新苏教版高中化学必修1教学设计2：2.3.1 人类认识原子结构的历程 原子核的构成

新苏教版高中化学必修1PAGEPAGE1专题2研究物质的基本方法第三单元人类对原子结构的认识第1课时人类认识原子结构的历程原子核的构成教学目标1.了解人类认识原子结构的历程。2.了解原子是由原子核和核外电子构成，绝大多数原子的原子核是由质子和中子构成的。能根据原子组成符号判断原子的构成。知道核素、同位素等概念。教学重难点构成原子的微粒之间的量的关系。教学过程【引入】同学们，你们知道在世界史上最早提出“原子”这一名词的人是谁吗？（学生中会有人说道尔顿、德谟克利特……）对，在公元前5世纪，古希腊哲学家德谟克利特就提出了哲学概念上的“原子”这一名词，他认为物质是由不可分割的微粒即原子构成的。在希腊语中，原子就是“不可分割的”意思。那么，现代意义上的原子又是什么呢？【投影】扫描隧道显微镜下的硅晶体、以及在扫描隧道显微镜下用原子书写的“中国”图片。【讲述】这是我们借助先进的扫描隧道显微镜观察到得原子的表面，那原子的内部结构又如何呢？据报道，英国耗资3.8亿英镑、使用占地5个足球场的超级显微镜，能观察到原子的内部结构。当然科学家经其他实验研究已证实，原子是由更小的微粒构成的。显然，从2500年前的古希腊到今天，“原子”的意义已经发生了明显地变化。那么，2500年来，科学家是怎样探索原子的结构的呢？原子结构模型的演变经历了哪几个阶段？又有哪些科学家对此作出了卓越贡献呢？请同学们快速阅读课本第27~28页的交流与讨论，并找到重要的科学家及他们的主要观点。【学生】学生阅读。【板书】人类认识原子结构的历程【讲述】好，阅读完了，大家对人类探索原子结构的过程应该有了一个初步的了解。接下来，就让我们一起沿着科学家探索原子结构的足迹来认识原子。那对此作出重要贡献的科学家有哪几位呢？【讲述】在近代化学史上，最早提出原子结构模型的人是道尔顿，在1803年，提出了具体的原子模型，建立了近代原子学说。那道尔顿的主要观点是什么呢？【学生】（集体回答）物质是由原子构成的，原子是不可分割的实心球体。【讲述】可是，在1897年，汤姆生在实验中发现了电子，并且发现电子是带负电荷的，且质量非常的小。由于原子呈电中性，所以汤姆生认为原子中的正电荷是均匀地分布在整个原子中，而带负电荷的电子则镶嵌其中，正负电荷总数相等。于是于1904年提出了被称为“葡萄干面包式”的原子结构模型。【讲述】科学探索的脚步并没有停止，1911年英国物理学家卢瑟福在做α粒子散射实验时发生意想不到的现象。【投影】α粒子散射实验图片【提问】从这一实验现象中，你能得出什么结论？【学生】（1）原子的大部分体积是空的。（2）中间有一个几乎集中了所有原子的质量且体积很小的粒子——原子核。【板书】卢瑟福：原子包括原子核和核外电子。【投影】卢瑟福的主要观点：（1）原子的大部分体积是空的。（2）中间有一个几乎集中了所有原子的质量且体积很小的粒子——原子核。（3）电子随意地围绕着一个带正电荷的很小的原子核运转。【过渡】后来，卢瑟福和他的学生经过进一步的实验研究证实，绝大多数的原子核是由（1919年）质子和（1932年）中子构成的，并且发现质子带一个单位的正电荷，而中子不显电性。【板书】原子核包括质子和中子。【过渡】那么构成原子核的质子、中子以及与核外电子之间有何联系呢？由于原子呈电中性，由此可见原子中，电子数=质子数。结合卢瑟福的α粒子散射实验和表中的数据，请思考：质子中子电子质量/kg1.673×10-271.675×10-279.109×10-31相对质量1.0071.0081/1836信息提示：质量数：将原子核内所有的质子和中子的相对质量取整数，加起来所得到的数值。相对质量：质子、中子的质量与C-12原子质量的1/12相比较所得的数值。【投影】⑴原子的质量与质子、中子的质量关系。⑵原子的相对原子质量与质子、中子的相对质量的关系。⑶原子中质子数、中子数、电子数和质量数之间的关系。【学生】学生代表回答结论：原子的质量≈所有质子的质量+所有中子的质量原子的相对原子质量≈所有质子的相对质量+所有中子的相对质量质量数=质子数+中子数质子数=电子数【板书】1.原子中：质子数=电子数质量数（A）=质子数（Z）+中子数（N）≈原子的相对原子质量【追问】那在离子中，这些等式关系还成立吗？【板书】离子中：质子数=电子数±电荷数【过渡】不同原子中，质子数、中子数、电子数是不同的，那能否用一个符号准确地表示出一个原子的具体组成呢？【讲述】在这里我们可以用原子的组成符号来表示,其中X表示元素符号，Z表示原子的质子数，A表示原子的质量数。【板书】【讲述】如C-12可以表示为【讲述】从这个式子中，我们可以看出该C原子核内有6个质子和6个中子，核外有6个电子。【讲述】接下来，同学们一起来看一下2组原子组成符号，请仔细分析它们有什么特点。【投影】⑴⑵【学生】它们的质子数相同，但质量数不同，所以应该是同一种元素的不同原子，互为同位素。