教科版高中物理選修3-5：《原子的核式結(jié)構(gòu)模型》教案-新版

1、教科版高中物理選修3-5:原子 的核式結(jié)構(gòu)模型教案-新版2.2原子的核式結(jié)構(gòu)模型教案新課標(biāo)要求（一）知識與技能1 . 了解原子結(jié)構(gòu)模型建立的歷史過程及各種模型建立的依據(jù)。2 .知道 粒子散射實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，及原子核式結(jié)構(gòu)模型的主 要內(nèi)容。（二）過程與方法1 .通過對 粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果的討論與交流，培養(yǎng)學(xué)生對現(xiàn)象的分析中歸 納中得出結(jié)論的邏輯推理能力。2 .通過核式結(jié)構(gòu)模型的建立，體會(huì)建立模型研究物理問題的方法，理解物 理模型的演化及其在物理學(xué)發(fā)展過程中的作用。3 . 了解研究微觀現(xiàn)象。（三）情感、態(tài)度與價(jià)值觀1 .通過對原子模型演變的歷史的學(xué)習(xí)，感受科學(xué)家們細(xì)致、敏銳的科學(xué)態(tài) 度和不

2、畏權(quán)威、尊重事實(shí)、尊重科學(xué)的科學(xué)精神。2 .通過對原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識的不斷深入，使學(xué)生認(rèn)識到人類對微觀世界的認(rèn) 識是不斷擴(kuò)大和加深的，領(lǐng)悟和感受科學(xué)研究方法的正確使用對科學(xué)發(fā)展的重 要意義。教學(xué)重點(diǎn)1 .引導(dǎo)學(xué)生小組自主思考討論在于對粒子散射實(shí)驗(yàn)的結(jié)果分析從而否定葡萄干布丁模型，得出原子的核式結(jié)構(gòu)；2 .在教學(xué)中滲透和讓學(xué)生體會(huì)物理學(xué)研究方法，滲透三個(gè)物理學(xué)方法：模 型方法，黑箱方法和微觀粒子的碰撞方法；教學(xué)難點(diǎn)引導(dǎo)學(xué)生小組自主思考討論在于對 Q粒子散射實(shí)驗(yàn)的結(jié)果分析從而否定葡 萄干布丁模型，得出原子的核式結(jié)構(gòu)教學(xué)用具：投影片，多媒體輔助教學(xué)設(shè)備課時(shí)安排1課時(shí)教學(xué)過程(一)引入新課講述：湯姆生發(fā)現(xiàn)

3、電子，根據(jù)原子呈電中性，提出了原子的葡萄干布丁模 型。學(xué)生活動(dòng)：師生共同得出湯姆生的原子葡萄干布丁模型。點(diǎn)評：用動(dòng)畫展示原子葡萄干布丁模型。(二)進(jìn)行新課1. 粒子散射實(shí)驗(yàn)原理、裝置(1) 粒子散射實(shí)驗(yàn)原理：湯姆生提出的葡萄干布丁原子模型是否對呢？原子的結(jié)構(gòu)非常緊密，用一般的方法是無法探測它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的，要認(rèn)識 原子的結(jié)構(gòu)，需要用高速粒子對它進(jìn)行轟擊。而 粒子具有足夠的能量，可以接 近原子中心。它還可以使熒光屏物質(zhì)發(fā)光。如果 粒子與其他粒子發(fā)生相互作用， 改變了運(yùn)動(dòng)方向，熒光屏就能夠顯示出它的方向變化。 研究高速的 粒子穿過原 子的散射情況，是研究原子結(jié)構(gòu)的有效手段。學(xué)生：體會(huì) 粒子散射實(shí)驗(yàn)中

4、用到科學(xué)方法；滲透科學(xué)精神(勇于攀登科學(xué) 高峰，不怕苦、不怕累的精神)的教育。教師指出：研究原子內(nèi)部結(jié)構(gòu)要用到的方法：黑箱法、微觀粒子碰撞方法。(2) 粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置粒子散射實(shí)驗(yàn)的裝置，主要由放射源、金箔、熒光屏、望遠(yuǎn)鏡和轉(zhuǎn)動(dòng) 圓盤幾部分組成。 粒子散射實(shí)驗(yàn)在課堂上無法直接演示，希望借助多媒體系統(tǒng)， 利用動(dòng)畫向?qū)W生模擬實(shí)驗(yàn)的裝置、過程和現(xiàn)象，使學(xué)生獲得直觀的切身體驗(yàn)， 留下深刻的印象。通過多媒體重點(diǎn)指出，熒光屏和望遠(yuǎn)鏡能夠圍繞金箔在一個(gè) 圓周上運(yùn)動(dòng)，從而可以觀察到穿透金箔后偏轉(zhuǎn)角度不同的粒子。并且要讓學(xué)生了解，這種觀察是非常艱苦細(xì)致的工作，所用的時(shí)間也是相當(dāng)長的。動(dòng)畫展示粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置動(dòng)畫

