高中物理第三章原子結(jié)構(gòu)之謎第1節(jié)敲開原子的大門教案1粵教版選修35

敲開原子的大門 學(xué)生在選修3-1的學(xué)習(xí)時(shí)就知道陰極射線的本質(zhì)就是電子，但對(duì)這一研究過程并不清楚。并且在選修3-1已經(jīng)學(xué)習(xí)過電磁學(xué)的內(nèi)容，學(xué)生可以結(jié)合電磁學(xué)的知識(shí)設(shè)法判斷陰極射線的電荷，基礎(chǔ)較好的同學(xué)也可以嘗試設(shè)法測(cè)出陰極射線的荷質(zhì)比（靈活應(yīng)用要求比較高）。 本課內(nèi)容是第三章原子結(jié)構(gòu)之謎的第一節(jié)，人類對(duì)原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)是逐步深入的。而電子的發(fā)現(xiàn)，對(duì)人類認(rèn)識(shí)原子的結(jié)構(gòu)有重大的意義，它使人類改變了原子使組成物體的最小微粒的看法，它使人們認(rèn)識(shí)到原子是有結(jié)構(gòu)的。電子的發(fā)現(xiàn)是科學(xué)家進(jìn)行了一個(gè)長時(shí)間的科學(xué)探索。探索的結(jié)果不僅弄清楚了陰極射線的本質(zhì)，還意外得出了原子是可分的，電子為其組成的一部分的結(jié)論。本課內(nèi)容為后面對(duì)原子結(jié)構(gòu)的探索奠定了基礎(chǔ)。（一）知識(shí)與技能 2.知道什么是陰極射線，了解它的實(shí)質(zhì)。（二）過程與方法 1.通過對(duì)陰極射線的探究，知道如何利用已有的電磁學(xué)知識(shí)判斷未知粒子的電荷，測(cè)定未知粒子荷質(zhì)比的方法。 2.通過討論與交流，培養(yǎng)學(xué)生靈活的遷移知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。（三）情感態(tài)度與價(jià)值觀 1.通過學(xué)習(xí)電子發(fā)現(xiàn)的歷史，使學(xué)生體會(huì)到科學(xué)是會(huì)改變的，是在不斷的失敗與成功中前進(jìn)的，并培養(yǎng)學(xué)生對(duì)未知世界濃厚的興趣。 2.體會(huì)科學(xué)探究的艱難，感恩科學(xué)家們的無私奉獻(xiàn)，才有我們今天科技發(fā)達(dá)，多姿多彩的文明社會(huì)。 講授法，討論法。 1課時(shí)（一）新課引入： 通過師生問答引入課題：敲開原子的大門 師問：物質(zhì)是由什么構(gòu)成的？ 學(xué)生通過思考，回答：物質(zhì)由分子構(gòu)成，分子由原子構(gòu)成，原子由原子核和核外電子構(gòu)成。 師問：我們并看不見原子，那科學(xué)家是如何推斷出原子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的呢？現(xiàn)在讓我們一起追尋著科學(xué)家們的足跡，探尋微觀世界的奧秘！設(shè)計(jì)意圖：通過引導(dǎo)學(xué)生回憶已有知識(shí)，拋出問題，引發(fā)學(xué)生的疑惑，激起學(xué)生的求知欲，引入本課內(nèi)容。（二）新課內(nèi)容： 在相當(dāng)長的一段時(shí)間里，人們都認(rèn)為原子就是組成物體的最小微粒，直到英國科學(xué)家湯姆生在研究陰極射線時(shí)發(fā)現(xiàn)了電子，從此敲開了原子的大門，開始了對(duì)原子內(nèi)部結(jié)構(gòu)的探索！1.1858年德國科學(xué)家普呂克爾發(fā)現(xiàn)了陰極射線！ 師：陰極射線的本質(zhì)是什么？生：學(xué)生大膽的猜想陰極射線的本質(zhì)。師：介紹科學(xué)家們對(duì)陰極射線的本質(zhì)的猜想。設(shè)計(jì)意圖：引導(dǎo)學(xué)生大膽猜想，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)散思維，體會(huì)科學(xué)的進(jìn)步都是從大膽猜想開始的。有些同學(xué)可能能記得選修3-1學(xué)過陰極射線，其本質(zhì)是帶負(fù)電的電子。如果學(xué)生說出來，加以鼓勵(lì)！2.陰極射線電性的判定：師：提出問題：如果陰極射線是由帶負(fù)電的物質(zhì)微粒組成的，同學(xué)們有沒有什么好辦法能夠證明這個(gè)觀點(diǎn)？換句話說：我們?cè)鯓幼C明陰極射線微粒帶負(fù)電？ 生：思考，討論，學(xué)生舉手回答：加磁場(chǎng)或電場(chǎng)，根據(jù)陰極射線的偏轉(zhuǎn)方向用左手定則判斷微粒的電性；或者是用驗(yàn)電器驗(yàn)證。 師：總結(jié)學(xué)生的辦法，加以整理。對(duì)比著介紹湯姆生的辦法：證實(shí)陰極射線的本質(zhì)就是帶負(fù)電的微粒。強(qiáng)調(diào)湯姆生的多次實(shí)驗(yàn)證，讓學(xué)生體會(huì)科學(xué)的論證需要謹(jǐn)慎！ 