《原子模型》

1、原子模型执教教师：上海市闵行区诸翟学校 乔利亚点评人：上海市闵行区教师进修学院 戴金平一、背景和教学任务简介教学对象分析：上海市闵行区诸翟学校是位于城乡接合部的一所九年一贯制学校，学生学习水平处于区中等偏上水平。通过六、七年级科学学习，学生已具有一定的探究意识与能力。教学任务分析：初中物理基础型课程部分一级主题共有四个：物质、机械运动、电磁运动和能量。“原子模型”是一级主题物质所属三个二级主题密度、分子原子和宇宙中的一个。在教材中隶属于初中物理 “从原子到星系”这一章的第一节内容，这一章包含了物质主题的两个二级主题，微观世界和宏观世界的结构。虽然，这一部分内容不多，但却是研究物体运动的一般规律

2、和物质结构的物理学这门学科的重要组成部分，由于初中学生已有知识基础的限制，课程标准只要求学生通过学习这一章的原子结构和太阳系，认识物质的基本结构，感悟科学的物质观和宇宙观。“原子”这个词在我们实际生活中经常出现，学生比较熟悉，而“原子”这个物理学的概念与七年级科学课中“粒子”的概念有什么区别，学生认识比较模糊，容易混淆。因此，就需要教师和学生一起首先回顾科学课中“粒子”的概念，弄清“粒子”概念的内涵，然后来学习“原子”这个物理学的概念，从而较好地认识微观的物质结构。“粒子”和“原子结构”均是通过模型来理解的，而模型是事物实际情况在人脑中的想象图，从了解科学家在实验的基础上通过猜测和推理，建立微

3、观的原子结构模型的过程，为学生打开一扇微观世界的大门就是教学中的重点和难点。二、教学目标1、 知识与技能了解原子模型建立过程中的三种模型。了解原子结构和原子核与原子大小的数量级。2、过程与方法通过探究活动，引导学生感受原子模型的建立过程。在探究活动中，促进学生通过运用猜测、思考和推理的方法，从自身的知识结构和实际生活体验出发，来认识“原子模型”。3、情感态度与价值观通过对“原子结构”的学习，感悟科学的物质观。通过介绍科学家建立“原子模型”的过程，突出了人类探索物质构成奥秘艰难曲折的历程，说明了科学研究的长期性和艰巨性。通过了解人类对物质结构的认识历程，体验科学是不断发展的、认识是逐渐深化的，从

4、而激发科学探究的热情。三、教学重点和难点1. 教学重点：原子结构模型2. 教学难点：“原子模型”的建立过程。四、教学设计思路和教学流程这节课以人类对物质结构的认识历程展开教学，以学生的探究活动、猜测和推理来判断物质结构为突破点，来体验“原子模型”的建立过程，让学生了解看不见的“原子结构”。通过介绍科学家建立“原子模型”的过程，突出了人类探索物质构成奥秘艰难曲折的历程，说明了科学研究的长期性和艰巨性。课程标准对这部分内容的要求是通过了解物质结构的基本形态“原子模型”的概念，感悟科学的物质观。对原子结构不做过深的要求。由于教学中知识与技能内容较少，故可以从学生的体验和感悟出发，培养学生的探究意识与

5、精神，因此本节课力图将自主探究、实践体验、合作交流的学习方式与接受性学习方式的有机结合，“做”、“想”、“讲”有机统一，利用信息技术提供给学生丰富资料、图片等，变抽象为形象，突破教学难点。针对学生对原子究竟小到什么程度没有一定的感性认识，而且无法想象出来，通过两个自主的探究实验，在实验的基础上思考并讨论、猜测、推理和想象粒子的模型，建立粒子模型的概念。阅读J·道尔顿的观点一文，了解在认识“粒子”概念的基础上J·道尔顿原子观点的形成。通过两个分梯度的“黑盒子”实验模拟科学家发现原子结构的历程，认识到物理学家是根据实验和猜测来推断和想象原子内部的情况，并且经过不断的发现和发展逐

