第三单元　人类对原子结构的认识教案设计（一等奖）

人类对原子结构的认识

一．教学目标

知识与技能：

1．了解原子是由原子核和核外电子构成，绝大多数原子的原子核是由质子和中子构成的。能根据原子组成符号判断原子的构成等概念。

2．了解钠、镁、氧、氯等常见元素原子的核外电子分层排布的情况，知道这类原子在化学反应过程中常通过电子得失使最外层达到8电子或2电子稳定结构的事实。

3．通过氧化镁的形成反应初步了解镁跟氧气发生化学反应的本质。

情感与态度：

1．通过汤姆生原子结构模型、卢瑟福原子结构模型等的学习，体验科学实验、科学思维对创造性工作的重要作用。

2．通过从道尔顿原子结构模型到量子力学原子模型等原子结构模型演变的这习，了解科学家探索原子结构的艰难过程。

二．教学过程

[引入]展示自然界各种物质的图片→物质世界纷繁复杂→物质由基本微粒组成，引出“今天我们来学习化学变化中最小的微粒——原子。”

[讲解]（简讲）2500年前德谟克利特的“万物是由大量的不可分割的微粒构成”。

[学生活动：阅读加深理解]，简单介绍质量守恒定律和定比定律。

[讲解]

道尔顿的“实心球模型”，简单介绍质量守恒定律和定比定律，通过原子真实影像证明原子确实存在。道尔顿的理论在为当时的一些化学定律得到了统一的解释，并以该理论为指导，对43种元素所行成的2000多物质进行分析，（用现代的眼光来看，他的大部分元素的数据是正确的）。以此为基础，奠定了后期元素周期表发现的基础。由于原子是由眼所不能见，且当时也无先进的显微镜，一部分人认为道尔顿的原子模型是虚假的，直到爱因斯坦证实了院子的客观存在。

[提问]那么原子是否是不可再分的球体呢？

[过渡]

科学前进的脚步是不会停止的，汤姆生经过11年的研究，对原子的认识又有了新的发现。1897 年汤姆生在一个长形的真空玻璃管中放上电极，并用金属档板档住从阴极射出的射线，只让部分粒子流从中间的细缝通过，这样得到一条细长的粒子流。今天，我们来重现一下汤姆生当年的实验所产生的几个现象

[现象+结论]学生根据现象来分析

发现现象

得出结论

1 金属原子在阴极发出了一种射线粒子，该粒子带负点，称

该粒子向正极偏转

为电子

2 电荷/质量的比值很大（与氢离子比）

电子的质量很小

3 不管用何种材料进行实验，均有该粒子原子内均有电子

（电子）发射

[学生总结]汤姆生原子模型：原子内有带负电荷的很小的微粒（电子），电子分布在原子内，剩余部分带正电荷。原子可分，电子均匀分布在原子中。

[过渡]英国科学家卢瑟福非常迷恋放射性物质，尤其是镭。1903年，卢瑟福在研究时发现镭能放射出异常强烈的射线。该射线是一种带正电荷的微粒，命名其为α射线。1909 年卢瑟福进行了用一束

α粒子轰击金箔的实验。同学们猜想下，可能会有什么现象？

[学生猜想]α粒子会反弹。

[老师点评]对，卢瑟福当年也是这么猜想的额，他认为是这样的（动画演示）。那么我们来演示一下α散

射实验。

[动画模拟]有关α散射实验动画模拟实验结果

[提问]根据α散射实验的实验现象，你对原子模型又有了什么新的认识？

[讲解]

实验现象

结论

1 α粒子“几乎全部”穿过了金箔

原子内绝大多数地方是空的

2 极少数α粒子被反弹（大概800个中有1极小的一本分（称为“核”），集中

个）

了所有的质量和正电荷

[提问]请根据刚才的视频以及我们队实验现象的分析，请你总结一下，如果你是卢瑟福，你觉得原子应该具有一个这样的模型

[学生总结]原子是由原子核和核外电子构成的，核外电子带负电，原子核带正电。原子所有的质量几乎都聚集在原子核上。

[总结]你和卢瑟福的推断是一样的，卢瑟福根据实验事实并且不断的验证，终于在1911年提出了他的原子结构模型：带正电的原子核很小，但质量很大，电子不是均匀分布在原子上的，而是分布在原子核外。

[讲解]

