1　原子核的组成优质课教案设计

人教版高中物理选修3-5

19.1 原子核的组成

设计人：侯伟伟

课题

19.1 原子核的组成

年级和学科

高二物理

课时

1课时

一、教材分析

本节教材从磁场中放射性物质放出的射线分成三束的实验事实出发，介绍α射线、β射线和γ射线，并通过对这三种射线的研究，确认射线来自原子核，进而介绍原子核的组成。原子核的组成是比较抽象的，教材注意引导学生把微观机制和它的宏观现象紧密地联系在一起，通过一些宏观实验，去猜测、探究微观结构，建立微观模型。

二、学情分析

在化学的学习中，学生已经接触过原子的构成和同位索的相关知识，本单元中有关“原子核的组成”的内容就是在这个基础上引导学生，让学生明白物理学习和研究开始进入原子、分子等微观世界。

三、教学目标

1.知道原子核的组成，知道核子和同位素的概念。

2.了解天然放射现象及其规律。知道三种射线的本质，以及如何利用磁场区分它们。

3.了解放射性同位素的应用。知道射线的危害和防护。 4.通过观察，思考，讨论，初步学会探究的方法，培养自学和归纳能力。

5.树立正确的，严谨的科学研究态度，树立辨证唯物主义的科学观和世界观。

6.掌握质量数、电荷数和核子数间的关系。

四、教学重难点

教学重点：天然放射现象及其规律，原子核的组成。

教学难点：知道三种射线的本质，以及如何利用磁场区分它们。

五、教学准备

课件、微课、多媒体辅助教学设备、教材

六、教学过程

【新课引入】

通过之前的学习，我们已经知道原子由原子核和核外电子构成，而且原子核的半径仅占原子的十万分之一，如果把原子比作一个足球场，那么原子核就是这个足球场里的一个水滴。可想而知，原子核是一种非常之小、十分神秘的微粒。得益于科学的不断进步，人类对微观世界的认知能力不断发展，今天我们就一起来认识原子核，探一探原子核的组成。

【提问】原子核是否可再分，它是由那些更小的微粒构成的？

【学生】回答：原子核可再分，由质子和种子组成。

【过渡】是的，我们都已经知道原子核由质子和中子构成，然而发现这一事实的科学探索之路却走得格外艰辛。

【新课教学】

本节课我们来学习新的一章：原子核。本章主要介绍了核物理的一些初步知识，核物理研究的是原子核的组成及其变化规律，是微观世界的现象。让我们走进微观世界，一起探索其中的奥秘！

人类认识原子核的复杂结构和它的变化规律，是从发现天然放射现象开始的。

【投影】展示居里夫妇、卢瑟福、查德威克等人的照片。

【讲述】1896年，法国物理学家贝克勒尔发现，铀和含铀的矿物能够发出看不见的射线，这种射线可以穿透黑纸使照相底片感光。

【故事】法国物理学家贝可勒尔对荧光研究了多年，他决定研究荧光与X射线的关系。1896年初，他选择了在日光照晒时能发出荧光的铀盐一硫酸钾铀酰做实验材料。他用黑纸把照相底片包住，放到这种铀盐的下面，在阳光下曝晒了几个小时。底片显影后，发现了铀盐在底片上的黑色轮廓，表示底片已经感“光”。阳光是不能透过黑纸的，贝可勒尔认为，这种铀盐受到阳光照射后除了能够发出可见的荧光外，还能发射X射线，是X射线透过黑纸使底片感光。

再次准备实验的时候遇到了几个阴天，贝可勒尔只好把准备好的铀盐和包好的底片一起放进了抽屉。几天以后，贝可勒尔在检查底片时意外发现底片又已经感光。这个事实使贝可勒尔认为铀盐本身能够发射一种神秘的射线，正是这种射线导致了底片感光。1896年3 月2日，他在法国科学院例会上公布了这一发现。居里和居里夫人在贝克勒尔的建议下进行了深入研究，居里夫妇和贝克勒尔由于对放射性的研究而一起获得1903年的诺贝尔物理学奖. 居里夫妇之后继续深入研究，又发现了发射性更强的新元素。为了纪念她的祖国波兰而命名为钋（Po），另一种命名为镭（Ra）。居里夫人在1911年又因镭和钋的发现而获得了诺贝尔化学奖。可能是由于长期受到射线的照射，居里夫人死于白血病！

