《原子的核式结构》教学设计

第一篇：《原子的核式结构》教学设计

《原子的核式结构》教学设计

一、教材分析

“原子的核式结构”是高中原子物理的重要内容，传统的教学设计虽然也能让学生掌握原子的核式结构内容，但不难看出传统教学模式仍为“师传生受”，学生还是被动地接收知识，即使学会了，也不能算会学，无法让学生体会建立模型研究物理问题的方法，理解物理模型的演化及其在物理学发展过程中的作用。面对新课程改革的要求，为营造一个让学生自主学习的良好环境，本人结合平时的实践，对本节内容采用通过让学生小组讨论：用汤姆生的葡萄干布丁模型能否解释ɑ粒子散射实验现象，一步一步得出卢瑟福的原子核式结构模型，在教学中虽然不能进行真实的实验，但同样处处渗透着新课程理念的科学探究思想，从而利于提高学生的逻辑推理能力，观察能力，有利用培养学生勇于攀登科学高峰，不怕苦、不怕累的科学精神，这种通过让学生自己动眼观察、动脑思考，引导他们自己获取知识，不仅活跃了课堂气氛，还发展了学生的思维能力和创新能力。本节课的设计旨在追寻前人的足迹，通过对粒子散射实验分析，从而否定汤姆孙的原子模型，建立卢瑟福的原子核式结构模型。让学生了解在科学研究中，科学家们通过对实验事实的分析，提出模型或假说，这些模型或假说又在实验中经受检验，正确的被肯定，经不起检验的被否定，在新的基础上再提出新的假说。科学的研究这样螺旋上升和不断深入发展的。

内容分析

粒子散射实验和原子核式结构的内容是本节教学重点。其中粒子散射实验是常用的获取微观世界信息的方法，在原子结构的研究中有非常重要的作用，以后的质子和中子的发现都与粒子散射实验有关。本节对于原子核式结构的建立，粒子散射实验更是起到决定性的作用，所以重点在于对粒子散射实验观察、现象的分析以及从现象中猜测合理的结构。

“原子的核式结构”是高中原子物理的重要内容，除了让学生掌握原子的核式结构内容，让学生体会建立模型研究物理问题的方法，理解物理模型的演化也很重要。通过让学生小组讨论：用汤姆生的枣糕模型能否解释ɑ粒子散射实验现象，一步一步得出卢瑟福的原子核式结构模型，在教学中虽然不能进行真实的实验，但同样处处渗透着新课程理念的科学探究思想，从而利于提高学生的逻辑推理能力和分析能力。

学情分析

对于原子的结构其实学生早已经知道，初中的物理、化学中都已经清楚。所以原子结构如何不是本节课要教授的目的，如何从粒子散射实验现象中得出合理的原子结构模型才是本节要关注的重点。前面光的波动性、光的粒子性的学习使学生对于从现象找本质，建模型或假说的过程已不再陌生，所以对学生进行适当的引导、提问即可理解原子核式结构模型。前一节学习了电子的发现过程，学生已经知道原子是有结构的，那么结构如何分布呢？

学生在化学中已经学习了原子核外的电子排布，绝大多数学生都已经知道了原子由原子核和电子组成但一般都尚未清楚原子大小与原子核大小的比例关系，而这一比例必将对学生认识微观世界产生巨大的冲击，从而激发学生的学习热情。

第二篇：第一节原子的核式结构 原子核

原来的方向前进，但是有少数α粒子发生了较大的偏转。这说明原子的正电荷和质量一定集中在一个很小的核上。

卢瑟福由α粒子散射实验提出：在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，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运动。

卢瑟福出生于新西兰。卢瑟福在英国剑桥大家卡文迪许实验室学习了三年，当时领导实验室的是卓越的物理学家汤姆生。

1896年，贝克勒耳发现了铀盐能发射出穿透力很强的辐射。不久卢瑟福就证明了这种“铀射线”与Ｘ射线不同，他把能够使大量原子电离但易被吸收的粒子叫α粒子后来证实（α粒子就氦核），α粒子带正电，具有较大的功能，它的质量是电子质量的七千多倍。

卢瑟福是天才的实验物理学家，他利用当时的实验条件，对原子的结构进行了实验研究。1909年，卢瑟福交给一位新来的学生、青年物理学家马斯登一项简单的任务，要他数一数穿过各种物质薄片（金、铜、铝等）的α粒子，这些薄片是放在放射源和荧光屏之间的，卢瑟福想看一看马斯登能不能看到什么奇异现象，当时大家都接受汤姆生的原子模型，按照这种模型，α粒子应该很容易地穿过原子球，不应该发生散射现象，但是马斯登注意到，虽然绝大多数的α粒子穿过了薄片，但是仍然可以看到散射现象——有一些粒子好像是跳回来了，实验重复了很多次，卢瑟福经过深入的研究和思考以后，得出了下面的结论：原子是一个很复杂的系统，它有一个带正电的核（原子核），在核周围的一定轨道上转动着带负电的电子。