6、步认识原子的内部结构，建立了“原子模型”。在学生通过探究活动和阅读，对原子结构有一定认识的基础上，运用现代信息技术平台，以多媒体动画模拟原子结构的发现过程，为学生呈现形象的原子模型，把原子内部结构情况在人脑中的抽象的想象图转化为形象的模型，使学生的抽象思维能力得到提高。本节课教学内容需1课时。活动二 活动一教学流程图组成物质的最小粒子阅读道尔顿观点要点 交流实验 猜想推理 交流（分塑料泡末）泡沫）活动三设问原子的内部情况是什么？原子的观点实验 猜想推理 交流（黑盒子）情景二情景一原子模型的建立过程多媒体动画（射击果盒散射实验）多媒体动画（电子云模型）原子的内部结构五、学习资料和器材准备 资料：

7、多媒体动画课件。 器材：多媒体计算机一套，两种黑盒子若干，锥子若干。六、案例实录教 学 过 程点 评活动一师：为了理解组成物质最小部分是什么，我们来做一个小实验，拿一块塑料泡末，先将其分成一半，然后再一分为二分成四部分，再撕成八部分，一直进行下去，你能分成多少部分？你认为分到最小的是什么？请将观察结果写在学习活动卡上。生：分到最小的是小球，小到几乎看不见了。师：如果还要你分下去，你采取什么办法？生：只能在显微镜下分。师：在显微镜下分到最小也分不下去时，你猜想分到最小是什么？生：是粒子。生：是分子生：是原子师：那么，请你向同学们介绍你所了解的原子。生：原子是老师我说不清楚。师：有的同学认为是粒子

8、、是分子，有的同学认为是原子那么，不论固体还是液体分到最后到底是什么？是不是能够永远分下去？在古代没有显微镜和其他科学仪器可以利用的情况下，他们是怎样思考的呢？（老师拿出学校鼓队的一个鼓槌）对于这样一个鼓槌，分到最后到底是什么？我国古代大思想家庄子提出“一尺之槌，日取其半，万世不竭”。古希腊哲学家德谟克利特提出的最后不可再分的颗粒是原子。对于这个问题人类已经思考和探索了二千多年，现在仍在探索。活动二因为目前原子在光学显微镜下也看不到，所以人类最初只能通过思考来想象分到最小到底是什么，因此人类最初的观点都是哲学家和思想家提出的。历史上第一个根据实验现象来推测和猜想原子结构的是英国化学家和物理学家

9、J·道尔顿，请你们阅读学习活动卡上道尔顿原子观点一文，想一想他的主要观点有哪些？道尔顿设想的原子像什么？学生阅读道尔顿原子观点师：道尔顿的主要观点有哪些？道尔顿设想的原子像什么？生：道尔顿设想，原子就像十分微小的弹珠，是坚硬而光滑的圆球体，不可能再分割。师：因为根据道尔顿的观点，当时可以解释很多化学现象，所以从道尔顿在19世纪创立原子学说以后，很长时间内人们都认为原子就像一个小得不能再小的玻璃实心球，里面再也没有什么花样了。那么，原子真的是这样不能再分了吗？对于看不见摸不着的原子，人们根本无法看到原子的真面目，只能通过宏观的实验现象来猜想原子的内部结构。原子就像这样的密封的“黑盒子”

10、，盒子里面装的是什么物体，我们不知道，非常像原子的内部情况科学家当初也不清楚一样，需要通过实验来推测和猜想内部情况。我们来做一个小实验，模拟科学家研究的过程。活动三现在每组有三个相同的“黑盒子”分别装有不同的物体，你们采取什么实验方法在不打开“盒子”的情况下，能够推断出三个盒子分别装的是什么物体，并把实验过程和推断结果写在学习活动卡上。然后请同学回答你猜测的结果和理由。生甲：A是沙子和石块，理由是通过听声音可以判断。生乙：B是水果，好像是橘子，理由是手捏起来较软，闻起来闻到有橘子味。生丙：C是软软的小球，理由是手捏起来的感觉，具体是什么不清楚。师：“黑盒子”实验与研究原子结构比较相似，后来科学

