1　原子核的组成全国优秀课堂实录

第19章原子核

第1节《原子核的组成》教学设计

一、学习内容分析

本课内容的组成和在模块学习中地位和作用

1、本课内容的组成成分

(1)天然放射现象的发现及概念认知

(2)三种射线的认识及区别，用磁场区分三种射线

(3)认识原子核由质子和中子构成，通过拓展视野“夸克的发现”，展示人类对微观世界认识的不断深入。通过H和C的例子，说明核素和同位素的概念。通过科学足迹“天然放射现象的发现”，体现物理与生产、生活的紧密联系。

2、在模块学习中的地位与作用

原子核是组成原子结构的重要微粒，学习原子核的组成，对认识原子结构以及其他微观粒子具有重要意义。本节内容属于人教版选修3-5第19章《原子核》第一节原子核的组成，相关内容在初中物理及高中化学中已有涉及，本节内容的学习，起到承上启下的作用。通过本节内容的学习，有助于学生更系统的认识原子核的微观组成，理解核素和同位素的概念，为继续学习打下基础。

3、教学重点：质子、中子、电子的质量、相对质量和电荷量，质子数、中子数和相对原子质量的关系，原子组成的表示

4、教学难点：知道三种射线的本质及区别，如何利用磁场区分

二、学习者分析

学生已有的知识水平和能力基础

（1）已经了解了原子由原子核和电子构成，知道原子核由质子和中子构成。

（2）知道同位素的概念，认识常见同位素及符号与元素的区别。

学生学习本课内容时可能遇到的困难和问题

（1）可能会无法快速掌握原子组成的表达方式。

（2）可能会无法理解元素和同位素、核素之间的关系。

三、教学目标：

1.知识与技能

（1）了解天然放射现象的发现史及概念

（2）知道射线的种类与区别

（3）能说出原子核的微观结构，知道质子、中子、电子的相对质量和电量。

（4）知道原子的质量数=质子数+中子数。

（5）能够说明核素和同位素的概念及其关系。

2.过程与方法

（1）通过质子数、中子数和质量数之间的关系，学会归纳的方法。

（2）能够灵活运用模型的方法解决物理问题。

3.情感、态度与价值观

（1）通过对原子核结构的认识，关注人类探索微观世界的新进展。

（2）体会物理的进步对人类社会的影响，培养学习化学的积极性。

四、教学准备：课件、教材、

五、教学过程

（一）情境激学，导入新课

【导入】回想初中及高中物理电学中关于物体带电的学习，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根棒棒糖。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。播放一段有关于原子弹爆炸的视频，里面涉及到天然放射性、原子核的组成等相关知识。今天我们就来学习第19章第一节原子核的组成。

【过渡】现今，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。

（二）新课教学

1、天然放射现象

【物理史话，引发思考】

【投影】展示居里夫妇、卢瑟福、查德威克等人的照片。

【讲述】展示居里夫妇、卢瑟福、查德威克等伟大的科学家们都做出了巨大的贡献。

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。

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。

居里和居里夫人在贝克勒尔的建议下，对铀和铀的各种矿石进行了深入研究，又发现了发射性更强的新元素。其中一种，为了纪念她的祖国波兰而命名为钋（Po），另一种命名为镭（Ra）。

学生一边听，一边看图片。展示物理学发展史上的有关事实，树立学生对科学研究的正确态度

学生自学后教师点讲：（1）物质发射射线的性质称为放射性(radioactivity)。元素这种自发的放出射线的现象叫做天然放射现象．具有放射性的元素称为放射性元素．

（2）放射性不是少数几种元素才有的，研究发现，原子序数大于82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．

放射性元素自发地发出射线的现象，叫做天然放射现象。

2、射线到底是什么

教师：那这些射线到底是什么呢？这就激发着人们去寻求答案：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：（投影）

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，根据图判断，他们分别带什么电荷。

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？

学生分组讨论，回答问题以及实验方案。

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，培养学生的观察，分析，探究的能力。培养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名称