【板书】一、天然放射性现象

【PPT】1.放射性和放射性元素: 1896年，法国物理学家贝克勒尔发现，铀和含铀的矿物能够发出看不见的射线，这种射线可以穿透黑纸使照相底片感光，物质发射射线的性质称为放射性．具有发射性的元素称为放射性元素．

2.天然放射性现象: 元素这种自发的放出射线的现象叫做天然放射现象。

【视频】天然放射现象微课。

【故事】在几百年前，有个老人捡到一块石头，晚上能照亮房间好似夜明珠，他以为是宝，怕丢了一刻不离身，一段时间后开始生病，死前传给他的儿子“我也没什么家产给你，只有这个宝贝夜明珠”，他儿子接触一段时间后也开始生病，开始怀疑这个宝贝...... 【学生】学生起哄，给他孙子吗？

【教师】没有！你知道这个发光的是什么？

【学生】放射性物体。有部分放射性物体能发光。

【教师】放射性不是少数几种元素才有的，原子序数大于或等于83的所有

元素，都能自发的放出射线，原子序数小于83的元素，有的也具有放射性。请思考：射线到底是什么？

【板书】二、射线的本质

把放射源放入由铅做成的容器中，射线只能从容器的小孔射出，成为细细的一束。在射线经过的空间施加磁场，发现射线如图所示： 【思考与讨论】

①你观察到了什么现象？为什么会有这样的现象？

②如果射线，射线都是带电粒子流的话，根据右图判断，它们分别带什么电荷。

③如果不用磁场判断，还可以用什么方法判断三种射线的带电性质？

【学生讨论】回答问题以及设计实验方案。

①射线分成三束，射线在磁场中发生偏转，是受到力的作用。这个力是洛伦兹力，说明其中的两束射线是带电粒子。

②根据左手定则，可以判断射线是正电荷，射线是负电荷。

③带电粒子在电场中要受电场力作用，可以加一偏转电场，也能判断三种射线的带电性质，如右图。

【点评】给出实验现象，设置问题情境，引导学生自己得出结论。

【结论】培养学生的观察、分析、探究的能力及学生合作式学习的能力,用多种方案解决一个问题有利于培养学生的扩散性思维。

【教师】我们已经研究了这三种射线的带电性质，那么这些射线还有哪些性质呢？请同学们阅读课文后填写表格。

【阅读】学生看书，进行总结。

【视频】射线的本质微课。

【点评】培养学生自学，总结的能力。

①实验发现：元素具有放射性是由原子核本身的因素决定的，跟原子所处的物理或化学状态无关。不管该元素是以单质的形式存在，还是和其他元素形成化合物，或者对它施加压力，或者升高它的温度，它都具有放射性。

②三种射线都是高速运动的粒子，能量很高，都来自于原子核内部，这也使我们认识到原子核蕴藏有巨大的核能，原子核内也有其复杂的结构。

【讲述】卢瑟福最早致力于这方而的研究。1919年，他在用α粒子(即氦原子)轰击氮原子核时，发现可产生出一种新的、射程很长、质量更小的粒子，并发现它带有一个单位的正电荷，推测其数目应与电子数相同，卢瑟福把他发现的这种粒子命名为“质子”。若用α粒子去轰击其他元素的原子核，也都产生类似的转变，并产生质子，说明质子是构成原子核的一种更小的微粒。

【板书】三．原子核的组成

【视频】原子核的组成微课。

【提问】质子发现后，一些科学家经过测量，发现氢原子的原子核的质量约为质子的2倍，这说明了什么呢？

【学生】可能回答：说明原子核中除了质子还有别的微粒存在。

【讲述】1920年，卢瑟福提出了原子核中可能存在一种中性粒子的预言:“在某些条件下，一个电子有可能更紧密地与氢核(质子)相结合，从而形成一个中性偶极子。”但在较长时间内无法测定其存在。