1918年，卢瑟福接替退休的汤姆生的职位，担任著名的卡文迪许实验室主任，他在那里一直工作到逝世。

有关α粒子散射实验，下列说法中正确的是（）

绝大多数α粒子穿过金箔后不改变方向；

α粒子碰到电子后运动方向几乎不发生改变；

α粒子散射实验，肯定了汤姆生的原子结构模型；

α粒子散射实验，是卢瑟福原子核式结构模型的实验依据。

［作业布置］

第三篇：原子核结构的教案设计

新课标要求

1、知识与技能

(1)知道原子核的组成，知道核子和同位素的概念。

2、过程与方法

(1)通过观察，思考，讨论，初步学会探究的方法;

(2)通过对知识的理解，培养自学和归纳能力。

3、情感、态度与价值观

(1)树立正确的，严谨的科学研究态度;

(2)树立辨证唯物主义的科学观和世界观。

教学重点：原子核的组成。

教学难点：如何利用磁场区分质子与中子

教学方法：教师启发、引导，学生讨论、交流。

教学用具：投影片，多媒体辅助教学设备

1、原子核的组成问提：质子：由谁发现的?怎样发现的?中子：发现的原因是什么?由谁发现的?(卢瑟福用粒子轰击氮核，发现质子。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)

小结：

①质子(proton)带正电荷，电荷量与一个电子所带电荷量相等，中子(nucleon)不带电，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。

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?

提示：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。

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

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?(核子数是235，质子数是92，中子数是143)

2、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置，因而互称同位素。

(2)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。

提问：列举一些元素的同位素?

提示：氢有三种同位素：氕(通常所说的氢)，氘(也叫重氢)，氚(也叫超重氢)，符号分别是：。

碳有两种同位素，符号分别是。

第四篇：原子核的组成教学设计

原子核的组成

新课导入：

【展示铜锅、水】

师：金属铜是由什么构成的？ 生：铜原子

师：那么水分子呢？

生：一个水分子是由两个氢原子和一个氧原子构成的。

师：原子是构成物质的一种微粒，那它自身是由什么构成的？ 生：原子核和核外电子。

师：我们都知道原子很小，原子核比原子小得多。

假设我们把原子比喻成直径为200米的体育馆，那么原子核有多大呢？ 生：蚂蚁

师：原子核相当于体育馆里面的一只小蚂蚁。

原子核虽小，但它并不简单，今天我们就一起来学习原子核的组成。

新课推进：

师：请同学们回忆一下，在初中我们已学过原子核是由哪几部分组成的？ 生：质子和中子。

师：请大家根据表格上所给的数据，思考质子、中子和核外电子的带电情况。生：质子带一个单位正电荷

师：1.602×10-19为一个单位正电荷

生：中子不带电，电子带一个单位负电荷。

师：我们知道原子不带电，中子不带电，质子带一个单位，核外电子带一个单位负电荷，那么我们可以得出质子数与核外电子数有什么关系？ 生：质子数=核外电子数

师：原子核是由质子和中子组成的，中子不带电，原子核所带的电就是原子核内所有质子所带的电，那么我们同样可以得出质子数与核电荷数有什么关系？ 生：质子数=核电荷数 师：在元素中期表中，1号元素是H，2号元素是He，3号元素是Ne，这些元素编排顺序的依据是什么？ 生......师：质子数，化学上规定，原子序数=质子数

推论：质子数=核外电子数=核电荷数=原子序数，请大家根据这个推论思考13号元素、O元素的质子数、核外电子数、核电荷数、原子序数分别是多少？ 13号元素学生一起回答，O元素叫一个同学起来回答。

师：科学研究表明，原子核体积虽小，但整个原子质量几乎全部集中在原子核上。我们假定质子、中子相对质量为1，那么电子的相对质量相当于质子、中子相对质量的1/1836，几乎可以忽略不计，所以我们可以得出原子的质量几乎全部集中在原子核上。

