2019-2020年高中物理 2.2 原子的核式結構模型教案 教科版選修3-5.doc

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2019-2020年高中物理 2.2 原子的核式結構模型教案 教科版選修3-5 三維教學目標 1、知識與技能 （1）了解原子結構模型建立的歷史過程及各種模型建立的依據(jù)； （2）知道粒子散射實驗的實驗方法和實驗現(xiàn)象，及原子核式結構模型的主要內(nèi)容。 2、過程與方法 （1）通過對粒子散射實驗結果的討論與交流，培養(yǎng)學生對現(xiàn)象的分析中歸納中得出結論的邏輯推理能力； （2）通過核式結構模型的建立，體會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發(fā)展過程中的作用； （3）了解研究微觀現(xiàn)象。 3、情感、態(tài)度與價值觀 （1）通過對原子模型演變的歷史的學習，感受科學家們細致、敏銳的科學態(tài)度和不畏權威、尊重事實、尊重科學的科學精神； （2）通過對原子結構的認識的不斷深入，使學生認識到人類對微觀世界的認識是不斷擴大和加深的，領悟和感受科學研究方法的正確使用對科學發(fā)展的重要意義。 教學重點： （1）引導學生自主思考討論在于對粒子散射實驗的結果分析從而否定葡萄干布丁模型，得出原子的核式結構； （2）在教學中滲透和讓學生體會物理學研究方法，滲透三個物理學方法：模型方法，黑箱方法和微觀粒子的碰撞方法。 教學難點：引導學生小組自主思考討論在于對粒子散射實驗的結果分析從而否定葡萄干布丁模型，得出原子的核式結構 教學方法：教師啟發(fā)、引導，學生討論、交流。 教學用具：投影片，多媒體輔助教學設備。 （一）引入新課 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。用動畫展示原子葡萄干布丁模型。 （二）進行新課 1、粒子散射實驗原理、裝置 （1）粒子散射實驗原理： 問題：湯姆生提出的葡萄干布丁原子模型是否對呢？ 原子的結構非常緊密，用一般的方法是無法探測它的內(nèi)部結構的，要認識原子的結構，需要用高速粒子對它進行轟擊。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，改變了運動方向，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，是研究原子結構的有效手段。 指出：研究原子內(nèi)部結構要用到的方法：黑箱法、微觀粒子碰撞方法。 （2）粒子散射實驗裝置 粒子散射實驗的裝置，主要由放射源、金箔、熒光屏、望遠鏡和轉(zhuǎn)動圓盤幾部分組成。粒子散射實驗在課堂上無法直接演示，希望借助多媒體系統(tǒng)，利用動畫向?qū)W生模擬實驗的裝置、過程和現(xiàn)象，使學生獲得直觀的切身體驗，留下深刻的印象。通過多媒體重點指出，熒光屏和望遠鏡能夠圍繞金箔在一個圓周上運動，從而可以觀察到穿透金箔后偏轉(zhuǎn)角度不同的粒子。并且要讓學生了解，這種觀察是非常艱苦細致的工作，所用的時間也是相當長的。動畫展示粒子散射實驗裝置動畫展示實驗中，通過顯微鏡觀察到的現(xiàn)象。 （3）實驗的觀察結果 明確：入射的粒子分為三部分。大部分沿原來的方向前進，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)。 2、原子的核式結構的提出 三個問題：用湯姆生的葡萄干布丁模型能否解釋粒子大角度散射？請同學們根據(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原子內(nèi)部后有沒有可能發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)？ （3）你認為原子中的正電荷應如何分布，才有可能造成粒子的大角度偏轉(zhuǎn)？為什么？ 小結： 對于問題1、2：按照葡萄干布丁模型，①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，也不會有大角散射。②對于粒子在原子附近時由于原子呈中性，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，由于原子兩側正電荷將對它的斥力有相當大一部分互相抵消，使粒子偏轉(zhuǎn)的力不會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構的實際情況。 對于問題3：討論、推理、分析得到盧瑟福的原子結構模型。 小結：實驗中發(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)量應都集中在一個中心上。 ①絕大多數(shù)粒子不偏移→原子內(nèi)部絕大部分是“空”的。 ②少數(shù)粒子發(fā)生較大偏轉(zhuǎn)→原子內(nèi)部有“核”存在。 ③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。 點評：教師進行科學研究方法教育：模型法 （實驗現(xiàn)象）→（分析推理）→（構造模型） （通過湯姆生的原子結構模型到盧瑟福的原子的核式結構模型的建立，既滲透科學探究的因素教學，又進行了模型法的教學，并將盧瑟福的原子的核式結構模型與行星結構相類比，指出大自然的和諧統(tǒng)一的美，滲透哲學教育。通過學生對這三個問題的討論與交流，順理成章地否定了葡萄干布丁模型，并開始建立新的模型。希望這一部分由學生自己完成，教師總結，總結時，突出湯姆生原子模型與粒子散射實驗之間的矛盾，可以將粒子分別穿過葡萄干布丁模型和核式結構模型的不同現(xiàn)象用動畫模擬，形成強烈的對比，突破難點）得到盧瑟福的原子的核式結構模型后再展示立體動畫粒子散射模型，使學生有更清晰的直觀形象、生動的認識。 3、原子核的電荷與大小 關于原子的大小應該讓學生有個數(shù)量級的概念，即原子的半徑在10-10m左右，原子核的大小在10-15～10-14m左右，原子核的半徑只相當于原子半徑的萬分之一，體積只相當于原子體積的萬億分之一。為了加深學生的印象，可舉一些較形象的比喻或按比例畫些示意圖，同時通過表格展示，對比。 半 徑 大 小 （數(shù)量級） 類 比 原子 10-10m 足球場 原子核 10-15m~10-14m 一枚硬幣