大学无机化学原子结构模型

第一篇：大学无机化学原子结构模型

师生三代共建原子结构模型

19世纪末20世纪初，随着X射线、电子、放射性现象的发现，在物理学领域内爆发了一场举世瞩目的大革命。在不太长时间内，新理论风起云涌，新实验层出不穷，一位位科学巨匠应运而生。在这批科学巨人所创建的科学大厦中，汤姆生、卢瑟福、玻尔师生三代精心雕琢起来的原子结构模型，至今依然光芒闪耀。1897年，刚刚40岁的汤姆生证明了电子的存在，轰动了科学界，一举成为国际物理学界的佼佼者。然而，他并没有因此而停步不前，仍一如既往、兢兢业业，继续攀登科学的高峰。1904年，汤姆生提出，原子好像一个带正电的球，这个球承担了原子质量的绝大部分，电子作为点电荷镶嵌在球中间。这种“葡萄干蛋糕”式的无核模型是汤姆生企图解释元素化学性质发生规律性变化而反复思考得出的。

汤姆生既是一位理论物理学家，又是一位出色的教育家。他在担任英国卡文迪许实验物理学教授及实验室主任的34年间，培养出了众多优秀人才，在他的弟子中，有9位获得过诺贝尔奖，卢瑟福 就是其中之一。1906年，英国人卢瑟福做了一次极为著名的实验，他用α粒子（即氦粒子流）作“炮弹”去轰击金属箔片制的靶子，他发现α粒子穿过箔片后，大多数没有改变方向，如入无人之境，畅通无阻，这说明原子内部是很“空”的。同时他也发现竟有少数α粒子在偏离原方向相当大的角度散射出来，有极少数甚至被反弹回来，这是汤姆生原子模型所无法解释的，由此卢瑟福证明了正电荷不是分散分布在一个较大的球体内，而是集中在一个很小的核心上，这个核心被他称作原子核。原子核的发现使卢瑟福感到惊讶，而科学家的敏感和追根问底的性格使他始终抓住这个问题不放，并经过周密的思考后于1911年大胆地提出了有核原子模型。他设想原子可以和一个小行星系统相比拟，原子模型的中心是一个带正电荷的核，这个核几乎把整个原子的质量集中于一身，原子核的半径在10－14m～10－15m间，是整个原子半径的万分之一至十万分之一，带负电的电子散布在核的外围，围绕原子核旋转。这种模型被后人称之为行星式原子结构模型。卢瑟福的实验室被后人称为“诺贝尔奖得主的幼儿园”。他的头像出现在新西兰货币的最大面值——100元上面，作为国家对他最崇高的敬意和纪念。卢瑟福的原子模型虽比汤姆生模型前进了一大步，但是仍然没有摆脱宏观物体运动规律的框架，所以在解释原子的稳定性和光谱规律性上同样遇到了难以逾越的困难。而提出解释这一困难办法的是丹麦物理学家玻尔。玻尔曾在曼切斯特大学的卢瑟福实验室工作过。他非常赞赏他的老师的学问和为人。受卢瑟福的影响，玻尔的主要兴趣就集中在原子和原子核问题的研究上，于1913年提出了“电子在原子核外空间的一定轨道上绕核做高速的圆周运动”原子模型学说，使原子结构理论为之一新，在整个物理学界引起了“轰动性效应”。爱因斯坦曾高度赞扬玻尔的原子结构模型是“最伟大的发现之一”。玻尔原子结构模型仍是当今大学、中学物理、化学教科书中必不可少的内容。

值得一提的是，1919年，卢瑟福和他的另一位学生查威克在原子核里发现了质子，1932年，查威克又在原子核里发现了中子。至此，“原子不可再分”的形而上学的观念彻底被瓦解。

汤姆生、卢瑟福、玻尔师生三代创建的原子结构模型虽已被后人“科学演变”，但他们对科学发展的贡献仍功不可没，在科学发展的历史上谱写了光辉的一页。

第二篇：原子结构模型教学反思

“原子结构模型的建立”的教学反思 教材分析：

“原子结构模型的建立”选自浙江省义务教育教科书《科学》八年级下册第2章“微粒的模型与符号”第3节“原子结构的模型”的第1小结内容（后面还有“揭开原子核的秘密”、“带电的原子-离子”）；

原子结构的模型是原子物理学的重要内容，也是进一步学习“原子核”和“离子”概念的基础，所以本小节内容地位重要；

本小结课文首先简单介绍了汤姆生推测的“枣糕式”原子模型，第二重点介绍了卢瑟福的α粒子散射实验以及以此为基础建立的“核式结构”原子模型，第三简单介绍了玻尔对卢瑟福“核式结构”原子模型的改进，最后说明原子结构模型的建立是历代科学家不断努力和不断改进的结果。学生分析：

从知识基础来看，学生通过前面的学习，已经知识分子、原子等名称，也已经知道它们是构成物质的基本微粒，这为学习本节内容奠定知识基础；

从科学方法来看，通过前面的学习，学生已经经历过从现象中推测、归结原理的过程，这为从α粒子散射实验现象中推测原子的“核式结构”模型奠定基础； 从思维特点来看，初中学生属于形象思维占优势的思维水平，所以教学设计应该力求遵循从经验到理论、从形象到抽象的教学过程，力求用图片、板画形象的表征抽象的微观的知识与模型。教学目标 知识与技能

知道原子结构模型建立的历史过程和重要人物； 知道质子的核式结构模型以及建立的实验基础 过程与方法

经历从α粒子散射实验现象中推测原子的“核式结构”模型的过程 理解从实验现象中推测科学原理的方法 情感态度与价值观

通过了解原子结构模型建立的历史过程，体验科学探究的艰辛

通过了解原子“核式结构”模型建立的历史过程，体验科学的质疑态度和严谨态度

四、教学反思

教师：在我们周围存在各种各样的物质，有的是动物，有的是植物，有的是生物，有的是非生物，不管是有生命，还是没生命，在我们周围形形色色的物质都是由粒子构成的。比如说水。

