《原子结构教案》word版.doc

苏教版高一年级化学人类对原子结构的认识的教学设计07240209 刘超美1. 设计思想首先，以新课程标准为依据，以遵循学生的认知规律、培养学生热爱科学的情感为前提，从“原子结构模型的演变”切入，“人类对原子结构的认识”通过创设问题情景学生阅读自学发现问题从原子相对比较形象、在学生了解原子的质量基础上，回顾上节课所涉及到的发展史，让学生推测原子核的电性，并与电子比较质量相对大小，使学生主动参与原子核的组成、性质以及核素、同位素等概念的探讨。在教学中，通过认识道尔顿原子结构模型、汤姆生原子结构模型、卢瑟福原子结构模型、玻尔原子结构模型等几种典型的原子结构模型，引导学生了解人类探索原子结构的基本历程，让学生体会科学探究过程的艰难曲折。在这个基础上学习有关原子构成的基础知识，形成原子核外电子是分层排布的等初步概念。教学设计过程中可以采用学生自主讨论的方法，多创设情景让学生自主学习、自主得出结论。多利用多媒体手段给学生提供丰富多样的素材，深入浅出地向学生介绍科学家对原子结构的最新认识成果。培养学生学会从微观角度思考问题的能力是本单元教学设计中的一个重点。在初中化学学习中，学生已经积累了一定的化学基础知识，了解了一些化学物质的宏观性质和应用。在这个阶段，我们必须通过本单元的教学，推动学生从物质的宏观性质的学习和研究转入从微观角度分析研究问题，这是化学思维继续提升的一个关键，也是教学设计中的一个重点和难点。教学设计中要充分考虑学生的知识基础，研究学生在学习过程中可能会遇到的障碍。2教材分析课程标准、学科教学指导意见对本课教学内容的要求。课程标准的要求：(1)知道元素、核素的含义。查阅资料并讨论：放射性元素、放射性同位素在能源、农业、医疗、考古等方面的应用。(2)知道化学科学的主要研究对象，了解20世纪化学发展的基本特征和21世纪化学的发展趋势。查阅20世纪化学发展过程中重大事件的资料(或观看录像)，与同学交流讨论。(3)发展学习化学的兴趣，乐于探究物质变化的奥秘，体验科学探究的艰辛和喜悦，感受化学世界的奇妙与和谐。(4)从科学家探索物质构成奥秘的史实中体会科学探究的过程和方法，增强学习化学的兴趣。学科教学指导意见基本要求：初步认识物质的微观结构，知道元素、核素的涵义，了解原子核外电子的排布。从以下方面来实现：（1）.通过了解原子结构模型演变的历史，体验科学家探索原子结构的艰难过程，认识实验、假说、模型等科学方法对化学研究的作用。（2）了解部分典型元素原子结构的核外电子排布，并能用原子结构示意图来表示。知道活泼金属和非金属原子在化学反应过程中通过电子得失使最外层达到稳定结构的事实。通过氧化镁的形成了解镁与氧气反应的本质。发展要求：从氧化镁的形成推知其它常见离子化合物的形成原因。2本课内容的组成成分和在模块学习中的地位和作用；（1）本课内容的组成成分本节内容包括两个部分：原子结构模型的演变和原子的构成。首先介绍原子结构模型的演变的基本历程，了解部分典型元素原子结构的核外电子排布，进而重点讨论镁与氧气反应的本质，结合原子的构成向学生介绍质子数、中子数、电子数、核电荷数、质量数、核数、元素、同位素、相对原子质量等概念，并能加以区分。从前后联系分析，先安排原子结构模型的演变，让学生了解人类认识原子结构的历程也可以提高学生学习原子结构知识的兴趣。了解原子的构成，了解核素、同位素的概念，了解质子数、中子数和质量数之间的关系，了解原子核外电子分层排布、化学反应中原子外层电子排布的变化是为后续单元、后续专题的学习打下理论基础。（2）在模块学习中的地位和作用1、首先，我省学生在初中科学课程中已经学习掌握了原子结构模型的演变、原子的构成、同位素知识。