5、展示實(shí)驗(yàn)中，通過顯微鏡觀察到的現(xiàn)象(3)實(shí)驗(yàn)的觀察結(jié)果必須向?qū)W生明確：入射的 粒子分為三部分。大部分沿原來的方向前進(jìn)，少數(shù)發(fā)生了較大偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)。提問學(xué)生，師生共同用科學(xué)語言表述實(shí)驗(yàn)結(jié)果。2 .原子的核式結(jié)構(gòu)的提出(1)投影出三個(gè)問題讓學(xué)生先自己思考，然后以四人小組討論。其中第1、2個(gè)問題學(xué)生基本上能討論出，第三個(gè)問題，通過師生共同分析，然后讓學(xué)生小 組討論，進(jìn)行邏輯推理得出原子的結(jié)構(gòu)。三個(gè)問題是：用湯姆生的葡萄干布丁模型能否解釋Q粒子大角度散射？請同學(xué)們根據(jù)以下三方面去考慮：(1) 粒子出現(xiàn)大角度散射有沒有可能是與電子碰撞后造成的？(2)按照葡萄干布丁模型，粒子在原子附近或穿越

6、原子內(nèi)部后有沒有可能發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)？(3)你認(rèn)為原子中的正電荷應(yīng)如何分布，才有可能造成Q粒子的大角度偏轉(zhuǎn)？為什么？學(xué)生小組討論、小組間互相提問，解答。(2)教師小結(jié)：對于問題1、2:按照葡萄干布丁模型，碰撞前后，質(zhì)量大的粒子速度幾乎不變。只可能是電子的速度發(fā)生大的改變，因此不可能出現(xiàn)反彈的現(xiàn)象，即使是非對心碰 撞，也不會(huì)有大角散射。對于粒子在原子附近時(shí)由于原子呈中性，與粒子之間沒有或很小的庫 侖力的作用，正電荷在原子內(nèi)部均勻的分布，粒子穿過原子時(shí)，由于原子兩側(cè)正電荷將對它的斥力有相當(dāng)大一部分互相抵消， 使 粒子偏轉(zhuǎn)的力不會(huì)很大，所 以 粒子大角度散射說明葡萄干布丁模型不符合原子結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況。

7、師生互動(dòng)，學(xué)生小組討論，學(xué)生分析推理得到盧瑟福的原子結(jié)構(gòu)模型。對于問題3:先通過課件師生分析，然后小組討論，推理分析得到盧瑟福的原子結(jié)構(gòu)模 型。教師起引導(dǎo)和組織作用。教師小結(jié)：實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)極少數(shù) 粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，甚至反彈回來， 表明這些 粒子在原子中某個(gè)地方受到了質(zhì)量、電量均比它本身大得多的物體的作用，可見原子中的正電荷、質(zhì)量應(yīng)都集中在一個(gè)中心上。絕大多數(shù) 粒子不偏移一原子內(nèi)部絕大部分是 空”的。少數(shù)粒子發(fā)生較大偏轉(zhuǎn)一原子內(nèi)部有核”存在。極少數(shù) 粒子被彈回一表明：作用力很大；質(zhì)量很大；電量集中。點(diǎn)評：教師進(jìn)行科學(xué)研究方法教育：模型法（實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象）一（分析推理）一（構(gòu)造模型）（通過湯姆生的原子

8、結(jié)構(gòu)模型到盧瑟福的原子的核式結(jié)構(gòu)模型的建立，既 滲透科學(xué)探究的因素教學(xué)，又進(jìn)行了模型法的教學(xué)，并將盧瑟福的原子的核式 結(jié)構(gòu)模型與行星結(jié)構(gòu)相類比，指出大自然的和諧統(tǒng)一的美，滲透哲學(xué)教育。通 過學(xué)生對這三個(gè)問題的討論與交流，順理成章地否定了葡萄干布丁模型，并開 始建立新的模型。希望這一部分由學(xué)生自己完成，教師總結(jié)，總結(jié)時(shí)，突出湯 姆生原子模型與 粒子散射實(shí)驗(yàn)之間的矛盾，可以將 粒子分別穿過葡萄干布丁 模型和核式結(jié)構(gòu)模型的不同現(xiàn)象用動(dòng)畫模擬，形成強(qiáng)烈的對比，突破難點(diǎn)）聯(lián)想在以前的學(xué)習(xí)中有哪些進(jìn)行了模型法的教學(xué)，在哪些方面的研究中可 以應(yīng)用模型法來研究。得到盧瑟福的原子的核式結(jié)構(gòu)模型后再展示立體動(dòng)畫粒

9、子散射模型，使學(xué)生有更清晰的直觀形象、生動(dòng)的認(rèn)識。3 .原子核的電荷與大小關(guān)于原子的大小應(yīng)該讓學(xué)生有個(gè)數(shù)量級的概念，即原子的半徑在10-10m左右，原子核的大小在10-1510-14m左右.原子核的半徑只相當(dāng)于原子半徑的萬 分之一，體積只相當(dāng)于原子體積的萬億分之一。為了加深學(xué)生的印象，可舉一 些較形象的比喻或按比例畫些示意圖，同時(shí)通過表格展示，對比。半徑大?。〝?shù)量級）類比原子10-10m足球場原子核10-15m10-14m一枚硬幣（三）課堂小結(jié)教師活動(dòng)：讓學(xué)生概括總結(jié)本節(jié)的內(nèi)容。請一個(gè)同學(xué)到黑板上總結(jié)，其他 同學(xué)在筆記本上總結(jié)，然后請同學(xué)評價(jià)黑板上的小結(jié)內(nèi)容學(xué)生活動(dòng)：認(rèn)真總結(jié)概括本節(jié)內(nèi)容，并把

