课题研究教案2

18.2原子的核式结构模型--教学设计案例

云南省怒江州兰坪县第一中学

胡杰圣

1.教学目标

(1)了解α粒子散射实验原理和实验现象。

(2)知道卢瑟福的原子核式结构的主要内容。

(3)知道原子和原子核的大小数量级，原子核的电荷数。

(4)领会卢瑟福提出原子核式结构的实验和思维过程，培养学生抽象思维的能力和想象力。

2.教学重点

α粒子散射实验和原子核式结构的内容

3.教学难点

人类研究微观世界的方法

4. 教具：实物投影仪，多媒体电脑及相关课件。

5. 教学过程

(1)导入新课

问题1：

电子的发现有何重要意义？

教师讲述：①分子由原子组成，因化学反应中原子的种类和数目不变，使人们认为原子是组成物质的最小微粒，是不能分割的。到19世纪末，人们还认为原子是组成物质的最小微粒。

②1897年汤姆孙发现了电子，后来在光电效应和X射线使气体电离等实验中，都从物质的原子中打出了电子，因而否定了原子不可分的结论。那么原子结构是什么样呢？今天我们来

学习原子结构模型。

［板书］第二节原子的核式结构模型

（2）进行新课

教师讲述：物理学研究中常常提出各种模型。由现象提出模型；用数学描述模型,用实验检验模型。特别是原子，用肉眼看不见，.必须建立一个模型来研究它的内部结构。发现电子后，科学家们提出了许多原子棋型，最有影响的模型之一是：汤姆孙的原子模型。

用课件展示汤姆孙原子模型，简介这种模型。（学生看教科书）

问题2：

汤姆孙的“枣糕模型”对吗？你能用电学知识回答这个问题吗？同学们在初中学过原子是由什么组成的？

教师讲述：原子很小，_无法直接观察它的内部结构？你想知道用什么方法来认识原子里有一个核？这个核的大小如何呢？本节课将给同学们介绍怎样用髙能粒子碰撞原子来研究原子的结构：结合实验规律，通过推理、分析认识原子的结构。

［板书］

一、α粒子散射实验

问题3：

α粒子散射实验是什么?为什么汤姆孙模型被否定？新的原子模型是怎样的？新

的模型提出的主要思想是什么？

［板书］1.实验装置

［用多媒体课件展示

α粒子散射实验示意图

钋：放在有孔的铅盒中，放射出高能的α粒子，带正电，质量为电子的7300倍

金箱：厚度极小，可至1 微米（金原子质量大，且易延展成很薄的箔，金箔虽然薄，但仍有几千层原子

放大镜：.能围绕金箱在水平面内转动。

荧光屏，荧光屏装在放大镜上，粒子打在屏上，发出闪光

全部设备装在真空中。

［板书］2实验步骤

①补放出的α粒子从铅盒的小孔射出，形成很细的一束射线，射到荥光屏上产生闪光，通过放大镜观察，偏离正对位置无闪光。. ②放上金箔，观察α粒子穿过金箔打到荧光屏上所发的闪光,正对位置可观察到大量的闪光点。

③转动放大镜，在不同偏转角处，可看到少数闪光点。

［板书］

3.实验结果（看教科书后以及PPT课件，总结）: ①绝大多数α粒子穿过金箔后基本土把沿原来方向前进。

②少数α粒子发生了较大的偏转。

（散射的α粒子的数目随着θ角的增大很快地减少，有少数α粒子偏转角θ超过900，有的甚至几乎达到1800，好像是被金箔弹了回来）丨

［板书］4.实验结果引起的思考

卢瑟福接到实验报告感到震惊，卢瑟福回忆当时的情景说：“这件就好像你用炮弹射向-层薄纸，但炮弹却被弹了回来，……，’他经过认真思考，细心研究，否定了他的导师汤姆孙的原子模型，建立了新的原子模型

