第三单元　人类对原子结构的认识课程导入及其完整教案

苏教版高一年级化学《人类对原子结构的认识》的教案

一、

教学设计思路

本块内容教学设计要求教师能创设合适的教学情境, 通过恰当的设计和引导, 在解决目前所遇到的问题中拉近学生与科学家的距离, 从而使得学生能尝试沿着科学家发现的足迹去体验发现的过程。创设一定的情境让学生了解研究的历史背景,对要研究的问题产生兴趣。给学生展示历史上科学家做过的实验, 让学生获得与当年研究同一问题的科学家获得相同的材料和信息, 引导发现和思考同样的问题, 让学生尝试问题的解决, 体验科学家的思路历程。通过讨论, 作出推测或结论。在此过程中, 学生体验了科学家的思维活动, 在获得相应的知识的同时, 对于科学、科学家会有更深刻的认识, 这对他们理解科学本质, 提高科学素养,有重要意义。另外通过对初中已学知识的回顾，让学生从已学的知识在教师的引导下逐渐深化到高中所要求的新知识，然后给出记忆方法，在习题中巩固新知识。

二、

教学内容分析

1、《课程标准》、《学科教学指导意见》对本节教学内容的要求

《课程标准》的要求：初步认识物质微观结构，知道元素、核素的涵义，了解原子核外电子的排布。

《学科教学指导意见》的要求：①通过了解原子结构模型演变的历史，体验科学家探索原子结构的艰难过程，认识实验、假说、模型等科学方法对化学研究的作用。②了解部分典型元素原子的核外电子排布，并能用原子结构示意图来表示。知道活泼金属和非金属原子在化学反应过程中通过电子得失使最外层达到稳定结构的事实。通过氧化镁的形成了解镁与氧气反应的本质。

2、本课内容的组成成分及在模块学习中的地位与作用

（1）本课内容的组成成分

本节教材包括三部分内容：原子结构模型的演变，核外电子的排布和原子的构成。先介绍原子结构模型的演变历史，包括几种原子结构模型及其代表科学家并引出原子核外电子的排布，原子结构示意图，以氧化镁的形成过程为例介绍了化学反应的本质，归纳出得失电子的情况。然后是原子的构成，主要介绍原子核中各微粒之间的关系及质量数的概念和原子组成的表示形式，最后介绍了核素和同位素等的概念。

（2）

在模块学习中的地位和作用

本节内容选自苏教版必修一专题一的第三单元，经过前两单元的学习，学生已经认识到了化学世界的精彩纷呈，了解到研究物质的实验方法的多种多样。在此基础上，教材从“原子结构模型的演变”切入，引导学生了解人类探索原子结构的基本历程，让学生体会科学研究过程中的艰难曲折，再引入原子结构的基础知识，形成原子核外电子是分层排布的初步概念。这样的安排水到渠成地把学生带入化学的微观世界，并为专题《化学家眼中的物质世界》作了恰到好处的诠释。本节内容为在课堂教学中进行科学史的教育、情感态度和价值观的教育提供了便利，也为后续的专题学习打下基础。

教学重点：各种原子结构模型的发展演变，原子在化学反应过程中得失电

子达到稳定结构的过程，构成原子结构的各种粒子之间的关系以及核素、同位素的概念

教学难点：镁和氧气发生化学反应的本质，对构成原子的粒子间的关系及结构和性质关系的理解，元素、核素、同位素之间的关系及概念的区别。

三、

学习者分析

本节课的教学对象是高一的学生，他们通过初中化学的学习，已经有了对原子结构的认识，对几种常见的原子结构模型、核外电子排布和原子核的组成，同位素的概念等知识有了一定的了解，所以本单元的内容是在原有的知识的基础上的进一步拓展与加深。在前面的学习中学生已经逐步培养起了对化学学科的兴趣和认识，也了解到研究物质的方法是多种多样的，这些都为本节内容的学习奠定了基础，有利于师生更好的互动。但这时期的学生自主能力不足，自主阅读过程中可能还存在各种问题，而且对知识的归纳、整理和迁移能力尚还欠缺。这些需要教师善于引导，巧妙地设置问题引导学生自主阅读并与同学交流。同时也需要教师多创设情境，自主地总结规律。