【讲述】分析得很好。【投影】元素：具有相同质子数的同一类原子总称。核素：具有一定质子数和一定中子数的一种原子。质子数相同，质量数（或中子数）不同的核素互称为同位素。【提问】同位素原子的组成不同，那它们的物理性质是否相同？比如、、它们的性质一样吗？【讲述】利用某些同位素的放射性，我们已经将同位素广泛地应用于医学、工业、农业、能源和科学研究等各个领域，甚至是国防事业。说到国防，我们自然会想到核武器，大家知道现在全球局势最紧张的两个地区是——伊朗和朝鲜，都与“核”有关。【投影】“朝核危机”已引起全球瞩目，其焦点是朝鲜核电站采用轻水反应堆还是重水反应堆。重水反应堆核电站在发电的同时还可以生产出可供研制核武器的钚-239()，这种可由铀-239()，经过多次β衰变而得，下列有关与的说法中正确的是（C）A．二者互为同位素Ｂ．二者是同一种核素Ｃ．二者具有相同的质量数Ｄ．二者具有相同的中子数【过渡】绝大多数的原子核是由质子和中子构成的，那么人们对于原子结构的认识是否就到此为止了呢？质子、中子是否就是构成原子的最小微粒呢？【板书】发现夸克【投影】夸克的发现史【讲述】随着科技的发展，人类不仅在地球上探索微观世界，更把目标投向了整个宇宙。【投影】美国等一些国家发射的航天器将我国研制的磁谱仪带入太空，其目的是探索反物质。反物质的主要特征是电子带正电荷，质子带负电荷。请写出反氢原子和反氧原子的原子结构示意图。【投影】科学家最近发现一种只由四个中子构成的粒子，这种粒子称为“四中子”，也有人称之为“零号元素”。下列有关“四中子”粒子的说法中错误的是(C)A.该粒子不显电性B.该粒子的质量数为4C.在元素周期表中与氢元素占同一位置D.该粒子质量比氢原子大【讲述】随着科学技术的发展，人类对于原子结构的认识还在不断地深入，夸克会是构成物质的最小微粒吗？谁也不知道物质世界的至小尽头会在何处？这个谜底正等待着在座的各位同学去揭开，也许你就是未来的诺贝尔奖获得者。人类在微观的世界里继续探索前行……【结束语】这堂课，我们沿着科学家探索原子结构的过程，认识了原子的结构，同时人类探索自然科学的这种精神也给了我们很多的启迪，同学们，你们能说说你们的收获吗？从中我们不难感受到科学探究是一个漫长的、艰辛的过程，科学发展总是在不断纠错中前进，科学发现是永无止境的……相信你们能给人类带来全新的明天！板书设计第1课时人类认识原子结构的历程原子核的构成课堂小结原子中各微粒的数量关系质量数（A）=质子数（Z）+中子数（N）当堂检测1．道尔顿的原子学说曾经起了很大作用。他的学说中包含下述三个论点：①原子是不能再分的粒子；②同种元素原子的各种性质和质量都相同；③原子是微小的实心球体。从现代观点看，你认为三个论点中不确切的是(D)A．只有③B．只有①③C．只有②③D．①②③【解析】由现代物质结构的知识可知，原子中还含有基本粒子，如质子、中子、电子等；同种元素还包含各种同位素，而同位素的质量是不相同的；原子核外的电子在原子核外空间的一定轨道上绕核做高速的无规则运动，且分层排布。故①②③均不确切。2.原子、元素、核素、同位素等都属于重要的化学基本概念。下列八种化学符号：eq\o\al(1,1)H、eq\o\al(2,1)H2、eq\o\al(14,6)C、eq\o\al(6,3)Li、eq\o\al(23,11)Na、eq\o\al(14,7)N、eq\o\al(7,3)Li、eq\o\al(24,12)Mg。(1)涉及到的核素共有______种。(2)互为同位素的是__________和____________。(3)质量数相等，但不能互称为同位素的是______________和______________________。(4)中子数相等，但质子数不相等的是________________和________________。【答案】(1)8(2)eq\o\al(6,3)Lieq\o\al(7,3)Li(3)eq\o\al(14,6)Ceq\o\al(14,7)N(4)eq\o\al(23,11)Naeq\o\al(24,12)Mg【解析】一种核素就是一种原子。在这八种化学符号中，eq\o\al(2,1)H2涉及到的核素是eq\o\al(2,1)H，其余的七种各为一种核素的符号。同位素研究的对象是原子，互为同位素的原子属于同一种元素。eq\o\al(6,3)Li和eq\o\al(7,3)Li的核内质子数都是3，中子数分别是3和4，它们是锂元素的不同种原子。eq\o\al(1,1)H和eq\o\al(2,1)H是同位素，但eq\o\al(2,1)H2是一种分子而不是原子，所以eq\o\al(1,1)H与eq\o\al(2,1)H2不是同位素。质量数相等的是eq\o\al(14,6)C与eq\o\al(14,7)N(都是14)，但eq\o\al(14,6)C的质子数是6，属于碳元素，