教师：水是由什么粒子构成的？ 学生：水分子

教师：所以物质时由分子构成的，分子可分为？ 学生：原子

教师：分子是由原子构成的。有些原子它可以直接的（学生：构成物质）构成物质，（板书）就比如说金属铁是由铁原子构成的（学生：铁原子），所以原子也是构成物质的一种微粒，究竟原子是一种怎样的微粒呢？ 学生：不知道

（第一环节：引入课题）教学目标：通过回顾原有知识，引入课题

教学内容：从物质、分子和原子之间的关系出发，引出“原子”名称 活动设计：教师提问，学生回忆和回答

教学语言：语言用语准确，提问明确，师生问答互通良好 板书设计：

存在问题：没有明确向学生明确课题，突出重点。如果明确了课题“模型”，下一个环节就可以以“模型”作为提问的立足点，这样更能紧扣课题 究竟原子是一种怎样的微粒呢？ 学生：不知道

教师：它有什么特点？原子有什么特点？ 学生：小

教师：原子小，什么很小？ 学生：质量 教师：（所以）原子有质量 学生：体积

教师：原子有体积，还有呢？ 学生：半径很小。长度

教师：半径，长度，就是说有？ 学生：形状。

教师：还有吗？再想想？ 学生：结构

教师：很好，原子还有一定的结构，你们认为原子是有质量的有体积，有形状，有结构，这是你们认为的原子的模型，那么科学家认为的原子模型是怎么样的呢？我们一起来看一下。（第二环节：学生对原子结构进行初步猜想）教学目标：学生对原子可能有的结构进行初步猜想 教学内容：学生猜想原子结构。

活动设计：以“特点”创设的情境和要解决的问题不够明确，没有紧扣课题“模型”；教师提问并启发，学生猜想和回答，教师小结概括，引入下一个教学环节 教学语言：语言条理清楚，语言比较亲切，感染力好，师生问答互通良好 板书设计： 存在问题： 教师：道尔顿，他是第一个建立原子模型的科学家他认为一切物质都是由最小的不能再分的粒子，也就是原子构成的。他认为原子时不可再分的，所以呢他建立的模型呢是这样子的，原子是坚实的不可再分的实心球，他是一个实心球，所以我们把这个模型称为实心球模型。这个模型呢影响了人们一百年的对原子的认识，直到后面有个科学家叫做汤姆逊（Thomson），他发现原子内部它还存在一种粒子，比原子更小的粒子叫做，电子。电子呢，它是带负电的有一定质量的微粒，他普遍存在在各种原子中，每个原子中都有电子，那么电子到底是怎么分布的呢？你们来猜想一下。学生：不规则

教师：不规则的分布，还有其他可能吗？ 学生：有规则

教师：有规则他可以是均匀的分布在原子里面，也可以不均匀的分布在原子里面，能不能形象的比喻一下，比喻成水果。学生：西瓜 教师：西瓜，那什么是电子？ 学生：西瓜子

教师：那还有什么水果？ 学生：南瓜

教师：电子也可能分布在原子中心，那他可不可能分布在原子表面呢？（学生：也有可能）那汤姆逊是怎么认为的呢？哦，原子他是电中性的，而我们的电子是带负电的，原子是电中性的，你们觉得它带的负电去哪了？ 学生：还有正电荷

教师：还有正电荷和负电荷抵消了，说明了在原子内部还存在着正电荷，那么这些正电荷这些粒子是怎么分布的呢？他是这么认为的，他认为原子还是一个球体，但是正电荷是均匀的分布在就像西瓜的瓤一样，西瓜肉，均匀的分布在了整个球体当中，而电子呢就像西瓜子一样镶嵌在西瓜当中，就像上面这个这样的模型。这是汤姆生建立的原子结构模型。（第三环节：介绍历史上有关原子模型的两种猜想）

教学目标：介绍历史上有关原子模型的两种猜想，初步了解原子结构模型建立的发展历史 教学内容：介绍道尔顿、汤姆逊关于原子结构模型的猜想。

活动设计：教师讲解与学生猜想相结合，但学生的猜想意义不大；两种原子模型也有比较形象的图片配合，教学语言：专业术语运用不够科学准确，电中性不是正负电荷相互抵消。师生问答互通良好 板书设计：主体板书没有，修改建议：删去学生猜想，语言应该更加科学准确，用板画配合讲解可以让学生更容易理解，最后应该有一个小结“以上是科学史上两位科学家关于原子模型的猜想，汤姆生的模型能够解释一些现象，没有直接的事实验证，汤姆生有个学生叫卢瑟福，它为了验证他老师的猜想，他做了一个实验”，同时为下一个教学环节（教学重点）做铺垫。

教师：汤姆生有个学生叫卢瑟福，卢瑟福他做了一个实验，他发现了个有趣的现象，无法用汤姆生这个模型来解释，所以他就开始质疑他的老师。他说我觉得你这个模型是对的，所以他也建立了一个模型，他做的这个实验叫α粒子散射实验，他用大量的α粒子去轰击金箔，金箔知道是什么吗？很薄的金（片），像纸一样的，这个黑黑的是α粒子发射器，α粒子从里面发射出来，红红的就是α粒子粒子束，打在黄黄的金箔上面，这一圈是探测屏，如果有α粒子打在上面，他就会知道，它接收到。这个实验做出了个有趣的现象，就像这样的。这是金箔的一层原子，金箔是金属，所以直接由原子构成，他发现的现象是这样子的，大部分α粒子都直接地穿过了原子，都直接地穿过的原子，α粒子是带正电的哦，还有少部分的α粒子啊它打在了原子上之后，发生了轻微的偏转，但是呢，有极少数α粒子打在原子上之后被反弹了回来，或者偏转角度很大，这是极少数的粒子，为什么会出现这种现象呢？原子内部究竟是怎么分布的？它究竟是怎样的一个结构呢，同学们猜想一下。小组进行讨论一下，为什么会出现这种现象？ 小组讨论„„

教师：那个小组将你们猜想的结构画出来？（请学生上黑板画出他认为的结构模型）大家看他画哦。

学生：首先我们看到，这是一个原子，它原子里面有一个原子核，那么为什么，我们是怎么知道这个原子核的呢？首先我们看这是α粒子，他打到的时候大部分是直接穿过去的，他没有打到任何东西，原子大部分是空的，那我们再看这个α粒子粒子，他打中了原子核的一部分，他发生了偏转。教师：他打中了它吗？ 学生：靠近教师：他靠近了，α粒子带正电

