2024-2025学年新教材高中化学 第1章 原子结构与性质 第1节 第2课时 电子云与原子轨道 泡利原理、洪特规则、能量最低原理教案 新人教版选择性必修2

2024-2025学年新教材高中化学第1章原子结构与性质第1节第2课时电子云与原子轨道泡利原理、洪特规则、能量最低原理教案新人教版选择性必修2主备人备课成员教学内容本节课选自2024-2025学年新教材高中化学第1章原子结构与性质第1节，第2课时，主题为“电子云与原子轨道：泡利原理、洪特规则、能量最低原理”。教学内容主要包括以下三个方面：

1.电子云与原子轨道的概念及其关系；

2.泡利原理：原子轨道上最多只能容纳两个电子，且这两个电子的自旋方向相反；

3.洪特规则与能量最低原理：电子优先占据能量最低的原子轨道，并在等价轨道上尽可能分占不同的轨道。

本节课将引导学生深入理解电子云与原子轨道的基本概念，掌握泡利原理、洪特规则和能量最低原理，并能运用这些原理解释原子结构的性质。核心素养目标本节课旨在培养学生的以下学科核心素养：

1.科学探究：通过学习电子云与原子轨道，使学生能够运用科学方法探究微观世界的奥秘，提高解决问题的能力；

2.宏观与微观辨析：使学生能够从微观角度理解原子结构，把握泡利原理、洪特规则和能量最低原理，培养宏观与微观相结合的思维方式；

3.物质结构与性质关联：培养学生从原子结构出发，理解物质性质，建立物质结构与性质之间的联系；

4.科学思维：在学习过程中，培养学生运用逻辑推理、批判性思维等方法，对化学现象进行解释和推理。教学难点与重点1.教学重点

（1）电子云与原子轨道的概念及其关系：电子云是描述电子在原子核周围概率分布的模型，原子轨道是电子在原子中运动的可能路径。重点讲解电子云的数学表达和原子轨道的空间形状。

举例：s轨道是球对称的，p轨道有三种互相垂直的取向，d轨道有五种不同的形状。

（2）泡利原理：一个原子轨道上最多只能容纳两个电子，且这两个电子的自旋方向相反。重点强调泡利原理在原子结构中的应用。

举例：氦原子中，两个电子占据1s轨道，自旋相反。

（3）洪特规则与能量最低原理：电子优先占据能量最低的原子轨道，并在等价轨道上尽可能分占不同的轨道。重点讲解如何根据这两个原则填充电子。

举例：碳原子电子配置为1s²2s²2p²，按照洪特规则和能量最低原理，先填充2s轨道，再填充2p轨道。

2.教学难点

（1）电子云的理解：电子云是一种统计概念，学生可能难以理解其物理意义。难点在于如何让学生形象地理解电子云表示电子出现的概率。

突破方法：通过动画、模型等直观教具，帮助学生形象地理解电子云的概念。

（2）原子轨道的空间形状：不同类型的原子轨道具有不同的空间形状，学生可能难以想象和区分。难点在于如何让学生理解和记住这些形状。

突破方法：运用实物模型、计算机模拟等手段，让学生直观感受不同原子轨道的空间形状。

（3）泡利原理的应用：泡利原理在填充电子时起到关键作用，但学生可能难以理解为什么一个轨道上最多只能容纳两个电子。

突破方法：通过对比实验和案例分析，让学生理解泡利原理的实质，并能够应用到实际问题中。

（4）洪特规则与能量最低原理的应用：在实际填充电子时，这两个原则需要综合考虑，学生可能难以掌握其运用方法。

突破方法：通过举例、练习题和小组讨论，指导学生如何根据洪特规则和能量最低原理进行电子填充，并解释物质性质。学具准备多媒体课型新授课教法学法讲授法课时第一课时师生互动设计二次备课教学资源准备1.教材：