②请大家结合以下问题讨论：

汤姆孙的原子模型被否定的原因

1.α粒子射入金箔时难免会与电子碰撞，试估计这种碰撞对α粒子速度影响的大小？（α粒子的质量约是电子质量的7300倍）

2.按照汤姆孙的原子模型，正电荷均匀的分布在整个原子球体内，请分析：α粒子穿过金箔受到电荷的作用后，沿哪些方向前进的可能性较大，最不可能沿哪些方向前进？

（学生阅读课文，讨论以上问题）

据汤姆孙的原子模型α粒子只能发生小角度的偏转，但实验中α粒子发生了大角度的偏转，汤姆孙的原子模型被否定了。

α粒子散射实验结论的分析：

1、绝大多数α 粒子穿过金箔后仍沿原来方向前进

2、少数α 粒子发生了较大的偏转

3、极少数α粒子的偏转超过90°

4、有的甚至几乎达到180 °

第一条现象说明，原子中绝大部分是空的；

第二、三现象可看出，α 粒子受到较大的库仑力作用；

第四条现象可看出，α粒子在原子中碰到了比他质量大的多的东西

（请根据结果的分析动动你们手中的笔，展开你们的想象力试着画出你所认为的原子结构模型）

卢瑟福认为：带正电物质集中在很小的核内，它的质量几乎是原子的全部质量。

电子会不会静止在带正电物质的外围呢？它在原子内部又是怎样运动的呢?根据牛顿第二

定律，电子只有绕核旋转才不致被吸引到核中去。由此，卢瑟福建立了新的原子结构模型。

［板书］二、原子的核式结构模型

在原子的中心有一个很小的核，叫做原子核．

原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里．

带负电的电子在核外空间绕着核运动．

卢瑟福原子的核式结构模型再分析α粒子散射实验现象。

简要介绍卢瑟福原子的核式结构模型的建立过程。

问题4：原子核带多少正电荷？原子有多大？原子核有多大？

［板书］

三、原子核的电荷与尺度

让学生阅读教科书后知道：

（1）原子显电中性，原子核带正电荷数等于核外电子数；由化学知识可知，原子核带正电荷数等于原子序教；原子核由质子和中子组成（今后要学习）；原子核带正电荷数等于核中质子数。

（2）原子的半径约为10-10米、原子核半径约是10-15米，原子核的体积只占原子的体积的万亿分之一。

课堂小结: 1 、汤姆孙测比荷的实验分析了电子→汤姆孙原子模型→卢瑟福α粒子散射实验

→卢瑟福原子结构模型

2、原子核的电荷数=电子数=原子序数

=质子数

原子核半径数量级10-15m,原子半径数最级10-10m 巩固提高

1、在α粒子散射实验中，使少数α粒子发生大角度偏转的作用力是原子核对α粒子的（

）

A、万有引力

B、库仑力

C、磁场力

D、弹力

2、在α粒子散射实验中，如果一个α粒子跟金箔中的电子相碰，那么（

）

A．α粒子发生大角度偏转

B．α粒子不发生明显偏转

C．α粒子被弹回

D．以上都不对

3、否定汤姆孙原子模型的实验及其现象是（

）

A．在α粒子散射实验中，绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进

B．在α粒子散射实验中，有少数α粒子发生了大角度偏转，有的偏转角度甚至大于90°

C．在α粒子散射实验中，个别α粒子的偏转角甚至达到180°

D．阴极射线可在磁场或电场中偏转

4、当α粒子被重核散射时，如图所示的运动轨迹哪些是不可能存在的是（

）

课后作业：

P53:1、

4、

5做在作业本上

教学设计说明：

（1）这部分知识基本属于定性介绍，所以教学中，要精心设计一些问题，并通过多媒体课件手段，激起学生的学习兴趣和求知欲，不仅重视结论，

而且注重过程，本节紧紧围绕原子结抅“如何发现”这条主线进行教学以发展学生的思维，课堂以学生为主体，教师为主导。

(2)本节教学中始终以实验为基础，通过宏观现象来研究微观结构，通过用课件模拟α粒子散射实验，在教学中突出问题提出的实验基础和研究问题的方法和过程。

通过学习，使学生了解到人类是怎样在实验与理论的相互推动下不断加深对原子结构的认识的，教学中应重视辩证唯物主义观点和科学的思想方法的教育。

⑶在教学方法上，用教师提出问题，学生阅读、讨论以及教师启发、点拨，引导学生得出结论相结合的方法，培养学生的阅读能力，分析维理能力。