新沪科版八年级物理全一册《十一章 小粒子与大宇宙第一节 走进微观》教案_3

1、11.1 走进微观1.教学目标：能简单说明物质是由分子和原子组成的，了解分子运动理论的基本观点。了解原子的核式模型，大致了解人类探索微观世界的历程，并认识到这种探索将不断深入。对物质世界从微观到宏观的尺度有大致的数量级的概念。2.教材分析：本节的重点是物质是由分子和原子组成的，原子的核式结构模型。本节的难点是学生对微观世界“小”的概念的建立和探索微观世界的科学方法的形成过程。3.课时安排：1课时4.教学准备：课件5.教学设计6.板书设计教师活动学生活动说 明我们生活在辽阔的宇宙中，宇宙到底有多大？又是由什么东西组成？空气到底由什么物质组成？从今天起，我们学习10.1 走进微观 (板书)让学生看

2、书“物质的组成”1.物质是由什么组成的？2.为什么说分子是组成物质的最小微粒？3.第一位提出分子的人是谁？4.1cm3的水中含有3.341022个水分子，你能感悟到分子的大小吗？指导学生阅读“微观粒子”1.原子是由什么构成的？2.原子核由什么构成的？抓住原子结构的核式结构认识到这种结构非常牢固。带着问题阅读教材，思考。学生回答。让学生小结完成作业看书分子讨论回答：很小阅读原子核和电子质子和中子1.你知道哪些微观粒子？2.这些粒子的大小顺序你能知道吗？3.人们现在用什么方法发现了更小的粒子？总结计算课后题目做同步训练引入课题自主学习认识原子结构，知道原子由原子核和电子组成，了解原子核由质子、中子

3、组成。巩固练习(三)教学参考资料物质的分子都极其微小，如果把分子看做圆球，那么各种分子的直径都只有几分之一个纳米左右(1nm=1109m)。水分子的直径大约是41010m，相当于头发粗细的十万分之一。1cm3的水中就含有3.341022个分子。据估计一只蚂蚁喝一口水就吞下21019个水分子。10万个氧分子依次排列起来，总长仅0.03mm。原子大小是1010m，原子核的大小在1014m以下，原子核的半径只相当于原子半径的万分之一。原子核的体积与原子体积的比应为万亿分之一。1.电子的发现19世纪80年代初，汤姆逊在卡文迪许实验室进行气体放电现象的研究，关于阴极射线性质的争论是当时的一个中心议题。阴

4、极射线管是一根两端装有电极的封闭的玻璃管，当将其中的空气抽去后，再在管子的两端电极上加上较高的电压，玻璃管就发生放电现象，阴极会发射出一种射线。实验发现阴极射线在电场和磁场中会迅速随着场的变化而发生偏转，根据偏转方向确认阴极射线是带负电的粒子流。为了进一步确定阴极射线的性质，汤姆逊进行了一系列的实验，测定阴极射线粒子的荷质比。1897年初，汤姆逊先使阴极射线在磁场中发生偏转，而后由给定的磁场、射线的曲率半径等推算出阴极射线粒子的荷质比。此后，汤姆逊提高了放电管的真空度，又成功地使射线在静电场作用下发生了偏转。与此同时，汤姆逊给放电管分别充入各种不同的气体进行实验，发现测得的粒子荷质比的值与充入

5、管内的气体性质无关。后来他又用不同的金属材料做成电极，其结果也不变。这表明来自各种不同物质的电极的阴极射线都是一样的，因此这种粒子必定是所有物质所共有的组成成分，汤姆逊把它叫做“微粒”。以后，汤姆逊又分析比较了其他科学家所做的阴极射线粒子的荷质比与塞曼从光谱测量中求得的分子内带电粒子的荷质比是同一数量级，这一事实使他得出了阴极射线粒子比原子小的结论。至此可以说汤姆逊已经发现了这种比原子小的粒子电子。但必须注意的是，这还仅仅是一个推论，因为这种粒子的荷质比是氢离子比荷的1000倍。有两种可能，或者是电荷e很大，也可能质量很小，都导致荷质比值较大。因此必须寻找新的更直接的证据来测定电荷e或质量m。