师：氢同学们看课本31页问题解决的第1题，将F、Na、Al原子的质子数和中子数之和填入表1 —8，并与相对原子质量作比较。生：质子数+中子数≈相对原子质量

师：这是约等于，不是等于。为什么质子数+中子数≈相对原子质量呢？ 生：电子质量几乎可以忽略不计。

师：因为原子的质量几乎全部集中在原子核上。

我们用Z来表示质子数，N来表示中子数，质子数+中子数我们用A来表示，这个A我们把它叫做质量数。所以我们可以得出第2个推论：质量数=质子数+中子数≈相对原子质量。那如何来用这2个推论呢？

让学生做作业本17页第7、10、14题，并进行讲解 师：我们已知道了构成原子的几种微量，那我们能不能通过这几种微量来表示一个原子呢？下面我们一起来学习原子表示法。我们用X表示一个原子的元素符号，在左下角用Z表示它的质子数，在左下角用A来表示它的质量数。A

X Z

下面请同学们用原子表示法表示31页问题解决表1-8中的3个原子

A 请同学上来表示，并提问全部同学，每个原子表示的含义，从中推出 X Z 的含义：表示质子数为Z，质量数为A的X原子。

接着提问学生，X右上角的表示什么意思 生：电荷数

师：那X右下角的表示什么意思

±m 生：原子个数 A C±

X d 师：X上面±m表示什么意思？

Z 生：化合价 3 师：请大家观察1 1H、1H、1H这3个原子的质子数、中子数有什么共同点和不同点 生：质子数相同，中子数不同 14 师：12 6C、6C、6C质子数、中子数有什么异同点 生：质子数相同，中子数不同 师：请同学们再来思考下，我用红框框起来的这两个原子1 1H、6质子数、中子数有什么异同点

生：都不相同

师：那这6个原子的共同点是什么？ 生：都有一定的质子数与中子数 师：我们具有一定质子数与中子数的原子叫做同位素

在初中我们已经学过元素的概念，请同学们回忆一下什么是元素 生：具有相同质子数的同一类原子的总称 3 师：1 1H、1H、1H我们可以说它们属于同一种元素吗？ 生：是

师：我们可以说它们是同一种核素吗？ 生：不能

师：因为核素是需要质子数和中子数都相等的原子才能叫做核素。师：那质子数相等，中子数不等的核素我们叫做什么？

我们把它叫做同位素。3 1 2 比如说1 1H、1H、1H互为同位素，我们把1H叫做氕用H来表示；1H叫做氘，用D来表示；3 1H叫做氚，用T来表示 14 师：同学们思考一下，我们为什么12 6C、6C、6C为同位素呢？ 生....师：因为它们处在元素周期表同一个位置，我们把质子数相同的原子放在同一个位置 请大家在思考一下，C表示什么含义？ 生：碳元素 14 师：12 6C、6C、6C表示什么含义 生：碳的3中核素

师：他们之间有什么关系？ 生：它们之间互为同位素

做作业本17页第2题，并讲解

课堂小结 板书

原子核的组成

质子 带一个单位正电荷

原子核 中子

不带电

化合价质量数—— A

原子Z质子数——

X+d— c+--——离子所带的电荷数

原子个数 e——离子所带的电荷数

1.核外电子 带一个单位负电荷

2、推论1：：质子数=核外电子数=核电荷数=原子序数 推论2：质子数+中子数≈相对原子质量

3、核素：具有一定质子数和中子数的一类原子

4、同位素：质子数相等、中子数不等的核素

第五篇：《原子与原子核的结构》教案1

《原子与原子核的结构》

(一)引入 新课 复习提问：

1.卢瑟福通过什么实验产生了质子？试写出这个实验的核反应方程式.质子的发现引导人们更进一步去研究原子核的内部结构，10多年后，科学家经过深入研究发现了原子核中另一种新的基本粒子——中子.(二)教学过程设计 1.中子的发现.(1)卢瑟福的假说.质子发现后，有人提出原子核可能是由带正电的质子组成的.但这设想在解释除氢原子核外的其他原子核时遇到了困难，大多数原子核的电荷数与质量数不相等，如铀238的电荷数为92，若都由质子组成，其质量数也应是92，而除质子外剩下146的质量数是什么呢？ 1920年，根据以上分析，卢瑟福曾预言：可能有一种质量与质子相近的不带电的中性粒子存在，他把它叫做中子.(2)约里奥·居里夫妇的实验.1930年发现，用钋(Po)放出的α粒子轰击铍(Be)时产生一种射线，这种射线贯穿能力极强，能穿透十几厘米厚的铅板，当时人们已知的射线中只有γ射线能穿透铅板，所以认为这种射线为γ射线.1932年约里奥·居里夫妇用这种射线去轰击石蜡(含有大量氢原子)，竟从石蜡中打出质子，如图1(用投影幻灯片打出)，由于被打出质子能量很大，与γ射线的能量不符合，但这射线究竟是什么？约里奥·居里夫妇没有得出最后的结论.(3)查德威克实验.1932年英国物理学家查德威克仔细研究了这种射线，发现它是中性粒子流，在磁场中不偏转，它的速度不到光速的十分之一，因此排除了它是γ射线的可能.后查德威克用这种射线轰击氢原子和氮原子，结果打击了一些氢核(质子)和氮核，并测量出被打出的氢核和氮核的速度，由此推算出这种射线的质量.测量结果表明，被打出的原子核的速度是不同的，如被打出的氢核的速度有大有小，查德威克认为其中速度最大的氢核是由于未知射线中的粒子与它正碰的结果，其他速度较小的是由于斜碰的结果.(4)中子的发现.分析：查德威克认为它们之间的碰撞是弹性正碰；设未知粒子质量为m，速度为v，氢核的质量为mH，最大速度为v′H，并认为氢核在打出前为静止的，那么根据动量守恒和能量守恒可知：