四、

教学目标

1、

知识与技能

（1）知道原子结构演变的过程及其主要成就

（2）掌握钠、镁、铝、氧、氯等常见元素的原子核外电子排布的情况

（3）通过氧化镁的形成，初步了解镁和氧气发生化学反应的本质

（4）知道原子的构成，掌握质量数和元素符号的表示法，掌握构成原子的粒子之间的关系

（5）知道核素、同位素的概念

2、过程与方法

（1）通过学习原子结构模型的演变历史，认识实验、假说、模型等科学方法对化学研究的重要作用。

（2）以氢、氧、镁等为例，通过交流研讨，总结归纳，认识原子结构与物质发生化学变化的关系，并在解决实际问题的过程中强化对这种关系的认识。

（3）通过教师引导和创设情境，能够自主阅读资料，自主地跟同学交流，自主总结出规律。

3、情感态度与价值观

（1）从科学家探索物质构成的奥秘的史实中体会科学探究的过程和方法，养成对科学探索的热爱

（2）通过对原子结构模型演变过程的学习，了解科学家探索原子结构的艰辛，体验科学实验、科学思维对创造性工作的重要性。

（3）体验自主学习并获得知识的乐趣和成功感。

五、

教学用品

相关图片、资料和结合教学设计制作的多媒体课件

六、

教学过程

【情景设计】展示一根粉笔

【师】如果使用合适的工具，把粉笔不断地切割，最终将留下细小的微粒。该微粒还能否被切割呢？

【生】不能被切割

【师】该微粒即具有不可切割性。这就是2000多年前人类所思考的问题之一。其中古希腊的哲学家德谟克利特就把这种具有不可切割性的微粒称为原子。他曾提出：物质是由不可分割的微粒（即原子）构成的。

【师】其实原子大家都非常熟悉了。原子真的就是不能再分割了吗？现代意义上的原子又是什么呢？

【展示PPT图】晶体硅及用隧道扫描显微镜观测到的硅晶体表面

【师】事实上直到今天即使借助扫描隧道显微镜也无法观察到原子的内部结构，所以在人们认识原子结构的过程中，实验和假设以及模型起了很大的作用。

【引入新课】

人们对原子的认识和探索已经历了2500多年漫长的历史，那么，你们想不想知道：从古希腊到现代，科学家是怎样探索原子结构的？原子结构模型的演变经历了哪几个阶段？各阶段对原子结构的认识各有什么样的特点？

【教师引导】欲了解这些内容，请同学们首先自学教材内容26-27页。

【结合课件交流讨论】（师生一起）

（此时须注意进行课堂调控，以关注学生的学习兴趣及情感体验，控制时间在两分钟内）

（一）原子结构模型的演变

【学生阅读教材，试着总结】

⒈古希腊哲学家德谟克利特的古代原子学说。

⒉道尔顿的近代原子学说。19世纪初，英国科学家道尔顿提出近代原子学说，他认为物质由原子组成,原子不能被创造，也不能被毁灭，在化学变化中是不可再分割的实心球体。

【教师补充】这种观点换作现在更有趣的说法，在化学反应中原子既不会产生，也不会被消灭，他们只是被分开，再重新组合，你鼻尖上的某个碳原子可能正是亿万年前恐龙尾巴上的呢。

⒊汤姆生的“葡萄干面包式”原子结构模型。1897年，英国科学家汤姆生根据阴极射线实验发现了电子,认识到原子是由更小的微粒构成。于是他提出原子是一个平均分布着正电荷的粒子，其中镶嵌着许多电子，中和了正电荷，从而形成了中性的原子。

⒋卢瑟福的带核原子结构模型。1911年，英国物理学家卢瑟福根据α粒子散射现象认识到原子核带正电,并提出了原子结构的核式结构学说(原子是由原子核和核外电子构成)。

⒌玻尔的轨道原子结构模型。1913年丹麦物理学家玻尔提出，原子核外，电子在一系列稳定的轨道上运动。 【问】从原子结构模型的演变我们得到的启迪是什么？

（自由回答）

（二）原子核外电子排布

【师】通过对原子结构模型的探索，现在人们已经知道，原子是由原子核和核外电子构成。

【PPT展示：几种原子的核外电子排布】

【设问】从这几种原子的核外电子排布图，你能看出：核外电子的排布有何特征？比如：它们是挤在一起的吗？

【学生分析得出】核外电子是分层排布的

【师]】玻尔的轨道原子结构模型已经告诉我们了电子在一系列稳定的轨道上运动。所以核外电子是分层排布的。为了形象地表示原子的结构，人们就创造了“原子结构示意图”这种特殊的图形。