玻尔的原子结构模。根据当时的科学发展程度和经验：认为电子应该是在核外运转的。但是在高速运转的电子最终会因能量降低而陨落，那么电子到底是如何运转的呢？卢瑟福的学生玻尔将更先进的量子理论运用到原子结构模型中国。他大胆的假设：电子在核外是分层排布的，各电子在各自的轨道上高速运转。目前我们常用的原子模型就是玻尔所研究的原子模型。

[过渡]回顾了历史，那如何应用这些成果，如何把原子核外电子的排布与元素的宏观性质联系起来呢？为了更形象更简单的表示原子的结构，我们用原子结构示意图来表示原子的结构。

[投影]Ne、Ar、Kr、O、Mg、Cl原子核外电子排布。

[学生练习]请根据以上原子结构，画出其原子结构示意图。

[提问]请根据以上的原子结构示意图，请你你分析一下，每个电子层能容纳的电子的数目

[学生回答]第一层最多能容纳2个电子，第二层最多能容纳8个电子，第三层最多能容纳8个电子。

[提问]我们称He、Ne、Ar为惰性气体，即拥有非常稳定的化学性。请观察He、Ne、Ar这三种原子的原子结构示意图，你能否从原子结构的角度来分析一下，他们的化学性质为什么稳定？

[学生回答]这三种原子的最外层电子已经达到了最大数目，也就是“饱和状态”，即稳定状态。

[讲解]

其他的原子最外层未达到8电子稳定结构的原子，从结构的角度来分析，他们的化学性质是不稳定的，即活泼的，如Mg和O。

[实验演示]

镁条在氧气中燃烧

[提问]

在宏观上，我们看见了两者反应发出耀眼的白光，生成了白色的MgO。那么微观上呢，氧原子和美元自之间发生了怎样的变化？

[演示]MgO的形成动画。

[学生活动]：强化理解，形成“8电子稳定结构”理念

[教师提问]：对于本身不稳定的原子，它们在化学变化中又是通过什么方式来使自身达到稳定结构的呢？

[学生回答]在化学变化中，原子之间通过得失电子形成了稳定的结构。

2元素

Na Mg O Cl 化合价

-1 原子最外层电子数

2 6

得到或失去的电子数

[教师提问]在化学变化中原子之间通过得失电子来达到稳定结构，那么得失电子的数目与原子的结构之间有的关系呢？请你完成下表并得出结论。

[学生总结回答]原子失去电子，呈现正价态，正价=失去电子数=最外层电子数

原子得到电子，呈现负价态，负价=得到电子数=最外层电子数-8 [提问总结]在本节课上，我们学习了哪些知识？

[学生总结回答，不足的由其他学生补充完善]1、原子结构模型的演变；2、河外电子的排布规律；3、最外层电子数与化合价的关系

[过渡]那我们队今天所学习的内容来进行一下课堂小测

[练习1]、请将科学家与其发现连接起来

道尔顿 带核原子结构模型

汤姆生 近代原子学说，原子是一个实心的小球

卢瑟福 “葡萄干面包式”原子结构模型

玻 尔 轨道原子结构模型

[练习2]、用下面的结构示意图的字母填空：

（1）属于金属原子的是_______________; （2）属于非金属原子的是_____________; （3）属于离子结构示意图的是_________; （4）具有稳定结构的是_______________。

[总结]其实在玻尔的理论中也存在着很大的局限性，无法解释更多更复杂的精细结构，也无法解释多电子原子的光谱，所以后来科学家又在偶尔理论的基础上，研究原子的量子力学模型。纵观整个原子模型结构的研究过程，科学家从实验发现→模型假设→实验验证，形成比较完善模型。但是科学和历史的脚步是不会停止的，每一次的科学探究创新总能解决很多的问题，但同时又继续会有新问题的出现，需要我们不断的探究和完善科学。可能下一个新的发现，是由我们在座的各位来探索发现的。

三．板书设计

人类对原子结构的认识

一．原子结构模型的演变

古希腊哲学家：猜想

道尔顿：实验验证实心小球

汤姆生：发现电子

卢瑟福：原子带核模型

玻尔：核外电子分层排布

二．原子结构示意图

三．核外电子排布规律，化合价与核外电子排布关系：

原子失去电子，呈现正价态，正价=失去电子数=最外层电子数

原子得到电子，呈现负价态，负价=得到电子数=最外层电子数-8