mv=mv′＋mH·v′H，(1)

其中v′是碰撞后未知粒子的速度，由此可得：

同样可求出未知射线与氮原子碰撞后，打出的氮核的速度

查德威克在实验中测得氢核的最大速度为v′H=3.3×109cm／s，氮核的最大速度为 v′N=4.7×108cm/s

(5)

(6)将速度的最大值代入方程(6)，可得：

(7)可得：m=1.15mH.查德威克还用别的物质代替氢和氮重做这个实验，可得到同样的结果.后来更精确实验测出，此粒子质量非常接近于质子质量，只比后者大千分之一多(此粒子质量是1.674920×10-27kg，质子质量是1.672614×10-27kg).查德威克发现的这种与质子质量差不多的粒子，由于不带电，所以

发现中子的核反应方程式为

实验证实，从许多原子核里都能打出中子，可见中子也是原子核的组成部分.中子的发现是物理学发展史上的一件大事，由于中子不带电，所以更容易接近或打进原子核.不少科学家用中子轰击原子核，进一步揭示了物质的微观结构，对近代物理学的发展起了很大作用.由此也可看出科学的预言和假说的重要作用，它可引导人们发现新的事实和规律.中子的发现的历史事实也使我们明确，在科学研究中要时刻保持严谨的态度，否则会像约里奥.居里夫妇一样与中子这样重要的发现失之交臂.由于发现了中子，查德威克获得1935年诺贝尔物理学奖.中子的发现是科学假设和理论推证相结合的产物，也是查德威克与许多物理学家共同努力的结果.查德威克事后说：“先进的科学知识通常是很多人劳动的成果.” 2.原子核的组成.中子发现后，原子核是由质子和中子组成的看法很快得到了公认.质子和中子统称为核子.质子带一个单位正电荷，质量数为1；中子不带电，质量数也是1.在核中：电荷数=质子数=核外电子数.质量数=质子数+中子数.个质子，质量数为14，所以中子数为14—7=7，则氮核是由7个质子和7个中子组成的.同位素：具有相同的质子数和不同的中子数的原子互称同位素.如氘

在天然放射现象中，放射出的三种射线：α粒子是氦核，它是由2个质子和2个中子结合在一起从核中发射出来的，其核反应方程式为：

β粒子是电子，这是由中子转化为质子和电子，其核反应方程式为：

γ射线是由光子组成，后面会讲到.(三)课堂小结

1.在原子核由质子组成的说法遇到困难时，卢瑟福预言：原子核中可能存在着与质子质量差不多的不带电粒子，称为中子.2.查德威克通过对许多实验的分析，并运用动量守恒和能量守恒的规律，测量并计算出被一些人误认为γ射线的粒子的电性和质量，从而发现了质量与质子差不多，不带电的中性粒子——中子.3.原子核是由质子和中子组成的.它的电荷数等于质子数，它的质量数等于质子数加中子数.4.了解同位素的意义.知道天然放射现象中α粒子和β粒子的形成及核反应方程式.(四)复习提问

2.一个中子以速度V0与一静止的原子核作正面弹性碰撞，原子核的质量为A，则该原子核得到的能量E2与中子的起始能量E0之比为

(1)证明上述关系式.根据弹性碰撞的规律可列出动量守恒和动能守恒的方程：若中子质量为m0.原子核质量为mA=Am0.(1)m0v0=m0v′＋mAv，(1)

(2)

(2)因为A=12，则可求

(五)作业

练习二：(2)、、(4)、(5)、(6).(3)