原子结构模型 公开课教学设计

原子结构模型（第一课时）知识与能力：初步认识原子结构的量子力学模型，了解原子结构模型的发展；知道假说、模型在原子结构理论建立中的重要作用；学会用n、l过程与方法：主要还是通过介绍有关于各原子结构模型的发展历程，让学生感受科学发展的无止—从光谱的介绍中引入n和l这两个量子数的学习，通过类比的方法使学生掌握得更牢固。情感、态度与价值观：学习用科学方法进行教育；认识人类对物质结构是处于无止境的探索之中的；感受科学家在科学创造中的丰功伟绩。教学过程：[引言]很高兴今天能与在座的同学一起学习有关《物质结构与性质》的知识，我很珍惜接下来与大家相处的45分钟，相信它会成为我们彼此心中的一段美好的回忆。从今天开始，同学们就要进入一个全新的学习领域——《物质结构与性质将带领我们走进一个精彩纷呈的微观世界，让我们进一步触及化学的本质。物质结构理论是现代化学的重要组成部分，也是医学科学、生命科学、材料科学、环境科学、能源科学、信息科学的重要基础。它揭示了物质组成的奥秘，物质结构与性质1章原子结构；第23章物质的聚集状态与物质性质。今天我们一起来学习第1章第一节原子结构模型。[提问]你对原子结构的认识有哪些？[学生回忆，并请学生进行回答][过渡]现在这些看似简单的结论，却是经历了几代科学家的不断探索，下面我们一起来体会一下科学家探索原子结构的心路历程。[板书]第一节原子结构模型— 原子结构模型的发展史[讲述]公元400多年，古希腊哲学家德谟克利特认为：万物是由大量的不可分割的微粒构成的，并把这些微粒叫做原子。这就是古代的原子学说。这里的原子是个非常模糊的概念。1803不能毁灭的最小微粒——原子构成的。他认为这些原子是实心球体，同种原子的性质和质量都相同。现在看来道尔顿的原子结构模型还存在许多明显的不足之处。但是，它在化学发展史上具有重大的作用，近代化学是从道尔顿的原子学说开始的。也就是说，化学是从一个不可分割的伟大的小球开始的。[板书]1803年 道尔顿 实心球体[讲述]1879法测出了电子的质量是一个氢原子质量的1/18361903提出了新的原子结构模型。下面大家也借助这些实验信息，模拟科学家推测一下，你会得出怎样的原子结构模型。[问题引导]布情况？大家可以借助水果作为模型的载体，来类比一下你所设计的原子结构模型。想想你可以把电子想象成水果中的什么？象那种水果？布方式有几种？[讲述]把原子看成是一个带正电粒子形成的布丁（或蛋糕，而电子是镶嵌在其中的葡萄干。如果用水果来类比的话，相当与西瓜、火龙果等水果。[投影]汤姆逊原子模型[板书]1903年汤姆逊“葡萄干布丁”模型[讲述]1911年卢瑟福根据a粒子散射实验，提出新的原子结构模型。[介绍]a粒子散射实验是将一束变速运动的a粒子（2的+2价离子射向一片极薄的金箔，他惊奇地发现，金箔竟被大多数a粒子畅通无阻地通过，就象金箔不存在似的，但也有极少数a粒子发生偏转，或被笔直地弹回。[问题引导]通过这个实验你能得出关于金原子的哪些结构特点？为什么大多数a粒子畅通无阻地通过，说明了什么？a粒子碰到了障碍物）这个障碍物的电性如何？质量如何？所占的空间大小如何？[学生讨论，并请学生代表发言][]根据金箔竟被大多数a粒子畅通无阻地通过，就象金箔不存在似的，但也有极a粒子发生偏转，或被笔直地弹回，我们可以推测发生偏转或被笔直弹回的a粒子肯相吸引，微粒质量只有远大于a粒子的质量时才有可能将其弹回。所以这一相对质量较大（只有少数a粒子偏转或反弹，而质量相对非常小的电子带负电，占了原子的绝大部分体积（多数a粒子通过aa粒子没有将金原子的电子带走说明金原子核对电子的吸引能力远大于a的正电荷比a粒子多并且集中。[讲述]卢瑟福在分析实验现象的基础上，提出了原子是由居于原子中心，占有空间很小，质的[投影]展示卢瑟福的“核式模型”[板书]1911年 卢瑟福 “核式模型”[过渡]20[介绍]（1）光谱连续光谱线状光谱的光谱，而波长与能量有关。[交流研讨]根据卢瑟福的核式结构模型和经典电磁学的知识，围绕原子核高速运动的电子会自动地释放出连续的能量。那么，原子的光谱是线状光谱还是连续光谱？[讲述][展示]氢原子的线状光谱[讲述]玻尔创造性地解决了这一实验现象。玻尔在卢瑟福核式模型的基础上提出了核外电子分层排布的原子结构模型。玻尔原子模型的基本观点：原子中的电子在具有确定半径的圆周轨道上绕原子核运动，并且不辐射能量。nn称为量子数。只有当电子从一个轨道跃迁到另一个轨道时，才会辐射或吸收能量。如果辐射或吸收的能量以光的形式表现出来并被记录下来，就形成了光谱。[了]E= E= E= E=1 2 3 456E= E= hυ=|Ej-Ei| 56可以计算出n=6n=2其波长为414nmn=2438nmn=5跃迁到n=1其波长为刚好处于红外区域n=5跃迁到n=3其波长为1291nm刚好处于紫外区域。所以为什么谱线有蓝色、红色和紫色。[追根寻源]霓虹灯为什么能够发出五颜六色的光？[阅读]P4追根寻源[]=4的状态跃迁到n=3[提问]玻尔引入了一个量子数n就较好地解释了氢原子的线状光谱产生的原因。但是在解释多电子原子的光谱时n=4的状态的电子跃迁到n=3的状态时，会产生多条谱线。如何解释呢？[解释]说明只用一个量子数nn需要对电子的能量进行更细的分类。在2020年代中期建立了量子理论，引入了四个量子数，解释了多电子原子光谱的实验事实，成为现代化学的理论基础。[板书]二、四个量子数主量子数n——电子层n= 1，2，3，4，5，6……符号：K，L，M，N，O，P……离核：远能量：高角量子数l——能级n确定，l共有n个值；l=0，1，2，3，4……（n—1）符号：s，p，d，f，g等[知识应用]解释钠原子中处于n=4的状态跃迁到n=3的状态时，会产生多条谱线。[问题引导]（1）n=3的电子层有哪些能级？（2）n=4的电子层有几个能级？[]n=33s，3p，3d三种能级；n=4的电子层上有4s，4p，4d，4fn=4的状态跃迁到n=3线。[结束语在没有外加磁场时，量子数n，l相同的状态能量是相同的；在外磁场存在时，起探讨。板书设计：第一节 原子结构模型一、原子结构模型的发展1803年1903年道尔顿汤姆逊不可分割的实心球体“葡萄干布丁”模型1911年卢瑟福“核式模型”1913年玻尔电子分层排布模型2020年代中期量子力学模型二、四个量子数主量子数n——电子层n= 1，2，3，4，5，6……符号：K，L，M，N，O，P……离核：远能量：高角量子数l——能级n确定，l共有n个值；l=0，1，2，3，4……（n—1）符号：s，p，d，f，g等本节课的教学任务是：原子结构模型的建构与修正。通过对原子结构模型的建构与法，最终提高学生的能力。原子是微观的抽象的，如何通过