2024-2025學(xué)年高中物理第三章原子結(jié)構(gòu)之謎第1節(jié)敲開(kāi)原子的大門教案1粵教版選修3-5

PAGE1-敲開(kāi)原子的大門一.學(xué)情分析 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)這一探討過(guò)程并不清晰。并且在選修3-1已經(jīng)學(xué)習(xí)過(guò)電磁學(xué)的內(nèi)容，學(xué)生可以結(jié)合電磁學(xué)的學(xué)問(wèn)設(shè)法推斷陰極射線的電荷，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（敏捷應(yīng)用要求比較高）。二.教材分析 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)的相識(shí)是逐步深化的。而電子的發(fā)覺(jué)，對(duì)人類相識(shí)原子的結(jié)構(gòu)有重大的意義，它使人類變更了原子使組成物體的最小微粒的看法，它使人們相識(shí)到原子是有結(jié)構(gòu)的。電子的發(fā)覺(jué)是科學(xué)家進(jìn)行了一個(gè)長(zhǎng)時(shí)間的科學(xué)探究。探究的結(jié)果不僅弄清晰了陰極射線的本質(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)的探究奠定了基礎(chǔ)。三.教學(xué)目標(biāo)（一）學(xué)問(wèn)與技能 1.了解湯姆生發(fā)覺(jué)電子的歷史過(guò)程 2.知道什么是陰極射線，了解它的實(shí)質(zhì)。 3.體會(huì)探討陰極射線的方法（二）過(guò)程與方法 1.通過(guò)對(duì)陰極射線的探究，知道如何利用已有的電磁學(xué)學(xué)問(wèn)推斷未知粒子的電荷，測(cè)定未知粒子荷質(zhì)比的方法。 2.通過(guò)探討與溝通，培育學(xué)生敏捷的遷移學(xué)問(wèn)解決實(shí)際問(wèn)題的實(shí)力。（三）情感看法與價(jià)值觀 1.通過(guò)學(xué)習(xí)電子發(fā)覺(jué)的歷史，使學(xué)生體會(huì)到科學(xué)是會(huì)變更的，是在不斷的失敗與勝利中前進(jìn)的，并培育學(xué)生對(duì)未知世界深厚的愛(ài)好。 2.體會(huì)科學(xué)探究的艱難，感恩科學(xué)家們的無(wú)私奉獻(xiàn)，才有我們今日科技發(fā)達(dá)，多姿多彩的文明社會(huì)。四.教學(xué)重難點(diǎn) 1.電子發(fā)覺(jué)的方法和過(guò)程 2.推導(dǎo)出電子荷質(zhì)比的表達(dá)式五.教學(xué)方法 講授法，探討法。六.教學(xué)時(shí)數(shù) 1課時(shí)七.教學(xué)過(guò)程（一）新課引入： 通過(guò)師生問(wèn)答引入課題：敲開(kāi)原子的大門 師問(wèn)：物質(zhì)是由什么構(gòu)成的？ 學(xué)生通過(guò)思索，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(wèn)：我們并看不見(jiàn)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)家們的蹤跡，探尋微觀世界的奇妙！設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生回憶已有學(xué)問(wèn)，拋出問(wèn)題，引發(fā)學(xué)生的懷疑，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(zhǎng)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(guó)科學(xué)家湯姆生在探討陰極射線時(shí)發(fā)覺(jué)了電子，從今敲開(kāi)了原子的大門，起先了對(duì)原子內(nèi)部結(jié)構(gòu)的探究！1.1858年德國(guó)科學(xué)家普呂克爾發(fā)覺(jué)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，培育學(xué)生發(fā)散思維，體會(huì)科學(xué)的進(jìn)步都是從大膽猜想起先的。有些同學(xué)可能能記得選修3-1學(xué)過(guò)陰極射線，其本質(zhì)是帶負(fù)電的電子。假如學(xué)生說(shuō)出來(lái)，加以激勵(lì)！2.陰極射線電性的判定：師：提出問(wèn)題：假如陰極射線是由帶負(fù)電的物質(zhì)微粒組成的，同學(xué)們有沒(méi)有什么好方法能夠證明這個(gè)觀點(diǎn)？換句話說(shuō)：我們?cè)鯓幼C明陰極射線微粒帶負(fù)電？ 生：思索，探討，學(xué)生舉手回答：加磁場(chǎng)或電場(chǎng)，依據(jù)陰極射線的偏轉(zhuǎn)方向用左手定則推斷微粒的電性；或者是用驗(yàn)電器驗(yàn)證。 