学生：我们知道同性相斥，异性相吸，所以我们可以确定原子核是带正电的，因为α粒子是带正电的。

教师：为什么α粒子被反弹回来，而大部分直接穿过去了？因为原子核 学生：很小，虽然原子核很小，但是原子全部的正电荷和几乎全部的质量都集中在原子核上。教师：（几乎）全部的质量都集中在原子核，全部的正电荷也集中在原子核，所以这些粒子才有可能被反弹回来。很好。那我们来看一下卢瑟福是怎么来解释的，他建立了这样一个原子模型，他说在原子中心有一个很小的原子核，有一个很小的原子核（指着图）而原子全部的原子核和几乎全部的质量都集中在原子核内部，而电子呢，带负电的电子绕着这个原子核转，你们想到了什么？ 学生：行星绕太阳

教师：行星绕太阳在做圆周运动，所以我们把这个模型也成为行星绕太阳模型，或者是行星原子模型。我们说电子是带负电的，原子核是带正电的，而整个原子电中性，不带电，说明它们带的电荷电量相等，说明它带的电荷数量相等。所以原子会成电中性。（第四环节：原子核式结构模型的建立过程，这是本节课的教学重点环节）

教学目标：了解原子的核式结构模型及其建立过程，体会科学探究的过程和科学家的思想。教学内容：介绍卢瑟福α散射实验及其现象，让学生经历原子的核式结构模型从α散射实验现象中推出的过程。

活动设计：情境交代不够清楚，尤其是板画的金铂的原子排列；要解决的问题交代比较清楚（依据实验现象推测结构）；学生活动比较充分（小组讨论及代表发言），但结论得出逻辑性不够强，教师补充也不够完整（尤其是电子）；师生问答互通良好，但教师总结与学生发言情境结合不紧密

教学语言：条理不够清楚，教学顺序应该是：介绍卢瑟福的目的、α散射实验、实验现象、实验现象带来的困惑、重新构建原子模型。

板书设计：讲解与板画配合较好，但主体板书没有

修改建议：重新设计教学顺序，教师总结应该更全面完整，补充主体板书。教师：我们接下来看下一个科学家建立的模型呢是在两年之后，他修改了卢瑟福的原子模型，他认为电子是在原子核外沿着固定的轨道运行的，如果电子很多的话，他还是分层的绕核运动，中间这个是原子核，白色的是电子，这里分层地在绕着原子和运动。你们觉得电子会真的乖乖的绕着核运动吗？

学生：不会，逃了，不规则的运动，教师：什么都有可能哦。最后一个模型叫做电子云模型，他呢用照相机拍了氢原子的结构，他发现原子核在中间，电子开始在这里，后来在这里，再后来在这里，这里，无规律的运动，而且在高速的运动，所以对外呈现电子云的状态，所以电子不是在固定轨道运行的。但是现在我们学习呢认为电子是在绕着轨道运行的，这是我们现在所能学习的原子结构模型。到现在我们基本上能把原子给，内部的结构有了大概的概念。原子它还可以在分吗？ 学生：可以

教师：原子还可以在分为什么？ 学生：电子，原子核。

教师：核外电子和原子核。原子核带什么电？ 学生：正电 教师：（板书）核外电子带负电。所以原子带 学生：正负电、不带电 教师：原子不带电 学生：老师，一个原子只有一个原子核。一个电子有几个核外电子。

教师：不知道，每个原子电子数目是不同的，他说少的时候是有固定轨道，运行多的时候是分层的在绕核运动。

学生：所以核外电子会不会撞在一起。

教师：你们猜猜看，一切都有可能，这个你们等到课外在研究哦。我们现在来总结一下，我们这个原子模型建立的整个过程。我们一开始谁提出来的？ 学生：道尔顿

教师：他提出了什么模型？ 学生：实心球模型 教师：后来呢

学生：汤姆生，西瓜模型。卢瑟福，行星绕太阳模型，玻尔，分层模型。电子云模型。教师：那么从整个模型建立的过程，你们收到了什么启发？有谁知到，有谁想到的。体会到了科学家们什么精神？ 学生：坚持不懈 教师：对任何事物都抱有怀疑的态度„„不断地去修正呢，模型的建立是一个不断完善不断修正的过程，他一开始提出来可能是错误的，但是我们不断的去纠正去完善它，最后是这个模型不断接近事物的本质，这就是科学研究的过程。

教师：那我要问了，既然原子可以分为原子核和核外电子，那原子核可以再分吗？ 学生：可以 教师：那原子核都是由哪些粒子构成的呢，这些粒子都分别带什么电？什么又是核电荷数？这些粒子带的电荷数之间有什么关系？这些粒子的质量有什么关系，电荷数就是带的电荷的数目。这些质量有什么关系，接下来阅读书本第44页，结合着这张图，这张图里面是氧原子的结构模型。回答者四个问题。师生讨论„„

学生：原子核有质子和中子构成，质子带正电，中子不带电 教师：那什么是核电荷数啊

学生：原子核所带的正电荷数称作核电荷数（学生举手，老师示意学生起立回答）学生：和质子数与电子数一样

教师：书上怎么讲的？（挥手示意学生坐下）学生：（经过查书后）原子核所带的电荷数称为核电荷数

教师：对，原子核所带的电荷数称为核电荷数（示意学生看ppt），那这些粒子的数量有什么关系呢? 学生：质子数等于电子数

教师：请一位同学上来回答一下，谁？有谁？（做举手状，稍后指向某同学）你来 学生上台

学生：质子数等于电子数

教师：质子数等于电子数？对不对？对的 学生：（随着老师激光笔位置变化）原子核分为质子和中子

教师：质子带，正电荷，那这里有八个质子，就有八个正电荷，那这里核外有多少个电子啊 学生：（异口同声）八个

教师：八个电子，所以，电子带什么点？ 学生：负电 教师：所以？ 学生：他们两个相等

教师：哦，电子数和什么数相等啊？ 学生：质子数

教师：所以他们所带的电荷？ 学生：相等的

教师：电荷数是相等的，所以？ 学生：所以？

教师：所以整个原子呈电中性，因为他们是不是相等电荷抵消啦？ 学生：是

教师：好，那你先下去吧 教师：各种粒子数有什么关系？原子核所带的电荷数是？核电荷数，而原子核内只有质子是带正电荷的，所以？所以，核电荷数等于？（手指向ppt上质子数字样）学生：质子数