1930年，德国科学家玻特和贝克用α粒子轰击铍核的实验时，发现并未发射出质子，而放出了一种新的射线，这种射线几乎不能使气体电离，在电场和磁场中也不发生偏转。

1932年，经过一系列的实验，查德威克证实了玻特和贝克发现的射线就是中子流，他也因此成为“中子之父”，并因此获得1935年诺贝尔物理奖。

【小结】学生看书，然后总结。

1.质子：卢瑟福用粒子轰击氮核，发现质子。

2.中子：查德威克发现中子。发现原因：如果原子核中只有质子，那么原子核的质量与电荷量之比应等于质子的质量与电荷量之比，但实际却是，绝大多数情况是前者的比值大些，卢瑟福猜想核内还有另一种粒子。

mp1.67262311027kg3.质子带正电荷，电荷量与一个电子所带电荷量相等，。

27m1.674928610kg。

n中子(nucleon)不带电，4.数据显示：质子和中子的质量十分接近，统称为核子，组成原子核。

【点评】加强学生对书本知识的理解能力，以及语言概括能力。

【教师】提问：

1.原子核的电荷数是不是电荷量？

2.原子荷的质量数是不是质量？

【学生】回答并小结

1.原子核的电荷数=质子数=核外电子数=原子序数

2.原子核的质量数=核子数=质子数+中子数

3. 符号X表示原子核，X：元素符号；A：核的质量数；Z：核电荷数

AZ

【练习】一种铀原子核的质量数是235，问：它的核子数，质子数和中子数分别是多少？

【学生】核子数是235，质子数是92，中子数是143。

【点评】学生回答调动他们学习的积极性。

【过渡】历史的发展，的确让我们对微观结构的认识不断加深。同时，我们也将这种认识运用在生产生活中。

【事实讲述】考古专家利用14C推断古物年龄的图片和文字。我们把具有一定质子数和中子数的一种原子称作核素，我们把质子数相同，质量数不同的核素互称为同位素。因此，12C、13C、14C互为同位素，氕、氘、氚互为同位素。

【板书】四．同位素(isotope) 1.定义：具有相同质子数而中子数不同的原子，在元素周期表中处于同一位231214H,H,HC,1166C。

置，因而互称同位素。氢的同位素，碳的同位素112.性质：原子核的质子数决定了核外电子数目，也决定了电子在核外的分布情况，进而决定了这种元素的化学性质，因而同种元素的同位素具有相同的化学性质。

【同位素的应用】

1、医学中于显影、诊断、治疗、消毒等；

2、农业上的辐射育种技术，提高了农产品的质量和数量；

143、624、1C的放射性被应用于考古断代，示踪原子；

H 31H是制造氢弹的材料；

【巩固练习】

1、

④

⑥、

②

⑧、

③

⑤

⑦

上述的粒子中元素有3种，其中互为同位素的有①_____________________________________

2、氢有三种同位素，分别是氕 、氘 、氚 ，则（ ）

A、它们的质子数相等

B、它们的核外电子数相等

C、它们的核子数相等

D、它们的化学性质、物理性质均相同

答案：AB 【设计意图】例题巩固同时检验教学效果，学生主体地位的体验性原则，进一步理解同位素的概念并解决相关问题。

【课后总结】

本节课教材内容包括：原子核由质子和中子构成，质子、中子的质量、相对质量和电荷量，指出原子的质量数=质子数+中子数，以及他们的表示方式，展示人类对微观世界认识的不断深入。通过H和C的例子，说明同位素的概念。

历史的车轮不断向前，科学在不断进步，人类越来越善于发现科学、应用科学。达到浩瀚宇宙，小到原子，质子甚至更小的夸克，目前谁也不知道夸克是否

能够再分，但历史终有一天会告诉我们答案，而这就需要未来的科学家们，需要在座的各位共同去奋斗。

【课后作业】

1．认真阅读课后的“科学足迹”。完成问题与练习。

2．探究活动：射线的来源：原子核内没有电子，射线如何而来？

【板书设计】

19.1 原子核的组成

一、天然放射现象及其规律

二、三种射线的性质

三、原子核的组成

四、同位素

七、教学反思

本节课开始利用新旧知识的联系创设问题情境，为新课应用做铺垫。后来联系社会生活，创设问题情境。中间多处利用多媒体创设情境并以语言描述情境，培养学生思维和语言组织表达能力。教学效果很好。

这节课由天然放射现象开始，揭示了原子核是可分的。放射性元素放出的三种射线只可能从原子核里放出来的，从而引起人们去探索原子核的奥妙，揭开了核物理学的第一页。核物理是微观世界的现象，不像宏观世界那样看得见，摸得着，研究起来也就更抽象。本节内容展示物理学发展史上的有关事实，是对学生进行辨证唯物主义思想教育的好素材。通过本节的学习，要使学生能对核物理的相关实验基础和研究问题的思路，方法有所体会，了解人类是怎样认识微观世界的。