另外，经过前两单元的学习，学生已经认识到了化学世界物质的精彩纷呈，了解到研究物质的实验方法的多种多样。这些都为本节课的学习奠定了基础。同时在有了这些知识基础后，教材选择了化学史中人类对原子认识的不断深入、原子结构模型的不断演变的过程引入原子结构的内容，这样安排可以提高学生学习原子结构知识的兴趣，水到渠成地把学生带入完全的化学微观世界，又为整个专题“化学家眼中的物质世界”作了恰到好处的诠释。学习有关原子构成的基础知识，了解原子核外电子分层排布、化学反应中原子外层电子排布的变化为后续专题的学习打下理论基础。2本专题第三单元介绍有关原子结构模型的演变和原子的构成等内容，以后在化学2中会系统介绍原子核外电子排布和元素周期表等知识。同时学习有关原子构成的基础知识，了解原子核外电子分层排布、化学反应中原子外层电子排布的变化为后续专题的学习打下理论基础。本节课的学习不仅有助于学生在化学1后三个专题的学习中能从原子结构的有关知识角度认识某些元素的化学性质和氧化还原反应等概念，而且体现了教育学原理中对知识结构的循序渐进和螺旋式上升的特点。3学情分析1分析学生已有的认知水平和能力基础；学生在初中科学课程中已经学习掌握了原子结构模型的演变、原子的构成、同位素知识。另外，经过前两单元的学习，学生已经认识到了化学世界物质的精彩纷呈，了解到研究物质的实验方法的多种多样，这些都为本单元的学习奠定了基础。初中科学中化学所占的比例不是很大，知识掌握比较好，学生的基础也较好，但学生学习化学的兴趣较高，具备一定的分析能力、理解能力，在课堂教学能与教师进行有效的“互动”，体现自己的主体作用。2分析学生学习本课可能遇到的困难和问题；（1）初步接触微观世界，对这些要掌握的概念不能很好的理解。（2）知识迁移运用能力、发散思维能力还有待提高，解决实际问题的意识和能力不足。（3）对夸克发现史等知识不易看懂。4.教学目标知识与技能：掌握原子是由原子核和核外电子构成的，绝大多数原子核是由质子和中子构成的。知道同位数的概念和核素表示的符号。了解钠、镁、氧等常见元素原子的核外电子分层排布的情况。知道原子在反应过程中常通过电子得失使最外层达到8或2电子稳定结构的事实。通过氧化镁的形成知道镁与氧气反应的本质。过程与方法：通过了解原子结构模型演变的历史，体验科学家探索原子结构的艰难过程，认识实验、假说、模型等科学方法对化学研究的作用。情感、态度与价值观知道化学科学的研究对象，了解化学学科发展的趋势，学习科学家的探究精神。5.教学重难点重点：对质子数、中子数、电子数、核电荷数、质量数、核数、元素、同位素、相对原子质量等概念的理解。难点：质子数、中子数、电子数、核电荷数、质量数间的相互关系及结构与性质的大致关系。6教学方法启发式教学法、讨论法，采用诱思探究教学法，通过联想质疑实验探究学生分组讨论以及对表中数据的分析促进学生学习能力的全面发展。7.课前准备1学生的学习准备；准备化学I教材、笔记本。2教师的教学准备；搜集相关新闻、图片、音像资料并结合教学设计制作成多媒体课件。教具准备flash动画设计、PowerPoint 多媒体课件8.教学过程创设情境，导入新课 引言：水是由什么微粒构成的？学生回答：分子提出问题：是不是所有物质都是由分子组成的呢？展示图片：Cu、食盐教师讲述：很多化学物质都是由三种微观粒子构成的。而分子又是由什么构成的（原子），离子又是带电的原子或原子团，所以有了对原子结构的认识就可以更好探索物质的组成、结构、性质及应用。原子大家熟悉吗？假如你是科学家,如何研究原子结构?伴随多媒体介绍人类对原子的认识和探索,已经历了2500多年的漫长历史，并且科学家为了使微观粒子形象化、具体化，用原子模型来表示原子，在初中大家已经了解到构建模型常常是帮助人们认识和理解一些不能直接观察到的事物。