11、家又对道尔顿的原子观点进行了长达89年大量的实验研究，发现道尔顿的观点与实验事实矛盾，说明道尔顿原子观点并不十分正确。 师：1889年，汤姆逊在实验中发现了从原子中能跑出比它质量小得多的带负电电子来。打破了原子是坚固的、不可再分的最小粒子的观念。汤姆逊1906年获得了物理诺贝尔奖。汤姆逊根据实验研究，推测正电荷像液体一样均匀分布在原子里，带负电的电子则浸在其中，这一模型被人们称为“葡萄干蛋糕模型”，在当时提出的各种模型中影响最大。师：与汤姆逊同时代的日本科学家长岗半太郎提出了“土星模型”，他认为原子就像土星一样，中间是有核的，电子就像土星的卫星均匀地排列在一个环上。当时这两种观点，引起了科学家

12、们的争议。原子中除电子外还有什么东西? 电子是怎么呆在原子里的? 原子中什么东西带正电荷?正电荷是如何分布的?哪个模型更接近实际呢？师：就像这两个包好的红、白纸包中分别包了两种水果，一个水果有核是黑布林，一个水果无核是橘子，在不打开盒子的情况下，你们怎样判断有核与无核？生甲：踩烂，看一看。师：如果不能踩烂，还又何方法？生乙：闻一闻有无橘子味。师：若包裹得比较厚闻不出。怎办？生丙：用锥子刺透和刺不透。师：很好，请一位同学来刺一下这两个红、白纸包，判断两种水果分别在哪个包中。（一位同学到讲台作实验）生：红纸包中是橘子、白纸包中是黑布林。师：理由呢？生：红纸包锥子能刺透、白纸包中间锥子刺不透。师：很

13、好，因为原子太小无法看到，也很难一个个打开，因此汤姆逊的学生卢瑟福，为了证明老师理论的正确，他设计了“散射实验”。他用一种放射性射线粒子来轰击金箔，他认为组成金箔的金原子结构如果是“葡萄干蛋糕模型”，那么粒子一定能从金箔的任何地方穿过去。师：我们来看一个近似卢瑟福的“散射实验”的“枪击黑盒”的动画，帮助我们理解“散射实验”，并思考判断水果是否有核的依据什么？情景一（播放模拟卢瑟福的“散射实验”的“枪击黑盒”的动画）生：子弹打透的是橘子，打不透的是桃子，因为桃子有核。师：很好，在“枪击黑盒”实验中，子弹就像粒子，桃子就像金箔。请看“散射实验”模拟动画。（播放卢瑟福的“散射实验”的模拟动画）生：大

14、部分粒子穿过去，少部分拐弯，个别被弹了回来。师：我们再来看“散射实验”的实际装置动画。从放射源发出的粒子来轰击金箔，用荧光屏来观察金箔周围粒子穿透的位置。（播放卢瑟福的“散射实验”的实际装置动画）生：噢师：根据这个实验结果，卢瑟福推断原子内部肯定有一很小 的“核”，由此他提出了新的原子结构模型（播放卢瑟福的“行星模型”的模拟动画）：原子中全部正电荷和绝大部分质量都集中在原子内一个极小的空间区域，成为原子核。他设想电子像行星环绕太阳运转一样在绕核旋转，这一模型被称为“行星模型”。否定了老师的猜想。卢瑟福1908年获得了化学诺贝尔奖。正如牛顿所说：“没有大胆的猜想，就没有伟大的发现！”科学研究就是

15、这样，通过实验提出猜想，再用实验验证，再提出新的猜想，实验验证，循环往复，不断进步。情景二以后的实验表明，卢瑟福的“行星模型”模型还不完美，原子中的电子不像行星环绕太阳运转一样在绕核旋转，而是形成电子云，称为“电子云模型”。（播放“电子云模型”的模拟动画）师：请按照人类发现原子结构的历史顺序，用简图画出四种原子型并标出名称。道尔顿 汤姆逊 卢瑟福 实际模型（学生展示所画简图，教师纠错）师：在“电子云模型”的基础上，科学家通过实验进一步研究发现原子核是由不带电的中子和带正电的质子组成（播放“原子核结构”的模拟动画）。而现在最新的研究表明除了电子、中子、质子外， 还发现了组成某些基本粒子（如：重子