教师：那质子数为什么等于核外电子数呢？ 学生：原子呈电中性

教师：一个带正电，一个带负电，整体呈电中性相互抵消，所以他们的数目是，相等的，中子数是因为，他不带电，所以中子数不影响整个原子的电中性，所以它没必要等于中子数。我们先来看，他们质量有什么关系（指向ppt第四题这些粒子的质量分别是多少）学生：差不多大

教师：什么和什么差不多大 学生：质子和中子

教师：质子和中子的质量差不多，那和电子比呢 学生：相差很大 教师：谁大 学生：中子 教师：质子和中子更大一点，所以为什么我们刚刚说所有的质量都集中在原子核呢？看这个(指向ppt上的字样)质子和中子的质量远远地大于电子质量，而质子和中子构成原子核，所以原子核的质量才远远大于电子数，所以原子核集中了所有的质量，有没有理解啊

教师：那么，我们说原子核是由质子和中子构成的（在黑板上写下树状图）那质子和中子还可以再分吗 学生：（声音杂乱）可以，夸克

教师：对，书上说啊，质子和中子是由更小的微粒，夸克构成，那么你们觉得，夸克（视频结束）

第三篇：原子结构模型的教学设计

《原子结构的模型》教学设计

浙江省海宁市实验初中

宋竺

《原子结构的模型》是学生在教师的指导下，进行自主的学习、合作学习。案例的动画模型有直观、形象的优点，动画与单纯用语言描述相比，教学效果较好。

一、教学分析

（一）教材分析

本节为浙教版初中《科学》八年级（下）第一章《粒子的模型与符号》的第3节第一课时，本节两个课时，第一课时主要对学生学习原子结构模型的建立完善。让学生沿着科学家的道路去构建原子模型，同时渗透模型的构建方法。通过对有关科学家和其研究的介绍，培养学生的科学兴趣，使学生体验、学习科学家提出问题、建立假设、修正模型的研究方法。教会学生学会观察、学会分析、学会总结，帮助学生认知，从而帮助学生构建知识。

本节的基本概念和基础原理多，如原子结构的概念，这些内容抽象，肉眼不可见，远离学生的生活，所以运用了大量的图片和动画来展示或模拟结构，使之形象化，便于直观认识。

本节还密切联系现代生活、生产和科学技术的实际，有着浓郁的生活气息和时代气息。使学生更好地理解科学与生活、科学与社会的关系。

（二）学生分析

从知识水平来看，本节内容抽象，肉眼又不可见，远离生活，学生难以理解，但学生在学习了前面的模型、符号的建立与作用，物质与微观粒子模型的基础上，继续来学习原子结构的模型，有一定的微观认识基础。

从人的思维发展阶段看，初中的学生还处于具体形象思维的阶段，要使他们形成正确的微观的结构表象和概念，需要教师提供直观的动画模型，帮助学生由感性认识上升到理性认识，帮助学生构建知识。

从学生的学习兴趣看，本节的丰富内容，精美的图片，与生活、科技紧密接合的事例，激起了学生探索科学的兴趣。

（三）网络教室

学生上课时可以直接查找网络或到自主学习网站学习，方便快捷，课堂容量大。

二、教学目标

知识与技能：

1.了解原子的构成、原子结构模型及其在历史上的发展过程，体验建立模型的思想

2.了解a粒子散射实验和卢瑟福的原子核式结构。

过程与方法：

1.培养学生的空间想象能力、抽象思维能力、科学的分析推理能力及对所学知识的应用能力。培养学生自主学习的能力。

2.结合教学内容，进行科学思维方法的教育，培养学生的创造意识。3.了解原子的构成、原子结构模型及其在历史上的发展过程，体验建立模型的思想，体会原子结构模型建立的过程是不断完善和修正的过程。

情感、态度、价值观：

1.使学生感受人类对微观世界的认识是不断扩大和加深的。

2.组织学生探索发现并掌握（运用）“不断完善、不断修正，接近事物本质”的过程。

3.从直观的角度解释微观现象及原子结构模型发展中的思维演绎过程。

三、教学重难点 1.教学重点：

了解原子的构成、原子结构模型及其在历史上的发展过程，体验建立模型的思想。

2.教学难点：对原子结构知识的初步了解

四、教学用具：

多媒体电脑、学生电脑、网络教室 保龄球（瓶子）实心球 鸡蛋 烧杯

五、教学模式：

“主导一主体”的教学模式

六、教与学的过程设计如下：

教师活动案例的教学媒体学生活动设计的意图

出示一只鸡蛋并设问：假如你以前从来没有吃过鸡蛋，甚至没有见过鸡蛋，你想知道蛋壳里面是什么，有什么办法吗？

学生们异口同声地回答：把它打碎！

又问：如果你不想打破它但又想知道这里面是什么，有什么办法呢？

学生议论，提出实验方案：透视、摇晃、称量„„等等

【引言】分子是由原子构成的，那么原子又是由什么构成？科学家是怎样揭开原子结构的秘密呢？

为了探索原子内部的构造，科学家们进行了无数次的实验。他们使用原子模型来表示原子并用实验不断地修正模型。【媒体展现】片头。教学媒体展现了从哲学家德漠克利特提出来的“物质是由原子产生”的哲学思想到道尔顿、汤姆生、卢瑟福、波尔、薛定谔提出的原子模型整个过程中各科学家头像、原子模型图片和视频。观看媒体、听讲，对原子结构模型的建立与修正的过程进行情绪体验。导入新课，激发学生学习兴趣和学习动机。学生通过了解这些赫赫有名的科学家在认识原子结构的成就和贡献，思想得到了熏陶。引发学生对新知识的探求情感，使学生产生学习的需要。