科学家研究原子也是先建立原子模型，并且做了大量的实验，不断来完善、修正模型。今天这节课我们就一起来讨论原子结构模型的演变。交流与讨论：请大家回忆初中学过的知识及阅读教材P26-27的短文，针对下列几个问题分组讨论： 1、人类对原子结构的认识经历了哪几种模型的演变？2、电子最早是由哪一位科学家发现？当时他提出的原子结构模型怎么样？3、卢瑟福是如何探索原子结构的？4、波尔的原子结构模型主要解释了什么问题？5、从原子结构模型的演变历史中你能得到什么启迪？学生汇报：1、学生汇报上述的讨论题学生汇报：2、从原子结构模型的演变历史中得到什么启迪呢？1汤姆生提出的“葡萄干面包式”的原子结构模型是从阴极射线实验中发现电子为起点的，卢瑟福根据粒子散射实验提出带核的原子结构模型等等，所以原子构模型的每一次演变，都是从科学家实验开始的。是以实验事实为依托的。2大家有没有发现，每一种新模型的出现，都经过较长的时间，特别是从道尔顿到汤姆生原子结构模型的演变，将近100年，说明科学探索的过程很艰辛。（科学研究的道路不是一马平川） 3原子结构模型的演变告诉我们科学研究、科学发现是无止境的，每建立一种新的原子结构模型，人类对原子结构认识就深入一层，现在可以用扫描遂道显微镜可以看到单个的原子。（播放视频）人类对原子结构的研究发展到今天还没有停止，还在不断的深入。当然给我们的启迪不止这些，就不一一讲了。4从原子结构模型的演变历史中大家对原子结构了解了多少？【学生总结,老师补充】我们可以发现人类对物质世界的认识，都是在假设实验验证再假设再实验的不断深入的基础上,对原子结构的认识也是如此.（培养学生懂得物质世界是在不断探究中前进的意识）现代原子结构理论认为:对于多电子原子,可以近似认为原子核外电子是分层排布的;在化学反应中,原子核不发生变化,但原子的最外层电子会发生变化.人们对原子结构的认识过程,充分说明了人类知识自然的螺旋式上升的规律.【过渡】我们通过用原子结构示意图来表示原子核外电子排布。核外电子是分层排布的。教师讲述：为了书写方便和形象。镁原子的电子排布采用这种形式来表示，（在黑板上示范）这种表示方法把它称为原子结构示意图，学生练Na 、Al 、N、Cl。（培养学生不畏艰辛的探索精神）过渡：通过刚才的分析，大家知道稀有气体原子核外电子排布达到稳定结构，很难与其它物质发生反应，那么活泼金属、活泼非金属最外层无达到稳定结构，他们碰撞在一起会怎么样呢？【总结归纳】在初中化学中，我们知道：化学反应中原子核未发生变化，但原子的最外层电子数可能会发生变化，镁原子、氧原子在形成氧化镁的反应过程中形成了与氖原子具有相同核外电子排布的Mg2+和O2-，达到稳定结构。请同学们根据P28“问题解决”讨论金属元素和非金属元素的化合价与其在反应中失去或得到电子的数目之间是否存在一定的关系？并将讨论结果填入表1-6中。你能得出什么结论？【老师总结】元素化合价与得失电子数目的关系： 1、金属元素为正化合价，失去电子的数目即为化合价的数值。2、非金属元素既可以为正化合价也可以为负化合价，活泼非金属元素的最低负化合价的数值即为得到电子的数目。元素化合价与最外层电子数目的关系：1、金属元素（如钠、镁、铝）的化合价等于其最外层电子数。2、非金属元素（如氯、溴、碘、氧）的负价的绝对值等于8-最外层电子数。原子的构成教师活动原子是由原子核和核外电子构成的，绝大多数原子的原子核由质子和中子构成。质子、中子和电子是构成原子的三种粒子，这三种粒子的质量大小、带电荷情况等方面有什么差异?请同学们运用教材表中的数据进行比较。同时多媒体课件展示氦原子的构成。要求学生观察粒子运动轨迹的变化。思考：与葡萄干蛋糕模型进行的预测对比。