α

β

γ

成分

氦核(

) 高速电子流

高能电磁波或光子流(中性) 速度（与光速对比）

接近光速的99%

光速

贯穿能力

最弱（很弱）一张纸就可以全部把它挡住，或空气中只能前进几厘米。

电离能力

最强

较强，能穿透普通的纸张，也能穿透较强

几毫米厚的铝板。

最强，能穿透几厘米厚的铅板和几十厘米厚的混凝土。

最弱

写表格。学生看书，进行总结。

点评：培养学生自学，总结的能力。学生对照表格，理解书本知识。可以让学生更好的掌握规律性质。

教师：（帮助小结）

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。

3．原子核的组成

教师提问：

①质子：由谁发现的？怎样发现的？②中子：发现的原因是什么？是由谁发现的？

如果你是科学家，你能从哪些可能的实验结果推断出原子核中存在更小的微粒？

学生：(可能回答)一种原子核通过某种作用生成了另一种原子核。或其他回答

【过渡】同学们都相当有想法，那么科学家们是怎么来做的呢？

学生看书，然后回答问题

①卢瑟福最早致力于这方面的研究。1919年，他在用α粒子(即氦原子)轰击氮原子核时，发现可打出一种新的、射程很长、质量更小的粒子，该粒子在电场和磁场中会偏转，测出其电量和质量，原来它是氢原子核，发现质子。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。

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？当时的科学家们跟同学们的想法是一样的，他们推断原子核内还应有质量与质子差不多的中性粒子。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。

②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。

【讲述】同学们非常的聪明，

【提问】根据上述材料，你可得出中子质量、电性有何特点? 【学生】可能回答：原子核的质量数约为质子数的2倍，中子质量应与质子差不多。质子带一个正电荷，中子不带电。

【讲述】整个原子不带电，说明质子和电子的带电量相等，电性相反，因此质子数等于核外电子数，中子不带电。核外电子的质量仅占原子总重量的极少部分，而质子与中子的质量相近。

3. 问题解决，归纳总结

【提问】请同学们思考并尝试归纳质子数、中子数和质量数之间的关系。

【学生】独立思考后交流答案

【过渡】我们可以用原子结构示意图来表示原子，那么我们怎么来表示原子中质子数等相关信息呢？

①质子(proton)带正电荷，电荷量与一个电子所带电荷量相等，mp＝1.6726231×10-27kg 中子(nucleon)不带电，mn＝1.6749286×10-27kg ②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：

③原子核的电荷数是不是电荷量？

④原子荷的质量数是不是质量？

学生看书，然后回答问题：

③不是，原子核所带的电荷量总是质子电荷的整数倍，那这个倍数就叫做原子核的电荷数。

④原子核的质量几乎等于单个核子质量的整数倍，那这个倍数叫做原子核的质量数。

点评：加强学生对书本知识的理解能力，以及语言概括能力。

小结：

③原子核的电荷数=质子数=核外电子数=原子序数

④原子核的质量数=核子数=质子数+中子数

⑤符号

表示原子核，X：元素符号；A：核的质量数；Z：核电荷数：

教师：给出思考与讨论题。

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？

学生回答：核子数是235，质子数是92，中子数是143。请阅读教材回答：U238、He的原子组成

点评：学生回答调动他们学习的积极性。

【讲述】我们用X表示元素符号，Z表示原子的质子数，A表示原子的质量数:

，中子数为A-Z。

【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。

14展示考古专家利用C推断古物年龄的图片和文字。

碳14是碳元素的一种具放射性的同位素，于1940年2月27日有加州大学伯克利分校放射性实验室的马丁·卡门和萨姆·鲁本首被发现。它是透过宇宙射线撞击空气中的氮原子所产生。碳-14原子核有6个质子和8个中子组成。其半衰期约为5,730±40年，衰变方式为β衰变，碳14原子转变为氮-14原子。由于在有机材料中含有碳-14,因此根据它可以确定考古学，地质学和水文地质学样本的大致年代。

在地球上有99%的碳以碳12的形式存在，有大约1%的碳以碳-13的形式存在，只有兆分之一（0.0000000001%）是碳-14，存在于大气中。（摘自百度百科）

【讲述】我们把具有一定质子数和中子数的一种原子称作核素，我们可以知道，核素首先应该是一种121314原子，且质子数和种子数一定。这里提到了C元素的三种形式：C、C、C，就是三种核素，再比如氢的三种核素氕、氘、氚。

121314我们把质子数相同，质量数不同的核素互称为同位素。因此，C、C、C互为同位素，氕、氘、氚互为同位素

【总结】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在分，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。

六、板书设计(略)