【过渡】汤姆生、卢瑟福、玻尔都是诺贝尔奖获得者。面对这些伟大的科学家、面对人类认识原子结构的历史。面对如此之多的原子模型，我们该学习和掌握原子的哪些结构呢?请同学们结合教材，利用INTERNET自主学习原子结构模型的建立。

让学生明确学习的任务和目标；引导学生把原子结构模型的建立与修正的过程和本节要学习的内容联系起来。

一段时间后学生汇报学习结果。教师总结。【导言】原子的构成是怎样的呢？

【解释】现在大量的科学实验已经证明，原子是由一个居于中心的带正电荷的原子核和在核周围空间作高速运动的带负电荷的电子所组成。一个电子带一个单位负电荷，整个原子呈电中性。【媒体展现】

【文字】原子是由居于原子中心的带正电荷的原子核和带负电荷的核外电子构成；原子核和核外电子所带的电荷总数相等，电性相反，整个原子显电中性

【动画】氢原子的动画模型

【媒体说明】不停运动的黑色的小球是核外电子，中间的是原子核。理解“原子的组成结构”表述，观看动画，分析、归纳、对照、总结原子的组成结构与动画模型，学生面对动画模型情景的刺激而初步产生了“原子的组成”认识结构，构建微粒带电情况的认识结构。创设情景，激发学生学习兴趣。向学生提供动画情境，用来丰富学生感知，启迪学生思考探究，引导学生联想和想象；动画模型情景的刺激帮助产生学生认识结构和氢原子的动画模型中组成微粒上的“+”“一”号自然迁移到构成原子微粒带电情况。【思考】原子核外有2个电子，你能建立一个氦原子的模型（用图表示）吗？

【解释】我们看到的是氦原子的模型图片。【媒体展现】

【图片】氦原子的模型图片。

【框架】“原子的组成”的框架。观看氦原子的模型图片和框架文字，循序渐进逐步加深对“原子的组成”和微粒带电情况的理解。帮助学生进一步巩固由“原子的组成”认识结构和氦原子的模型图片中构成原子微粒带电情况。

【解释】我们刚提到氢原子的动画模型中原子核的比例其实并不恰当，因为原子核非常小。如果假设原子是一座庞大的体育场，则原子核只相当于体育场中央的一只蚂蚁.如果把原子比作一座摩天大楼，那么原子核相当于摩天大楼中心的一粒绿豆。正如卢瑟福所说的“空荡荡的’。【媒体展现】

【图片】摩天大楼图片。

【框架】“原子的组成”的框架。

绿豆也好、蚂蚁也好都是说明原子核相对于原子来说非常小。学生直观的比较摩天大楼和摩天大楼中央的绿豆大小关系，领会原子与原子核的大小比例关系。根据奥苏贝尔的同化说，知识的获得过程是以文字或其它符号表征的意义同学习者认知结构中原有相关的观念相联系并产生相互作用后转化为个体的意义的过程。摩天大楼和绿豆大小比例是学生认知结构中已有的观念。

【导言】我们知道原子核相对于原子来说非常小，那原子核又是由什么构成的呢？

【解释】由于原子核很小，又带正电荷，因此，要认识原子核的结构就更困难了，科学家提出用高能量的离子撞击核的方法来揭示原子核的秘密。

【导言】原子核中的质子和中子分别是带什么电荷呢？【媒体展现】

【动画】模拟高能量的粒子撞击核的动画

【动画】氧原子核的动画模型

【文字】原子核由质子和中子构成，其中质子带正电，中子不带电

学生与教师一起观察情境，学生分析教学媒体所传递的信息。创设情境，以培养学生的科学性思维。建构主义认为知识是不能传递的，教师传递的是信息，学生通过观察情境主动建构知识一一原子核的结构。

【导言】你知道每个质子、中子和电子的质量吗? 【导言】你们看电子、质子、中子的质量非常微小。

【媒体展现】

【动画】科学家测定质子、中子和电子的质量 【文字】原子中电子的质量在整个原子质量中所占的比重极小，几乎可以忽略不计，原子的质量主要集中在原子核上。观察动画，比较质子、中子和电子质量。观察动画。学生根据动画所示集体回答问题，体会质子、中子和电子之间质量关系。布鲁纳的发现学习理论：“认识是一个过程，而不是一种产品”。学习不仅是让学生掌握这些知识，更在于让学生去体验知识原理的过程。

【思考】分析表中一个原子中哪些数目总是相等的？

【媒体展现】

【表格】一些原子的核电荷数、质子数、中子数和核外电子数表

【文字】核电荷数＝质子数＝核外电子数

学生根据表格思考各项数目的关系层层推进，由“原子的组成”推进到“核电荷数、中子数、质子数、核外电子数”以及它们之间的关系，学生不断充实知识系，扩充学生的认知结构。

【导言】科学家们又对质子和中子的构成进行研究【媒体展现】

【导言】现在请同学一起来练一练。

教师将学生分成若干个小组，每小组轮流讲出结果并说明理由。

教师根据学生练习与发言中反馈的信息，及时发现问题、调整教学策略。【媒体展现】

【文字】略。

【练习】略。

【练习答案】略。学生做练习。学生认真听取别人的发言，分析其中的正确与错误，积极思维及时筛选、吸收别人有益的东西，整理和组织自己的发言，阐述自己的观点、看法。巩固知识。建构主义认为:对知识的意义建构要借助别人的帮助，即在协作活动课堂中开展，小组内部成员相互合作，小组与小组之间相互竞争，相互交流，相互合作。