【引导】比较教材表中质子、中子和电子的质量和电量的数据。阅读教材注释，理解c-12原子的构成、相对质量的含义，并计算表中质子、中子和电子的相对质量，比较你的结果跟表中是否一致。 学生活动学生计算后得出的结果与表中的数据基本一致。结论:原子存在原子核和核外电子原子核体积很小但原子核质量很大原子核带正电。教师活动教师追问：你认为原子的质量集中在原子核上还是原子核外?为什么?相对于整个原子来说，原子核外某个电子的质量能否忽略不计?据报道，国外某研究所已发现了114号元素的原子，这种原子的核外共有114个电子，你认为在计算该原子的质量时能否把114个电子都忽略不计?学生活动学生展开讨论，大部分学生很快就得出结论：相对于原子来说，原子核外某个电子的质量可以忽略不计。能否将114号元素原子中的114个电子都忽略不计，学生之间会展开争论。有的同学会经过计算，最后得出也能忽略不计的结论。 教师活动教师提问：请某位同学来总结一下有关原子的质量与质子、中子、电子的质量之间的关系。(若这位同学不能完整总结出来，再请另一位同学来补充) 学生活动被提问的同学回答：原子的质量集中在原子核上，核外电子的质量可以忽略不计，质子跟中子的质量基本相等。 教师活动教师提问：请同学们比较一下质子、中子、电子带电荷情况，看看你能得出什么结论?氢、钠、氯、氦、氖、氩等原子都是显电中性，由此你能得出什么结论? 学生活动学生回答：中子不带电、质子带正电荷、电子带负电荷。原子显电中性，说明每种原子中核内的质子数跟原子核外的电子数相等。教师活动教师总结：根据刚才同学们的研究，大家已获得一些共同的认识。总结起来主要有以下几点：原子的质量集中在原子核上，原子的质量大小由原子核中的质子数和中子数决定；由于原子显电中性，所以原子核内的质子数跟核外的电子数相等。 请同学们与座位边上的同学进行自我组合形成小组，完成教材中“交流与讨论”。结束后请每组同学推选一个代表发言，汇报讨论结果。学生活动学生查阅资料，进行讨论。有的小组会提出一些问题，如：什么是质量数? 教师活动对于这些问题，由于难度不大，教师不一定要直接回答，可以让学生之间经过交流后自己解决。小组代表汇报讨论结果。教师还可以根据当时的教学活动情况和学生的个别差异再适当补充一些实例，让学生分析研究。在这个基础上，就为学生在后续学习中理解“同位素”、“核素”等基本概念打下了基础。【讨论交流】展示交流研讨组成原子各微粒质量、相对质量、电量、电荷等数据，学生分组讨论，代表发言总结结论：核电荷数=质子数=核外电子数（中性原子）【过渡】如果我们想准确的表示一种核素的组成，该怎样书写呢？今天大家一起来学习一种新的表示方法。原子组成的方法为 ，其中X为元素符号，A为质量数，Z为质子。【讨论】元素X左上、左下、右上、右下四个角标以及正上方顶部的数字的含义【归纳回答】1、左上：代表质量数2、左下：代表核电荷数（质子数）3、右上：代表离子所带的电荷数4、右下：代表原子个数5、正上放顶部：代表化合价【讨论后交流回答】原子中各粒子的作用：（1）原子核：几乎集中原子的全部质量，但其体积却只占整个原子体积约千亿分之一。其中的质子，电子通过强相互作用集合在一起，使原子核十分“坚固”，在化学反应时不会发生变化。另外原子核中蕴含着巨大的能量原子能（即核能）（2）质子：带1个单位正电荷，质子数决定了元素的种类。（3）中子：不带电荷，中子数决定原子的种类。（4）电子：带一个单位负电荷。它与原子的化学性质密切相关，特别是最外层电子数及排布决定了原子的化学性质。如：最外层电子数4，一般为非金属元素，易得电子，难失电子，最外层电子层3，一般为金属元素，易失电子，难得电子。最外层电子等于8时，一般不易失得电子，性质