和新方法：2023年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予皮埃爾·阿戈斯蒂尼、費(fèi)倫茨·克勞斯和安妮·盧利爾，以表彰他們“為研究物質(zhì)中的電子動(dòng)力學(xué)而產(chǎn)生阿秒光脈沖的實(shí)驗(yàn)方法”。這些實(shí)驗(yàn)為人類探索原子和分子內(nèi)的電子世界提供了新工具,可測(cè)量電子移動(dòng)或改變能量的過(guò)程。利用阿秒光脈沖,科學(xué)家有望“看清”各種化學(xué)反應(yīng)的過(guò)程,從而理解反應(yīng)的機(jī)理，在此基礎(chǔ)上研究如何控制反應(yīng)過(guò)程,進(jìn)而獲得新的產(chǎn)物。任務(wù)二認(rèn)識(shí)模型在探索物質(zhì)組成與結(jié)構(gòu)中的作用［過(guò)渡］實(shí)驗(yàn)是科學(xué)探究的重要手段，實(shí)驗(yàn)方法的不斷進(jìn)步是化學(xué)發(fā)展的關(guān)鍵。模型能幫助建立認(rèn)識(shí)宏觀物質(zhì)和微觀粒子的橋梁。而化學(xué)、物理和生物學(xué)等課程中都有多種模型能體現(xiàn)物質(zhì)的組成與結(jié)構(gòu)。這些模型有哪些不同的學(xué)科特點(diǎn)。［講解］不同學(xué)科中模型根據(jù)其學(xué)科的研究對(duì)象、研究領(lǐng)域的不同具有不同的的特點(diǎn)，能從多方面幫我我們建立更全面的認(rèn)識(shí)。［布置任務(wù)］根據(jù)元素、分子、原子與物質(zhì)的層次關(guān)系，繪制出四者的結(jié)構(gòu)關(guān)系圖。［活動(dòng)］組織學(xué)生分組討論，并合理分工完成任務(wù)［參考答案］［展示］多媒體展示科學(xué)家認(rèn)識(shí)原子結(jié)構(gòu)的歷程。［活動(dòng)］對(duì)照展示資料，畫出不同科學(xué)家對(duì)原子結(jié)構(gòu)做出的不同猜想建立的原子結(jié)構(gòu)模型，完成下表。［講解］化學(xué)與其他學(xué)科的思想、理論的相互滲透，研究方法的綜合運(yùn)用,為化學(xué)科學(xué)的發(fā)展注入了動(dòng)力和活力。而原子結(jié)構(gòu)模型的演變歷史告訴我們，科學(xué)發(fā)展是無(wú)止境的，人類對(duì)原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)一定會(huì)不斷深入、更加完整。任務(wù)三以水為例梳理物質(zhì)組成與結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)思路［講解］水的組成將在第四單元學(xué)習(xí)，因此本任務(wù)將在學(xué)完第四單元以后進(jìn)行。［展示］多媒體展示科學(xué)家探究水的組成的過(guò)程和思路。作業(yè)設(shè)計(jì)1．（1）物質(zhì)是由原子構(gòu)成的，是由________首先提出來(lái)的，________首次發(fā)現(xiàn)了電子，提出了原子是可分的觀點(diǎn)。

（2）①盧瑟福實(shí)驗(yàn)中能佐證“大部分質(zhì)量集中到了一個(gè)很小的結(jié)構(gòu)上”這個(gè)“很小的結(jié)構(gòu)”是指________。

②盧瑟?！唉亮Ｗ愚Z擊金箔”的實(shí)驗(yàn)，可推出的原子結(jié)構(gòu)模型為_(kāi)_______(填序號(hào))?！敬鸢浮浚?）道爾頓湯姆孫（2）原子核C2．科學(xué)家運(yùn)用了模型建構(gòu)的方法探索原子的結(jié)構(gòu)。下列對(duì)原子結(jié)構(gòu)模型演變過(guò)程的認(rèn)識(shí)，不正確的是A．道爾頓認(rèn)為原子是不可再分的實(shí)心球，是構(gòu)成物質(zhì)的最小粒子B．湯姆孫等人在原子中發(fā)現(xiàn)了電子，推翻了道爾頓實(shí)心球模型C．盧瑟福等人通過(guò)粒子散射實(shí)驗(yàn)修正了湯姆孫葡萄干布丁模型D．盧瑟福核式模型是最完善的原子結(jié)構(gòu)模型，不會(huì)被替代【答案】D【解析】A、道爾頓是探索原子的結(jié)構(gòu)較早的科學(xué)家，受當(dāng)時(shí)科學(xué)水平的局限性，道爾頓認(rèn)為原子是“不可再分的實(shí)心球體”，是構(gòu)成物質(zhì)的最小粒子。