【总结】

布置作业。作业本A第3节

（一）提倡和鼓励学生在因特网上问问题。【媒体展现】

片尾。

介绍相关网址。学生自我测评。通过E-MAIL.QQ联系，学生在因特网搜寻资料。培养学生获取信息的能力，促进发散思维，培养学生信息素养。

七、案例分析 信息技术在案例《原子结构的模型》中，从头至尾都发挥了作用，重在信息技术模拟微观结构的突破和创新。

案例主要有以下几个特色方面： 1.控制方便。

案例中有“播放”、“停止”、“倒退”等按钮，在教学时，能非常方便的控制讲课的进程。

2.教学目标明确，解决了教学中的重点，难点问题。

在案例中应用信息技术解决了科学教学中重点难点问题，信息技术模拟的微观结构使抽象的概念变为直观具体生动的动画形象，有了这些动画模型，这些内容不再难教了。

3.教学设计注重合理精湛。

案例中注重合理组织教学内容结构，自然导出基本概念，在教学设计中花了不少功夫，运用了大量的学习理论，应用了大量的教育技术，符合学生的认识规律。

4.版面设计能有效激发学生学习兴趣

运行可靠、稳定、文字字型大小恰当，教学资料典型、珍贵，提供的图像、影像、背景音乐恰当，有效运用动画解释教学内容，对学生有吸引力，教师学生易于操作。

5.恰当合理地渗透情感

原子结构模型地建立和修正过程中牵涉到的科学家都是赫赫有名的，学生都早有耳闻。纵观汤姆生、卢瑟福、玻尔的师生间科学活动，卢瑟福不是停在老师汤姆生的理论上，而是有所创新，玻尔也同样在老师卢瑟福的理论基础上有所突破，这有力的证明了“青出于蓝而胜于蓝的”这个道理。

著名教育家夸美纽斯提出:“让一切教学用书充满图像”。案例中用几幅图片便展现了核技术在核电、医药、农业育种等方面的应用，以加强科学课程与社会生产的整合。6.学生反应较好

学生感到从电脑里展现出来的有很多动画，能直观形象的展现微观结构和科学实验等内容，动画旁边结合出现这个知识点的文字说明，觉得这样容易懂、记得牢，上起课来比较轻松，学生喜欢，教学效果较好。

第四篇：原子结构模型的演变教案

原子结构模型的演变

知识目标：

⒈ 了解原子结构模型的发展历史，从而加深对现代原子结构模型的理解。⒉ 把握现代原子结构模型，理解宏观物体与微观粒子的区别和联系。技能目标：

⒈ 多创设情景让学生自主学习，使学生在讨论和争辩中体验科学研究发展的全过程，了解科学家探索原子结构的艰难。

⒉ 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。

⒊ 利用多媒体手段给学生提供丰富多样的素材，帮助学生理解抽象的概念，并且培养学生运用信息技术的能力和意识。情感目标：

从科学家探索物质构成奥秘的史实中体会科学探究的过程和方法，并培养学生对科学探索的热爱。教学过程： 【展示图片】

【引言】无论是“飞流直下三千尺，疑是银河落九天”的庐山香炉峰瀑布，还是“攀荷弄其 珠，荡漾不成圆”的一滴小小的露珠，它们都是由什么组成的？ 【答】都是由水分子组成的。【问】水分子是由什么组成的？ 【答】由氢原子和氧原子组成的。【问】原子又是由什么构成的？

【答】是由原子核和核外电子构成的，绝大多数的原子核内有质子和中子。【讲述】当我们从图片中宏观的水回答到微观的质子、中子和电子时才用了几十秒钟的思考 时间。在座的同学有人知道科学家们对原子结构的认识用了多少时间呢？ 【答】2500年

【过渡】这是一段艰难而漫长的历史。那么，在早期科学家们眼中的“原子”是什么样的？对于这个称不能称、尺不能量的“原子”，科学家们又是用什么样的方法去了解它的内部结构的呢？今天就让我们抹去脑子里已有的原子知识，回到2500年前开始我们探索原子结构的旅程。

【讲述】公元前5世纪，古希腊哲学家德谟克利特在他的笔记本上写下了这么一段话。By convention colour, by convention sweet，by convention cold,: but in reality atoms and space.感觉上，存在的是缤纷的色彩、浓郁的芳香、刺骨的寒冷，但实际上，存在的是原子和空间。

从这段话中知道，德谟克利特认为世间万物都是由原子构成的。（原子atom：indivisible 不可分割）。当有人问及为什么世界上诸多事物彼此不一样呢？原子论回答说：这是因为组成他们的原子在大小、性质、数量上不一样。比如说有人问水为什么能流动？因此水的原子平滑呈圆形；为什么被火烧到会有刺痛的感觉？因为火的原子是多刺的。【过渡】这样的原子论在古希腊只是哲学家们的猜想，没有事实根据。

【讲述】时间推移到1803年，英国化学家道尔顿在综合研究了质量守恒定律、定组成定律、当量定律等通过化学实验得出的定律后，提出定量的化学原子论。主要观点如下： ①物质由原子组成，原子不能被创造，也不能被毁灭；

②在化学反应中，原子不可再分割，仅仅是重新排列，保持本性不变。【道尔顿原子模型】原子是坚实的、不可再分的实心球。【过渡】这种原子模型在当时条件下看来十分的正确，但在今天的我们看来还有很多的不足，受当时条件的限制。好在19世纪末，由于电的发现，科学家可以研究物质在通电条件下的性质，阴极射线就是当时最著名的实验。

【阴极射线实验】把气体充到一个密封的玻璃管中，抽气让管中的气体变的非常的稀薄，再在两端通上高压电，这时就会有一束粒子从电极阴极通过气体到达阳极，这样的射线就被我们叫做阴极射线。【讲述】那这些射线究竟是什么东西呢？英国科学家汤姆生做了一系列的实验。他发现在磁场和电场的作用下，阴极射线会发生偏转。通过不同的磁场和电场的作用下的偏转，他发现这些射线带负电。他又通过实验测得射线的电荷与质量之比很大。根据他的实验结果，我们能得出什么结论呢？

【思考】在教师引导下，学生依次思考下列问题：

1、这些带负电的射线是哪来的？

2、为什么不管用什么电极材料，什么气体所得到的射线都一样？

3、其电荷与质量之比很大又说明了什么？ 【结论】

1、阴极射线是由极小的带负电的电子组成。

2、电子应来自管中的气体原子内部或者电极原子内部。

3、电子是构成所有原子的一种基本微粒。

4、由于电荷与质量之比很大说明电子质量很小。

【讲述】电子带负电，原子带电吗？那你就要解决另一个问题了，原子中的正电荷去哪了？汤姆生就提出了葡萄干面包模型。【汤姆生原子模型】

正电荷均匀地分布在原子之中，而电子就象葡萄干面包中的葡萄干一样散布在原子的正电荷之中——葡萄干面包模型。【过渡】葡萄干面包模型很好地解释了电子管的现象，但随之而来的放射现象又对它提出了挑战。其中对于原子结构贡献最大的就是卢瑟福的α粒子散射实验。

