《原子的核式結(jié)構(gòu)模型》參考教案

1、PAGE12182原子的核式結(jié)構(gòu)模型新課標(biāo)要求（一）知識(shí)與技能1了解原子結(jié)構(gòu)模型建立的歷史過(guò)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(guò)程與方法1通過(guò)對(duì)粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果的討論與交流，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)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(guò)核式結(jié)構(gòu)模型的建立，體會(huì)建立模型研究物理問(wèn)題的方法，理解物理模型的演化及其在物理學(xué)發(fā)展過(guò)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(guò)對(duì)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)度和不畏權(quán)威、尊重事實(shí)、尊重科學(xué)的科學(xué)精神。2通過(guò)對(duì)原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)的不斷深入，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到人類

2、對(duì)微觀世界的認(rèn)識(shí)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(duì)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(duì)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(duì)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)方法教師啟發(fā)、引導(dǎo)，學(xué)生討論、交流。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(guò)程（一）引入新課講述：湯姆生發(fā)現(xiàn)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

3、出湯姆生的原子葡萄干布丁模型。點(diǎn)評(píng)：用動(dòng)畫(huà)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(duì)呢原子的結(jié)構(gòu)非常緊密，用一般的方法是無(wú)法探測(cè)它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的，要認(rèn)識(shí)原子的結(jié)構(gòu)，需要用高速粒子對(duì)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(guò)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)

4、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(wú)法直接演示，希望借助多媒體系統(tǒng)，利用動(dòng)畫(huà)向?qū)W生模擬實(shí)驗(yàn)的裝置、過(guò)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(guò)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(zhǎng)的。動(dòng)畫(huà)展示粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置動(dòng)畫(huà)展示實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)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(lái)的方向前進(jìn)

5、，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(wèn)學(xué)生，師生共同用科學(xué)語(yǔ)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(wèn)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(wèn)題學(xué)生基本上能討論出，第三個(gè)問(wèn)題，通過(guò)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(wèn)題是：用湯姆生的葡萄干布丁模型能否解釋粒子大角度散射請(qǐng)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(méi)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原子內(nèi)部后有沒(méi)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，才有可能造成粒子的大角度偏轉(zhuǎn)為什么學(xué)生小組討論、小組間互相

6、提問(wèn)，解答。（2）教師小結(jié)：對(duì)于問(wèn)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(duì)心碰撞，也不會(huì)有大角散射。對(duì)于粒子在原子附近時(shí)由于原子呈中性，與粒子之間沒(méi)有或很小的庫(kù)侖力的作用，正電荷在原子內(nèi)部均勻的分布，粒子穿過(guò)原子時(shí)，由于原子兩側(cè)正電荷將對(duì)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(shuō)明葡萄干布丁模型不符合原子結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況。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(duì)于問(wèn)題3：先通過(guò)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

7、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(lái)，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(jiàn)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)原子內(nèi)部有“核”存在。極少數(shù)粒子被彈回表明：作用力很大；質(zhì)量很大；電量集中。點(diǎn)評(píng)：教師進(jìn)行科學(xué)研究方法教育：模型法（實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象）、（分析推理）（構(gòu)造模型）（通過(guò)湯姆生的原子結(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

8、透哲學(xué)教育。通過(guò)學(xué)生對(duì)這三個(gè)問(wèn)題的討論與交流，順理成章地否定了葡萄干布丁模型，并開(kāi)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(guò)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(huà)模擬，形成強(qiáng)烈的對(duì)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(lái)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(huà)粒子散射模型，使學(xué)生有更清晰的直觀形象、生動(dòng)的認(rèn)識(shí)。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(jí)的概念，即原子的半徑在10-10m左右，原子核的大小在10-1510-14半徑大小

9、（數(shù)量級(jí)）類比原子10-10足球場(chǎng)原子核10-15m10一枚硬幣（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(qǐng)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(qǐng)同學(xué)評(píng)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，并把自己這節(jié)課的體會(huì)寫(xiě)下來(lái)、比較黑板上的小結(jié)和自己的小結(jié)，看誰(shuí)的更好，好在什么地方。點(diǎn)評(píng)：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(kāi)，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(shí)框架。（四）作業(yè)：課本P55第1、3、4題教學(xué)體會(huì)本節(jié)課在未準(zhǔn)備前，本人開(kāi)始和大部分的老師一樣，均認(rèn)為該課很容易上，也沒(méi)什么多少內(nèi)容可教學(xué)，作為上公開(kāi)課不合適；因?yàn)閭鹘y(tǒng)的

10、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(yú)，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(méi)有學(xué)會(huì)盧瑟福通過(guò)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(shuō)，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(méi)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(guò)動(dòng)畫(huà)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(guò)圖片介紹的不足；使難的知識(shí)變得更形象生動(dòng)，更容易。（2）通過(guò)讓學(xué)生小組討論三個(gè)問(wèn)題：有關(guān)用湯姆生的葡萄干布丁模

11、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(guò)本課的學(xué)習(xí)，體會(huì)并掌握到研究原子內(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(yú)，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(kāi)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(tái)階，如三個(gè)問(wèn)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

12、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(wèn)題）電子的發(fā)現(xiàn)原子呈電中性湯姆生因此提出葡萄干布丁模型（猜想與假設(shè)）是否正確可以解釋一些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，有其一定的正確性但無(wú)法解釋粒子散射實(shí)驗(yàn)（進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證）根據(jù)粒子散射實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象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)建立新的理論（新的猜想與假設(shè)）進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證電子云教學(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(wèn)題中，教師要靈活地處理學(xué)生問(wèn)到的問(wèn)題，不要回避

13、問(wèn)題，這些問(wèn)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(wèn)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)一步提高教師的備課水平和質(zhì)量，要能及時(shí)引導(dǎo)學(xué)生如何去分析問(wèn)題和進(jìn)行研究，而不是單一提供現(xiàn)成的答案；例如：（1）學(xué)生可能在分析問(wèn)題同時(shí)，粒子能將電子打出，那么在屏上就能看到的是電子的亮點(diǎn)，這樣打在屏上的亮點(diǎn)就不一定是散射后粒子。教師可以引導(dǎo)學(xué)生分析：粒子打出電子后，根據(jù)碰撞的相關(guān)知識(shí)可知，粒子的速度幾乎不變；又由于電子的質(zhì)量很小，粒子的質(zhì)量較大，當(dāng)電子碰撞到屏上時(shí)，能量較小，體積較小，不易觀察到，從屏上觀察到的應(yīng)該是粒子。附1：學(xué)情分析1學(xué)生的認(rèn)識(shí)水平我校從去年擴(kuò)招后，由原來(lái)的6個(gè)班擴(kuò)招到16個(gè)班，而廣州市的其他學(xué)校也在擴(kuò)招，明顯感到學(xué)生的整體素質(zhì)及物理基礎(chǔ)在下降，因此根據(jù)現(xiàn)有學(xué)生的具體情況設(shè)計(jì)教案、一步步設(shè)計(jì)難度梯度，進(jìn)行教學(xué)有效性的策略研究成為我校的重點(diǎn)課題。為了使教學(xué)更具有代表性，所教教學(xué)班為物理選修普通班，學(xué)生的邏輯思維能力