A正確；B、由于湯姆孫等人在原子中發(fā)現(xiàn)了電子，提出湯姆孫葡萄干布丁模型，所以推翻了道爾頓實(shí)心球模型。B正確；C、英國(guó)物理學(xué)家盧瑟福設(shè)計(jì)了α粒子散射實(shí)驗(yàn)，得出盧瑟福核式模型，修正了湯姆孫關(guān)于原子結(jié)構(gòu)的湯姆孫葡萄干布丁模型。C正確；D、盧瑟福提出了原子核式結(jié)構(gòu)模型：在原子的中心有一個(gè)很小的核，叫原子核，原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核里。但盧瑟福核式模型也不是是最完善的原子結(jié)構(gòu)模型，將會(huì)被替代。人類對(duì)原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)永無(wú)止境。D不正確。綜上所述：選擇D。3．如圖分別為氧分子模型圖、某原子構(gòu)成示意圖，下列說(shuō)法中正確的是A．只有分子能夠直接構(gòu)成物質(zhì)B．質(zhì)子、中子、電子均勻分散在原子中C．圖1微觀模型可表示化學(xué)符號(hào)是2OD．由圖2可以得出原子體積很小，原子核體積更小【答案】D【解析】A、不是只有分子能夠直接構(gòu)成物質(zhì)，原子、離子也可以構(gòu)成物質(zhì)，故選項(xiàng)說(shuō)法錯(cuò)誤；B、質(zhì)子、中子、電子不是均勻分散在原子中，原子是由居于原子中心的帶正電的原子核和核外帶負(fù)電的電子構(gòu)成的，原子核是由質(zhì)子和中子構(gòu)成的，原子核的體積很小，如果把原子比作一個(gè)龐大的體育場(chǎng)，而原子核只相當(dāng)于一只螞蟻，因此，原子里有很大的空間，電子就在這個(gè)空間里作高速的運(yùn)動(dòng)，故選項(xiàng)說(shuō)法錯(cuò)誤；C、1個(gè)氧分子由2個(gè)氧原子構(gòu)成，其化學(xué)符號(hào)是O2，故選項(xiàng)說(shuō)法錯(cuò)誤；D、由圖2某原子構(gòu)成示意圖，可以得出原子體積很小，原子核體積更小，故選項(xiàng)說(shuō)法正確。故選D。4．同學(xué)們?yōu)榱颂骄克慕M成，用如圖所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。通電后兩電極都有氣體放出，經(jīng)檢驗(yàn)甲試管里的氣體能燃燒，乙試管里的氣體能使帶火星的木條復(fù)燃。若氫原子模型用“”表示，氧原子模型用“”表示，則保持乙試管中氣體物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的最小微粒的模型是A． B．C． D．【答案】B【解析】電解水負(fù)極生成氫氣，正極生成氧氣，所以乙試管中氣體是氧氣。一個(gè)氧分子是由兩個(gè)氧原子構(gòu)成的，依據(jù)題干信息可知氧原子模型用“”表示，則保持乙試管中氣體物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的最小微粒的模型是。綜上所述；選擇B。5．在“宏觀一微觀一符號(hào)”之間建立聯(lián)系，是化學(xué)特有的思維方式。下圖是轉(zhuǎn)化汽車尾氣中有害氣體的微觀示意圖。（1）反應(yīng)前的圖示中含有種分子；（2）以上變化中的最小粒子是；（3）從微觀角度看，物質(zhì)“”是由（選填“分子”或“原子”）構(gòu)成的?！敬鸢浮浚?）2/兩/二（2）原子（3）分子【解析】（1）由圖可知反應(yīng)前共有兩種分子，分別為一氧化碳分子和一氧化氮分子；（2）原子是化學(xué)變化中的最小粒子，故填：原子；（3）由圖可以看出一個(gè)該粒子是由兩個(gè)氮原子構(gòu)成的，為氮分子，故填：分子。6．下圖是某化學(xué)反應(yīng)的微觀模擬圖，根據(jù)圖示回答下列問(wèn)題。（1）在丙圖中將相關(guān)粒子圖形補(bǔ)充完整。（2）甲圖中的物質(zhì)屬于(填“純凈物”“混合物”)，理由是。（3）此變化前后未發(fā)生變化的粒子是(填名稱)?！敬鸢浮浚?）（2）混合物甲圖中的物質(zhì)由兩種物質(zhì)組成（或由不同分子構(gòu)成）（3）氫原子、氮原子【解析】（1）根據(jù)質(zhì)量守恒定律，化學(xué)反應(yīng)前后原子的種類、數(shù)目不變，在丙圖中應(yīng)補(bǔ)充一個(gè)氨分子。故填：。（2）甲圖中的物質(zhì)屬于混合物，理由是甲圖中的物質(zhì)由兩種物質(zhì)組成或由不同分子構(gòu)成。故填：混合物；甲圖中的物質(zhì)由兩種物