師：總結(jié)學(xué)生的方法，加以整理。對(duì)比著介紹湯姆生的方法：證明陰極射線的本質(zhì)就是帶負(fù)電的微粒。強(qiáng)調(diào)湯姆生的多次試驗(yàn)證，讓學(xué)生體會(huì)科學(xué)的論證須要謹(jǐn)慎！ 設(shè)計(jì)意圖：激勵(lì)學(xué)生自己解決問(wèn)題，提高學(xué)生分析問(wèn)題，應(yīng)用學(xué)問(wèn)的實(shí)力，培育學(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：假如你是湯姆生，你有什么好方法測(cè)出陰極射線的荷質(zhì)比？ 生：思索，探討，回答。 師：總結(jié)學(xué)生的方法，加以整理。學(xué)生可能一時(shí)想不出方法，可以適當(dāng)提示。介紹湯姆生的方法，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：思索，探討，回答。 師：依據(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)整磁場(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(zhǎng)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)使陰極射線復(fù)原水平不再偏轉(zhuǎn)，測(cè)出此時(shí)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B。剛剛我們已經(jīng)證明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。假如不會(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?？偨Y(jié)：這個(gè)試驗(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(zhǎng)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(guò)師生間的問(wèn)答，引導(dǎo)學(xué)生思索，培育學(xué)生的發(fā)散思維。通過(guò)學(xué)生參加演算，提高學(xué)生的參加度，更好的理解學(xué)習(xí)內(nèi)容，另一方面參加到演算中來(lái)，體會(huì)科學(xué)進(jìn)步的歷程！4.電子的發(fā)覺(jué)：師：推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(kāi)原子的大門。后來(lái)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(lái)密立根精確地測(cè)出了電子的電量，再依據(jù)荷質(zhì)比計(jì)算出電子的質(zhì)量。從今，科學(xué)家們打開(kāi)了原子的大門，起先了對(duì)原子內(nèi)部結(jié)構(gòu)的探究！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(guò)程，讓學(xué)生體會(huì)科學(xué)探究須要盡量思索完備，獲得充分的證據(jù)。5.小結(jié)：科學(xué)的進(jìn)步須要打破常規(guī)，大膽猜想，反復(fù)驗(yàn)證！感謝科學(xué)家們的主動(dòng)探究，才有我們今日科技進(jìn)步，多姿多彩的文明社會(huì)！設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)對(duì)湯姆生發(fā)覺(jué)電子的探究過(guò)程的學(xué)習(xí)，體會(huì)科學(xué)探究的艱辛，嚴(yán)謹(jǐn)。正是因?yàn)榭茖W(xué)家們的不懈奮斗，才有我們今日科技進(jìn)步，多姿多彩的文明社會(huì)！感恩科學(xué)家們的無(wú)私奉獻(xiàn)。6.當(dāng)堂反饋：①關(guān)于陰極射線的本質(zhì)，說(shuō)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如圖所示，是密立根測(cè)量電子電量試驗(yàn)的示意圖，油滴從噴霧器噴出后，落到兩平行板間，油滴由于摩擦而帶電，調(diào)整兩極板間的電壓，可使油滴懸浮，通過(guò)顯微鏡視察到某個(gè)半徑為r=1.6x10-4cm的油滴恰好靜止在電場(chǎng)中，此時(shí)兩金屬板間勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度為E=1.9x105N/C。已知油的密度為ρ=0.85x103kg/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=ρπr3由上式可得：q=1.54x10-19C則：油滴所帶電荷量和元電荷的比值n=≈5 設(shè)計(jì)意圖：進(jìn)一步相識(shí)密立根的油滴試驗(yàn)，明白最小電荷量為e