10、自己這節(jié)課的體會(huì)寫下來、比較黑板上的小結(jié)和自己的小結(jié)，看誰的更好，好在什么地方。點(diǎn)評：總結(jié)課堂內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生概括總結(jié)能力。教師要放開，讓學(xué)生自己總結(jié)所學(xué)內(nèi)容，允許內(nèi)容的順序不同，從而構(gòu)建 他們自己的知識框架。(四)作業(yè)：課本P25練習(xí)與評價(jià)教學(xué)體會(huì)本節(jié)課在未準(zhǔn)備前，本人開始和大部分的老師一樣，均認(rèn)為該課很容易上， 也沒什么多少內(nèi)容可教學(xué)，作為上公開課不合適；因?yàn)閭鹘y(tǒng)的教學(xué)中，只是告 訴學(xué)生湯姆生的葡萄干布丁模型，粒子散射實(shí)驗(yàn)，盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)模型，一節(jié)課15分鐘就可以講完了。傳統(tǒng)的教學(xué)中只是 授人以魚，并未授人以漁”，學(xué)生并不知道盧瑟福的 粒 子散射實(shí)驗(yàn)為什么要這樣做，并沒有學(xué)會(huì)盧瑟福通過

11、推理分析得出原子的核式 結(jié)構(gòu)模型的科學(xué)方法，可以說，這節(jié)課最精華的所在：科學(xué)研究方法如模型法、 黑箱法、微觀粒子碰撞法，學(xué)生并沒有從中體會(huì)到，是舍本求末的教學(xué)法。本節(jié)課最大的成功之處有：(1)通過動(dòng)畫展示了盧瑟福的粒子散射實(shí)驗(yàn)，突破了傳統(tǒng)教學(xué)中本實(shí)驗(yàn)不夠條件做，只能通過圖片介紹的不足；使難的知識變得更形象生動(dòng)，更容易。(2)通過讓學(xué)生小組討論三個(gè)問題：有關(guān)用湯姆生的葡萄干布丁模型能否 解釋 粒子散射實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，一步一步得出盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)模型， 從而利于 提高學(xué)生的邏輯推理能力，觀察能力，有利用培養(yǎng)學(xué)生勇于攀登科學(xué)高峰，不 怕苦、不怕累的科學(xué)精神。(3)使學(xué)生通過本課的學(xué)習(xí)，體會(huì)并掌握到研究

12、原子內(nèi)部結(jié)構(gòu)(未知世界) 的三種方法：模型法、黑箱法、微觀粒子碰撞法，充分體現(xiàn)了新課程中 授人以 魚，不如授人以漁”的基本思想。(4)探索在擴(kuò)招情況下，進(jìn)行教學(xué)有效性的策略研究，是本節(jié)課的試驗(yàn)主 題之一，也是我校開展的一個(gè)重要課題；本節(jié)課在有些學(xué)生的能力要求太高的 地方，采用小步跑的方法，將難點(diǎn)的梯度設(shè)置為幾個(gè)臺階，如三個(gè)問題的回答討論，就采用這一方法，從而有利于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和保持學(xué)習(xí)物理的積 極性，使學(xué)生不斷獲得成就感，在小組中體會(huì)到自己的重要性和學(xué)會(huì)在小組學(xué) 習(xí)中進(jìn)行協(xié)作團(tuán)結(jié)。（5）在教學(xué)中雖然不能進(jìn)行真實(shí)的實(shí)驗(yàn)，但同樣處處滲透著新課程理念的 科學(xué)探究思想；例如：根據(jù)原子里面的結(jié)構(gòu)是怎樣的？（提出問題） 一電子的發(fā)現(xiàn)一原子 呈電中性一湯姆生因此提出葡萄干布丁模型（猜想與假設(shè)）一是否正確？可以 解釋一些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，有其一定的正確性一但無法解釋粒子散射實(shí)驗(yàn)（進(jìn)一步 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證）一根據(jù)粒子散射實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象一在原有葡萄干布丁模型基礎(chǔ)上進(jìn)行修 正，盧瑟福提出新的原子的核式結(jié)構(gòu)一建立新的理論（新的猜想與假設(shè)）一進(jìn) 一步的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證一電子云教學(xué)之中要注意的地方和教學(xué)中的火花：在學(xué)習(xí)的回答三個(gè)問題中，教師要靈活地處理學(xué)生問到的問題，不要回避 問題，這些問題有的也許是思想的火花，有的是學(xué)生理解中的誤區(qū)，教師要能 及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，而這些就更要求新課程下的教師要更具有較高的研究水平，要 進(jìn)一步提高教