【α粒子散射实验】为了能够间接地“看到”原子内部的结构情况，卢瑟福采用了高速飞行的α粒子（α粒子是氦离子，带2个单位正电荷）去轰击金箔。根据α粒子飞行路径的改变，便可算出靶原子的构造概况。整个实验的安排大致如图所示。作为“炮弹”使用的α粒子由放射源提供，而金箔则作为被轰击的靶。四周放了涂有ZnS的屏幕，若α粒子击中屏幕就回发出荧光，而显微镜则用来观察这样的闪光。【媒体展现】α粒子散射实验

【思考】根据汤姆生模型预言的α粒子散射实验的结果是怎样的？

[点拨思路]α粒子穿过汤姆生原子模型有两种可能：①与电子相碰 ②受到静电斥力.【问】根据汤姆生模型的计算，α粒子穿过金箔后偏离原来方向的角度是很小的，因为电子的质量不到α粒子的1/7400，α粒子碰到它，就像飞行着的子弹碰到一粒尘埃一样，运动方向不会发生明显的改变。又因为正电荷是均匀分布的，α粒子穿过原子时，它受到原子内部两侧正电荷的斥力大部分相互抵消，α粒子偏转的力就不会很大。

【过渡】但卢瑟福和他的助手做了无数次实验，得到的现象却是“当用一束平行的a粒子轰击金箔，绝大多数α粒子穿过金箔后仍按原来的方向前进，少数α粒子却发生了较大的偏转，并有极少数α粒子偏转超过90度，有的甚至被弹回。”这个实验现象可是着实让卢瑟福大吃一惊。用当时的一种流行说法就是你对着一张纸射出一颗重磅炮弹，却被反射回来的炮弹击中自己一样地不可思议。如果说用汤姆生原子模型去解释的话，α粒子会发生偏转，但绝对不会弹回。那这就对葡萄干面包模型提出了挑战。根据α粒子散射实验你觉得原子结构模型是不是葡萄干面包那样？正电荷均匀地分布在原子之中吗？如果不是，那又会是什么样呢？ 【思考】在教师引导下，学生依次思考下列问题：（1）为什么粒子会弹回？

（2）为什么绝大多数粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，只有极少数的粒子被金箔弹回？

（3）为什么粒子被金箔弹回，而金箔中的正电荷却没被弹出？

【讨论】学生分组讨论：根据粒子散射的实验现象，学生提出自己的原子结构模型。并由代表发言。

【追问】原子核带正电，电子带负电，原子核要把电子吸到核上，为什么又没有吸上去呢？ 【讲述】就象太阳和行星一样，电子在绕着核做高速的运动。【结论】根据a粒子散射实验，卢瑟福的主要观点是：

(1)每一个原子都有一个体积很小的核，叫原子核。原子全部正电荷和几乎全部的质量都集中在原子核上；

(2)电子在原子核的周围运转，就象行星环绕太阳运转一样。【讲述】卢瑟福在做了大量的实验和理论计算和深思熟虑后，他才大胆地提出了有核原子模型，推翻了他的老师汤姆生的原子模型。【卢瑟福原子模型】

原子中心有一个带正电荷的核，它的质量几乎等于原子的全部质量，电子在它的周围运转，就象行星环绕太阳运转一样。

【思考】 根据实验事实卢瑟福原子模型否定了汤姆生原子模型，那么两者有没有相同之处和不同之处呢？

【答】相同点：①原子都由带负电的电子和带正电的物质组成，且正负电荷相等.②电子质量很小，原子的质量几乎全部集中在带正电的物质上.不同点：①有核和无核.②电子转与不转（绕核）.【讲述】因此卢瑟福是肯定了汤氏原子模型的正确方面，否定了不切实际的部分后提出自己的学说的.这是在肯定的基础上的否定，使认识向前发展.【过渡】但是，这个看来完美的模型却有着自身难以克服的严重困难。根据经典的电磁场理论，在核外做运动的电子会不断辐射出能量，它本身的能量会越来越小，会逐渐地离核越来越近，最终落在核上。有人经过计算发现，行星模型连存在一秒钟都不可能。原子模型需要更好的解释。这次轮到谁呢？他的弟子玻尔出场。

【讲述】玻尔把化学、放射性和光谱学方面的实验事实与原子结构模型联系在一起，在研究氢原子光谱产生的原因中发展了原子结构理论。1913年，玻尔提出了新的原子结构模型：

【玻尔原子模型】原子核外，电子在一系列稳定的轨道运动。每个轨道都具有一个确定的能量值；电子在这些稳定的轨道上运动时，既不吸收能量，也不放出能量，处于一种稳定状态。【过渡】 玻尔的原子结构模型理论也不是十分完美，在解释氢以外的多电子原子的光谱线时，就只能做出近似的估计，无法定量计算。随着科学的不断发展，我们知道电子除了有粒子性之外，还有波动性。也就是说电子既是粒子也是波。电子具有波粒二象性，它在核外的运动速度可以与光速相比，很难同时准确地测定它的速度和位置，只能用统计的方法来描述，因而引入了“电子云”的概念。【媒体展现】电子云

【讲述】电子云是一种形象化的比喻，电子在原子核外空间的某区域内出现，好象带负电荷的云笼罩在原子核的周围，人们形象地称它为“电子云”。氢原子电子云，用小黑点表示氢原子外一个电子在核外某空间单位体积内出现机会的多少，离核近处，黑点密度大，电子出现机会多，离核远处，电子出现机会少。【回顾】原子结构模型的发展史 【问】人们一般都认为：物质是由分子构成的，分子是由原子构成的，原子是由电子、质子、中子组成的。电子、质子、中子就是原子内部最小的粒子吗？

【讲述】20世纪60年代，美国物理学家提出了中子、质子是由更小的粒子——夸克(quark)组成的。夸克和电子就是最小的粒子了吗？我们的科学旅程还将继续。【思考】原子结构模型的演变历史给我们的启迪？