16、和介子）的最小单元夸克。（播放“基本粒子结构”的图片） 师：我们这节课学到了什么内容？生甲：四种原子模型。生乙：了解了建立四种原子模型的历史。生丙： 组成基本粒子的最小单元：夸克。师：通过这节课学习你还有哪些困惑？生：原子核并不都是由不带电的中子和带正电的质子组成的。师：比如说？生：氢原子核，只有一个带正电质子。师：不错，你的知识面很广，其他同学呢？生：夸克是由什么组成的？师：到目前为止，还没有新的发现，希望我们的同学以后能从事这项研究，并能有所发现。生：杨克粒子师：有志气！可获物理诺贝尔奖。作业：1、P17 思考与练习2、上网查找你感兴趣的原子内容。此活动可以促使学生去思考“分到小到看不见的

17、东西是什么”， 学生带着问题进行学习，可提高学习效率。老师介绍古代人们对物质组成的思索，激发学生的学习兴趣。学生通过“黑盒”实验，让学生经历观察实验现象，提出合理猜测的过程。补充日本长岗半太郎提出的“土星模型”和当时的争议，有利于培养学生不盲从权威，质疑问难的精神。此实验可以帮助学生理解“原子”是有核还是无核的，为后面的“行星模型”教学做好铺垫。合理利用信息技术多媒体动画，将抽象的内容形象化、生动化。丰富学生的表象。关于夸克的师生对话，能激发学生探索未知世界的信心和勇气，培养学生的创新精神。七、教学反思“原子模型”是一个抽象的物理模型，学生对“原子”这个物理学的概念与科学课中“粒子”的概念有什

18、么区别，认识比较模糊。初中物理课程标准对这部分内容教学要求是A级，通过了解物质结构感悟科学的物质观。因此，根据把课堂还给学生，体现以学生发展为本的二期课改理念。最初，我通过“黑盒子”实验引入新课，让学生模拟实验探究“原子模型”的过程，介绍了科学史上的三种“原子模型”，并让学生用简图画出三种“原子模型”。同时，通过学生阅读教材了解原子结构和原子及原子核直径的数量级，以及组成基本粒子的最小单元夸克。虽然在课堂上运用了学生实验探究、阅读理解和画出简图，合作交流的学习方式与接受性学习方式相结合。表面上挺热闹的也完成了教学任务，但对学生感悟科学的物质观方面，总觉得还有欠缺。第二次设计教学时，我在原来的基

19、础上，把新课的情景引入改为从一张班级同学的400万像素的数码照片，通过绘图工具放大，找到组成相片的像素，即400万分之一是一个小色块，让学生理解丰富多彩的世界就是由单一的色块组成，从而理解物质也都是由各种最小的微粒组成。然后通过学生把纸撕到不能再撕时猜想是什么？一滴水银分到不能再分时猜想是什么？通过三个小实验试图使学生体验建立抽象的物理模型的方法，了解物质世界是由粒子组成的。教师以“原子模型”建立的科学探究的过程为主线，利用信息技术展现从古到今，每个阶段的主要成果和代表性的科学家的主要观点，形象、生动地把微观世界的结构和形态，用动画的形式给予展示，把抽象的“原子模型”形象地展现出来，把原子内部

20、结构情况在人脑中的抽象的想象图转化为形象的模型，使学生的抽象思维能力得到提高。并把让学生模拟实验探究“原子模型”过程的两个“黑盒子”实验，也穿插在“原子模型”建立的科学探究过程的不同阶段，使学生能够感悟科学探索的过程。实施下来，感觉引入新课花时太多，效率不高；对科学探究过程中各种观点的碰撞，科学发展是在不断质疑的过程中逐步完善的过程未能体现，不利于培养了学生实事求是的科学态度和探索精神。第三次设计教学时，确定这节课“以建立原子模型的科学探究的过程为主线，体验科学研究方法为重点，信息技术与学科整合为手段，了解四种原子模型和原子结构为目标，培养学生实事求是的科学态度和创新精神为目的”。删除情景引入