設(shè)計(jì)意圖：鼓勵(lì)學(xué)生自己解決問題，提高學(xué)生分析問題，應(yīng)用知識(shí)的能力，培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維。體會(huì)科學(xué)進(jìn)步的歷程，體會(huì)湯姆生科學(xué)論證的謹(jǐn)慎！ 3.陰極射線荷質(zhì)比的檢測(cè)： 師：如果你是湯姆生，你有什么好辦法測(cè)出陰極射線的荷質(zhì)比？ 生：思考，討論，回答。 師：總結(jié)學(xué)生的辦法，加以整理。學(xué)生可能一時(shí)想不出辦法，可以適當(dāng)提示。介紹湯姆生的辦法，陰極射線微粒垂直進(jìn)入磁場(chǎng)B，僅在磁場(chǎng)力作用下，陰極射線微粒做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則有：evB=，其中陰極射線微粒的速度v和半徑r未知，如何獲得？ 生：思考，討論，回答。 師：根據(jù)學(xué)生的回答，加以整理。速度v可以給陰極射線加一磁場(chǎng)和電場(chǎng)，調(diào)節(jié)磁場(chǎng)和電場(chǎng)可以使陰極射線微粒受到的磁場(chǎng)力和電場(chǎng)力達(dá)到平衡，即：evB=eE 則：v=然而，圓周運(yùn)動(dòng)的半徑并不好獲得。湯姆生提出了新的方案：讓平行板M，N間的間距為h，板的水平長度為d，首先使陰極射線僅受電廠作用而達(dá)到最大偏轉(zhuǎn)，測(cè)出此時(shí)的電場(chǎng)強(qiáng)度E，隨后保持E不變，外加磁場(chǎng)使陰極射線恢復(fù)水平不再偏轉(zhuǎn)，測(cè)出此時(shí)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B。剛剛我們已經(jīng)證實(shí)v=；算出陰極射線微粒的荷質(zhì)比。生：計(jì)算，化簡(jiǎn)。請(qǐng)一個(gè)學(xué)生上臺(tái)演算。如果不會(huì)，可加以提示。陰極射線微粒在電場(chǎng)力作用下達(dá)到最大偏轉(zhuǎn)，是類平拋運(yùn)動(dòng)：水平方向：勻速直線運(yùn)動(dòng)，則有：d=vt豎直方向：初速度為0的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，則有：=at2 a=整理可得：=師：點(diǎn)評(píng)上臺(tái)學(xué)生的演算。總結(jié)：這個(gè)實(shí)驗(yàn)最大的妙處：把難以測(cè)量的半徑r變成易于測(cè)量的板間距h和板長d。介紹湯姆生計(jì)算結(jié)果及其分析結(jié)果：要么微粒帶電量很大，要么微粒質(zhì)量很小。設(shè)計(jì)意圖：通過師生間的問答，引導(dǎo)學(xué)生思考，培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維。通過學(xué)生參與演算，提高學(xué)生的參與度，更好的理解學(xué)習(xí)內(nèi)容，另一方面參與到演算中來，體會(huì)科學(xué)進(jìn)步的歷程！4.電子的發(fā)現(xiàn)：師：判斷出陰極射線微粒的電性，測(cè)出微粒的荷質(zhì)比，這還并未敲開原子的大門。后來湯姆生還進(jìn)行了一系列的探究，不斷論證，湯姆生才完全確認(rèn)了電子的存在！再后來密立根精確地測(cè)出了電子的電量，再根據(jù)荷質(zhì)比計(jì)算出電子的質(zhì)量。從此，科學(xué)家們打開了原子的大門，開始了對(duì)原子內(nèi)部結(jié)構(gòu)的探索！設(shè)計(jì)意圖：介紹湯姆生反復(fù)不斷論證最終確認(rèn)電子存在的過程，讓學(xué)生體會(huì)科學(xué)探索需要盡量思考完備，獲得充分的證據(jù)。5.小結(jié)：科學(xué)的進(jìn)步需要打破常規(guī)，大膽猜想，反復(fù)驗(yàn)證！感謝科學(xué)家們的積極探索，才有我們今天科技進(jìn)步，多姿多彩的文明社會(huì)！設(shè)計(jì)意圖：通過對(duì)湯姆生發(fā)現(xiàn)電子的探索過程的學(xué)習(xí)，體會(huì)科學(xué)探索的艱辛，嚴(yán)謹(jǐn)。正是因?yàn)榭茖W(xué)家們的不懈奮斗，才有我們今天科技進(jìn)步，多姿多彩的文明社會(huì)！感恩科學(xué)家們的無私奉獻(xiàn)。6.當(dāng)堂反饋：①關(guān)于陰極射線的本質(zhì)，說法正確的是：陰極射線的本質(zhì)是氫原子陰極射線的本質(zhì)是電磁波陰極射線的本質(zhì)是電子陰極射線的本質(zhì)是X射線答案：C ②-45N/C。已知油的密度為ρ3kg/m3.求該油滴所帶的電荷量是元電荷的多少倍？（取g=10m/s2） 答案：油滴靜止：mg=qE m=ρv=ρπr