【答】①化学认识发展的形式与科学认识发展的形式一样是继承、积累、突破和革命。

②实验方法是科学研究的一种重要方法，实验手段的不断进步是化学发展的一个

关键。

③科学研究、科学发现是无止境的。

【反馈练习】

1、卢瑟福α粒子散射实验的结果（）A、证明了质子的存在

B、证明了原子核是由质子和中子组成的

C、说明原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在一个很小的核上 D、说明原子的电子只能在某些不连续的轨道上运动

2、原子的核式结构学说，是卢瑟福根据以下哪个实验或现象提出来的（A、光电效应实验 B、氢原子光谱实验 C、α粒子散射实验 D、天然放射现象

3、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（【回家作业】 模块作业本 第三单元 第1课时））

第五篇：八年级科学下2.3原子结构的模型教学设计

2.3原子结构的模型教学设计

教学目标

1、知识与技能

（1）了解原子结构的模型的发展过程及建立依据；

（2）知道α粒子散射实验和卢瑟福的原子核式结构模型；

（3）知道原子核的内部结构。

2、过程与方法：

（1）通过对α粒子散射实验结果的讨论，提高对实验现象的分析归纳能力和逻辑推理能力；

（2）通过了解原子结构模型的建立过程，体验建立模型的思想；

（3）了解研究微观现象的基本方法：碰撞方法。

3、情感态度价值观

通过对原子结构模型的发展历程的了解，体会到质疑和不懈地探究推动了科学的向前发展，领悟和感受科学研究方法的正确使用对科学发展的重要意义。

重点

原子核式结构模型及原子核的结构

难点

对α粒子散射实验的结果分析，从而得出原子的核式结构模型

课前准备：学生课前通过图书或网络等途径收集原子结构模型的发展的有关资料

教学环节

教师活动

学生活动

设计意图

导入新课

教师拿出一杯水，请学生回答这杯水由什么微观粒子构成的？进而再追问水分子又是由什么微粒构成？

问题：原子是不是构成物质的最小微粒？原子能不能再分？

引出课题：人们为了揭示原子结构的奥秘，经历了漫长的探究过程。今天，让我们追寻着科学家们的脚步，一起来探究原子的结构。

学生回答：水是由水分子构成的，水分子是由氢原子和氧原子构成的。

通过一杯水引出的问题把学生从宏观世界带入微观世界，引发学生的思考，激发学生的求知欲。

讲授新课

一、原子结构模型的建立

（一）逐步深入，建立模型

1.汤姆生模型

教师简单介绍道尔顿实心球模型（1803年，道尔顿提出“实心球模型”，认为原子是坚实的、不可再分的实心球）。这个模型在很长的时间内被人们接受，直到1897年，英国物理学家汤姆生发现了原子内有带负电的电子，这意味着什么？而原子是电中性的，如果你是汤姆生，你会有怎样的推测？

活动：尝试根据汤姆生的发现和推理画出原子中正电荷和电子的排布。

展示汤姆生模型并介绍：原子是一个球体，正电荷均匀分布在整个球体内，电子像面包里的葡萄干那么镶嵌其中。

2.卢瑟福的核式结目的是想证实汤姆生原子模型的正确性。

展示实验装置的示意图并简单介绍实验方法。

提供素材：

①电子的质量不到α粒子的1/7400，α粒子碰到它，就好比铅球运动时撞到一个兵乓球，其运动时根本不会受到什么影响的。

②如果正电荷是均匀分布的，α粒子穿过原子后，它受到原子内部两侧正电荷的斥力大部分相互抵消，α粒子偏转的力就不会很大。

问题：结合上述材料，如果是汤姆生的模型，α粒子会如何运动？

呈现α粒子散射实验的Flash演示。

整理并补充学生描述的现象：

①多数α粒子穿过金属箔后仍保持原来的运动方向；②少数产生了较大角度的偏转；③极少数的粒子会反弹回去。

问题：根据实验现象，判断汤姆生模型是否符合实际。

小组讨论：如果你是卢瑟福，请你分析α粒子的不同运动，推测原子的结构。

介绍卢瑟福的原子核式结构模型：在原子的中心有一个很小的原子核，原子的全部正电荷几乎全部的质量都集中在原子核力，带负电的电子在核外空间绕核运动，就像行星绕太阳运动那样。

3.玻尔的分层模型

介绍：1913年，丹麦科学家玻尔改进了卢瑟福的原子核式结构模型，认为电子只能在原子内的一些特定的稳定轨道上运动。

（二）梳理升华，领悟本质

教师和学生一起梳理原子结构的模型探究历程，提问：在这个过程中感悟到什么？

（三）理解运用，画出模型

活动：根据卢瑟福和玻尔的原子结构的模型画出氦原子的结构模型。

二、揭开原子核的秘密

问题：原子核体积很小是不是以为着它密不可分呢？

让学生阅读课本“揭开原子核的秘密”的内容，回答下列问题：

①研究原子核的方法是什么？②原子核是由什么粒子构成？粒子带电情况如何？③什么是核电荷数？④原子为什么呈电中性？⑤为什么说原子的质量集中在原子核上？

活动：让学生再画出氦原子的结构模型，提示：氦原子核内由2个质子和2个中子。

三、结束语

科学家进行研究后还发现质子和中子都是由更构模型

1911年，卢瑟福做了著名的α粒子散射实验，微小的基本粒子——夸克构成的，夸克还可以再分！一旦我们进入到下一个层次，我们将会看到什么，我们又将会知道什么？或者，里面还有一个宇宙？期待你发现！

学生回答：

意味着原子可分；推测原子内还有带正电的物质。

画图交流

学生根据提供的素材分析α粒子的运动。

学生带着猜想观看，并描述观察到的实验现象。

小组讨论寻找证据。

学生谈谈自己的感悟。

画图，展示

学生阅读并思考。

画图

让学生体会汤姆生的原子结构模型的建立过程，渗透科学探究的方法。

让学生从实验现象中学会寻找证据，体会打破一个旧的模型到建立一个新的模型之间的探究过程。

通过画出模型的方式，更好地理解卢瑟福好玻尔的原子结构的模型。

以问题为引领，让学生学会有目的的获取信息，问题设置层层推进，不断扩充学生的认知结构。

课后作业

利用铁丝和橡皮泥制作氧原子的模型。

板书设计