21、的三个小实验，改为泡沫塑料分到不可再分，体验认识微观世界的方法，是在实验的基础上进行推理和猜想。用学校鼓队的一个鼓槌引出我国古代思想家庄子，古希腊哲学家德谟克利特的观点，通过阅读了解道尔顿观点，增加了每一个观点发现的具体时间和相隔年限，突出科学探索的艰难历程。增加了日本科学家长冈半太郎观点，让学生感悟科学的发展是在争论和质疑中逐步完善的，科学研究需要实事求是的科学态度。学生模拟实验探究“原子模型”过程的两个“黑盒子”实验，认识到物理学家是根据实验和猜测来推断和想象原子内部的情况。通过播放近似卢瑟福的“散射实验”的“枪击黑盒”的动画，“散射实验”模拟动画等，有助于理解卢瑟福观点，帮助学生理解微观

22、世界的原子结构。教学中的教师引导语和指导语应简洁明确和具体到位，使学生能清楚教师的具体要求以及要达到的目的。但在平时教学中，由于担心学生没有听懂，课堂用语稍嫌罗嗦。这节课注意到了用语问题，语言比较简洁明了，但不够流畅。八、案后语本节课是按人类对物质结构的认识历程展开的，课的容量大，所涉及的科学家多、时间跨度大，体现了信息技术与学科教学整合的强大优势。所设计的两个“黑盒”学生实验，第一个“黑盒”实验是让学生学会根据外显的现象猜想、推断其内部结构；第二个“黑盒”实验是如何判断里面的东西有“核”或无“核”，此实验是基于初中生的认知特点的模拟实验，效果良好。特别是增加了教材中所没有提到的道尔顿和日本科

23、学家长岗半太郎的观点，较好地补充了人类对物质结构的认识，从不可分最小颗粒到原子内部结构的完整的探索过程。以及在探索过程中不同观点的相互碰撞和思考，对科学发展的促进作用。潜移默化地培养了学生不盲从权威，敢于质疑、勇于创新的精神，非常契合我们国家现在所提出的科技创新的战略国策。在整个教学过程渗透着尊重实验事实、实事求是的科学态度，以及对科学的热爱，对真理的孜孜不倦地追求，知识与技能目标基本落实，过程与方法、情感态度与价值观目标达成度很好。本节课待商榷之处：课堂教学实录中，有关“原子核与原子大小的数量级”所花的时间太少，给学生印象不够深。多媒体动画枪击黑盒（盒内装有橘子和桃子），是放在散射之后，若放

24、在散射之前可能教学更流畅些；本节课介绍的电子云模型不要说成“实际模型”，因为科学是不断地发展的，认识是逐渐深化的，原子模型也在不断发展，越来越接近实际的。学习活动卡观察和描述：拿小块泡沫塑料，先将其分成一半，然后再一分为二分成四部分，再撕成八部分，一直进行下去，你能分到的最小部分是什么？写出你的观察结果和猜测分到最小的是什么。物理学家是在大量的实验研究的基础上，通过猜想来推断和想象原子内部的情况，并且经过不断的发现和发展逐步认识原子的内部结构，建立了抽象的“原子模型”。而模型是事物实际情况在人脑中的想象图。阅读与理解：道尔顿原子观点从古希腊哲学家德谟克利特提出的最后不可再分的颗粒的原子开始，人类已经探索和思考了二千多年，现在仍在探索。下面我们来看看人类最初是怎样认识的？最早提出比较合理的解释的是英国的中学物理教师，化学家和物理学家道尔顿（J·John Dalton ，17661844）创立的原子学观点。J·道尔顿（J·John Dalton ，17661844）是英国的中学物理教师，化学家和物理学家，他主要研究化学，1803年从混合气体产生的压力、混合气体的相互扩散、气体的热胀冷缩等现象出发，在实验室中进行了