【简要介绍前18种元素的原子结构示意图】

【质疑设问】从稀有气体的核外电子排布，结合其化学活动性，你发现了什么？

【分析】像氦、氖、氩这些稀有气体元素，它们最外层都是8个电子（氦是2个）。人们认为最外层电子具有8个（只有一个电子层时有两个电子）的结构，属于稳定结构。化学上，结构决定性质，因而稀有气体元素由于核外电子排布达到稳定结构，很难与其他物质发生反应。

【问】氧、镁原子核外电子排布都没有达到稳定结构，它们是如何发生化学反应形成氧化镁的？

【学生活动】自由讨论课本28页得交流与讨论，完成课本29页的问题解决。

【教师活动】作适当的补充。

【整理归纳】

⒈原子核外电子是 排布的

⒉金属元素的原子最外层一般 个电子，在化学反应中易 电子形成与稀有气体原子电子层排布相同的阳离子（稳定结构）。

⒊非金属元素的原子最外层一般 个电子，在化学反应中易 电子形成与稀有气体原子电子层排布相同的阴离子（稳定结构）。

⒋化学反应中，原子核不发生变化，但原子的 发生变化，元素的化学性质主要决定于原子结构中的 。

（三）认识原子核

【提问】通过以上原子模型演变的学习，我们知道原子很小，但是原子还可以分为原子核和核外电子，那么原子核能否再分呢？它由哪些更小的微粒构成呢？

【生】原子核由带正电的质子和不带电的中子构成。

【师】大家阅读表1-7，质子、中子、电子的电性和电量怎样？比较三种粒子的质量大小、带电荷情况。什么是相对质量？

构成原子的微粒

电性和电量

负电荷 1.602×10-19 电子

原子核

质子

正电荷 1.602×10-19 中子

0

质量/kg 9.109×10-31 1.673×10-27 1.675×10-31 相对质量

1/1836 1.007 1.008 提示：相对质量是指微粒的质量与C-12质量的1/12相比较所得上网数值。

【师、生】归纳出构成原子的微粒

【师补充】1、质子和中子的质量近似相等，相比较而言电子的质量可以忽略不计。

2、质子和中子的相对质量约等于1。

（让同学填写课本上30页的问题与解决）

【得出结论】原子的质子数与中子数相加所得的整数和相对原子质量的整数部分近似相等。

【师】我们把原子的质量数和中子数的加和值称为该原子的质量数。

【练习】1、如果用X表示元素符号，Z表示原子的质子数，N表示中子数。请用AZX表示表中（问题解决）原子的组成。

2.总结得出原子的质子数、中子数、电子数及质量数之间的等式关系。答案：1、略

2、核电荷数=核内质子数=核外电子数=原子序数

质量数（A）=质子数（Z）+中子数（N）

【提问】

1 H、6C表示什么样的的原子，请问【回答】略

【分析】在上面的两个原子的分析中，我们发现不同的原子内部，质子数和中子数不一定相等，有的原子没有中子（质子数大于中子数），有的原子质子数等于中子数，有的原子质子数小于中子数。

我们把具有一定的质子数和一定的中子数的一种原子称为一种核素。例如1H就是一种核素，它的质子数是1，中子数是2. 3112AZX的含义是什么？

【设疑】同学们一定觉得奇怪，我们平时说的氢原子（没有中子）和1H是什么关系呢？请大家自己看教材找出答案。

【分析】像11 H、21 H、31H质子数相同而中子数不同的核素互称为同位素。

质子数相等，则一定属于同一种元素，然而同种元素，可能有质子数相等、中子数却不等的几种原子（核素），元素就是这些质子数相等的原子的总称。这些核素在周期表中占据同一位置所以互称为同位素。

【提问】目前已知的元素约有109种，请思考是否有109种原子？

【回答】因为元素存在同位素的原因，原子的数目远远多于109种。

【点评】同一种元素有不同的同位素，而不同的原子又构成各种不同的物质，由此形成丰富多彩的物质世界。

【教师总结】本节课我们主要用短短的时间追寻了科学家探索了2000多年原子结构模型的足迹，大家要从中学习他们科研的精神和方法；另外我们也学习了原子核外电子排布，原子核的结构，同位素和核素的概念，大家课下记得复习巩固。

3七、

形成性评价

教材33页的练习与实践

八、

板书设计

人类对原子结构的认识

1.

原子结构模型演变

2.

原子核外电子排布

（1）

原子结构示意图

（2）

原子核外电子排布的一般规律

3.

原子核的组成及其质量关系

（1）

原子的质量数=原子核外电子=Z （2）

AZX表示了一种质子数为Z，中子数为A-Z，质量数为A的X原子

（3）

同位素、核素