6、汤姆逊选择了测定e的办法，在其他科学家的共同努力下，他利用带电粒子在饱和蒸汽中形成雾滴的现象，测得了粒子的电荷，至此，汤姆逊发现了电子。电子的发现，使人们认识到原子不是组成物质的最小微粒，原子本身也具有结构。由于原子含有带负电的电子，从物质的中性出发，推想到原子中还有带正电的电子。这就提出了进一步探索原子结构、建立原子模型的问题。2. 汤姆逊的原子模型“蛋糕葡萄干”模型。他假设原子带正电的部分像“流体”一样均匀分布在球形的原子体积内，负电子则嵌在球体里。电子一方面要受正电荷的吸引，一方面要自相排斥。根据经典力学理论及电荷间的平方反比作用力计算出这些电子必然沿若干同心环旋转才能平衡，并给出了计算

7、各环电子数的公式。3.粒子散射实验自1898年居里夫妇发现镭辐射以后，卢瑟福用20多年时间研究放射性现象。19041905年间，卢瑟福在实验中发现，射线通过空气或金属箔后，产生的谱线较宽并缺乏鲜明的界限。他认为，这表明射线通过空气或金属箔时被散射，其原因在于原子处于强电场状态，测定和粒子通过靶原子的偏斜度是探索原子内部电场的一种重要方法。1908年盖革和卢瑟福一起，发明了探测粒子的气体放电计数管。在计数管中的气体分子使射线散射，影响了计数工作，为消除这种影响，盖革转向研究射线的散射问题，并发现散射角与材料厚度和材料的相对原子质量成正比，与粒子的速度成反比。这促使他们选用原子质量大的“金”做散射

8、实验。盖革还发现，大多数粒子散射角很小，极少数偏角很大。1908年10月，布拉格也写信给卢瑟福，谈到他在观察粒子轰击原子的实验中，发现“径迹急转弯”的现象。促使卢瑟福大胆提出，要观察一下是否有粒子能被大角度散射。1909年3月，盖革和马斯顿用镭作放射源，金箔作靶，用闪烁法计数，结果发现有1/8000的粒子偏转角度超过90，甚至有极少数的反弹回来。这使卢瑟福大为吃惊，他说：“它是如此难以令人置信，正好像一个炮手将一颗炮弹射到一张薄纸上，而炮弹居然反弹回来一样。”卢瑟福认为，在汤姆逊的原子模型里，无论是均匀分布的正电荷还是电子都不足以把粒子反弹回去。电子的质量只有粒子的八千分之一，碰撞时根本改变不

9、了粒子的径迹；正电荷若是均匀分布在原子球内，根据静电学理论，均匀带电球的电场以边缘处最强，参照已知的原子球直径的线度，最多只能使粒子产生0.03的偏斜。汤姆逊为解释大角度散射现象曾提出“小角度倍加散射理论”。卢瑟福认为这也不可能。在多次碰撞的情况下，粒子向各个方向偏离的概率是相同的，向同一方向多次偏离叠加成大角度散射的可能性是极小的。卢瑟福认为：“对于厚度小的物质，由于与原子碰撞，粒子的分布主要由单散射所控制。” 卢瑟福感到要说明大角度散射，必须建立一个新的原子模型。卢瑟福经过计算，终于证明了大角度散射只能是单次碰撞的结果，也就是说粒子碰到了一个比原子小得多但又很重且带正电的硬东西，粒子受到了

10、很强的电场作用，这个很硬的东西就好像是原子的“核”一样。1911年，卢瑟福根据实验结果，否定了汤姆逊的原子模型，提出了原子的有“核结构模型”。他认为所有的正电荷和原子质量都集中在原子中心的一个非常小的体积内，即原子核，在核的周围一些带负电的电子绕核运动。原子核与电子之间的距离很大。带正电的核和带负电的电子间的静电引力把整个原子结合在一起。(四)学案1.学习目标：能说明物质是由分子和原子组成的了解原子的核式模型2.学法指导自主学习，讨论式学习3.释疑解难物质是由分子和原子组成的。有的物质由分子组成，有的由原子组成。4.自我检测物质是由_和_组成的。原子是由_和_组成的。质子又是由_和_组成的。5.交流园地6.课外空间加速器加速器是一种用人工方法产生快速带电粒子束的装置。它通过电磁场的不同组合形态，实现对电子、质子、或重离子等带电粒子加速，能产生几百兆到几千兆电子伏能量的高能粒子流，这些高能粒子流就像炮弹一样，可以打碎物质的深层结构，从而使人们了解物质的内部结构。粒子的能量越高，越能深