-确保每位学生都准备了《2024-2025学年新教材高中化学》第1章原子结构与性质第1节的相关内容，以便于课堂上随时查阅和笔记。

-提供电子版教材，方便学生课前预习和课后复习。

2.辅助材料：

-准备电子云、原子轨道、泡利原理和洪特规则的示意图和动画，以便在讲解时更直观地展示抽象概念。

-收集与原子结构相关的实物图片，如原子模型、轨道填充示意图等，增强学生的视觉认知。

-准备有关电子云和原子轨道的视频资料，如科学纪录片片段，增加课堂趣味性和信息量。

-设计并打印相关概念的知识卡片，供学生课上复习和记忆。

3.实验器材：

-准备原子模型套件，包括不同形状的原子轨道模型，以便学生能够亲手组装和观察。

-如果条件允许，准备光谱仪等实验器材，进行原子光谱的观察实验，加深学生对电子能级跃迁的理解。

-确保所有实验器材符合安全标准，并在实验前对学生进行安全教育。

4.教室布置：

-将教室分为讲解区、实验操作区、小组讨论区等，以便于不同教学活动的进行。

-在讲解区设置多媒体设备，包括投影仪、电脑等，方便展示多媒体教学资源。

-实验操作区应配备实验桌、安全防护设备，并确保有足够的空间供学生操作。

-小组讨论区设置成圆桌或小组座位，促进学生之间的互动和讨论。教学流程一、导入新课（用时5分钟）

同学们，今天我们将要学习的是“电子云与原子轨道：泡利原理、洪特规则、能量最低原理”这一章节。在开始之前，我想先问大家一个问题：“你们在日常生活中是否遇到过排队或占座的情况？”这个问题与我们将要学习的内容密切相关。通过这个问题，我希望能够引起大家的兴趣和好奇心，让我们一同探索原子结构的奥秘。

二、新课讲授（用时10分钟）

1.理论介绍：首先，我们要了解电子云与原子轨道的基本概念。电子云描述了电子在原子核周围概率分布的情况，而原子轨道是电子在原子中运动的可能路径。这些概念对于理解原子的化学性质至关重要。

2.案例分析：接下来，我们来看一个具体的案例。以碳原子的电子配置为例，解释如何根据泡利原理、洪特规则和能量最低原理来填充电子。

3.重点难点解析：在讲授过程中，我会特别强调泡利原理和洪特规则这两个重点。对于难点部分，比如电子云的概率分布，我会通过动画和模型来帮助大家理解。

三、实践活动（用时10分钟）

1.分组讨论：学生们将分成若干小组，每组讨论一个与电子轨道填充相关的实际问题。

2.实验操作：为了加深理解，我们将进行一个简单的原子模型搭建实验操作。这个操作将演示原子轨道的空间分布和电子填充原则。

3.成果展示：每个小组将向全班展示他们的讨论成果和实验操作的结果。

四、学生小组讨论（用时10分钟）

1.讨论主题：学生将围绕“泡利原理、洪特规则和能量最低原理在实际生活中的应用”这一主题展开讨论。他们将被鼓励提出自己的观点和想法，并与其他小组成员进行交流。

2.引导与启发：在讨论过程中，我将作为一个引导者，帮助学生发现问题、分析问题并解决问题。我会提出一些开放性的问题来启发他们的思考。

3.成果分享：每个小组将选择一名代表来分享他们的讨论成果。这些成果将被记录在黑板上或投影仪上，以便全班都能看到。

五、总结回顾（用时5分钟）

今天的学习，我们了解了电子云、原子轨道、泡利原理、洪特规则和能量最低原理的基本概念、重要性和应用。同时，我们也通过实践活动和小组讨论加深了对原子结构的理解。我希望大家能够掌握这些知识点，并在学习化学时能够灵活运用。最后，如果有任何疑问或不明白的地方，请随时向我提问。教学资源拓展1.拓展资源：

-推荐阅读：《化学原理》中关于原子结构的章节，加深对电子云、原子轨道等概念的理解。

-视频资料：查找与原子结构相关的科普视频，如“电子云与原子轨道”、“泡利原理与洪特规则”等，帮助学生更直观地理解抽象概念。

-实物模型：鼓励学生制作或购买原子结构模型，亲手组装不同形状的原子轨道，增强空间想象力。

-科普文章：阅读有关原子结构及其应用的科普文章，了解原子理论在科学研究和生产生活中的实际应用。

2.拓展建议：

-学生可以通过查阅课外资料，了解原子结构的发展历程，从经典原子理论到量子力学的发展，了解科学家们如何一步步揭示原子结构的奥秘。

-鼓励学生进行跨学科学习，结合物理、数学等学科的知识，深入理解电子云、原子轨道等概念背后的物理原理。

-学生可以尝试解决一些与原子结构相关的实际问题，如分析化学键的类型、预测分子的形状等，将所学知识应用于实际问题中。

-组织学生参加科普讲座或学术报告，了解原子结构领域的前沿动态和最新研究成果。

-鼓励学生进行小组合作，共同研究一个与原子结构相关的话题，撰写研究报告或制作科普宣传册，提高团队合作能力和科学素养。课后作业1.解释电子云的概念，并说明它是如何描述电子在原子核周围的分布的。

答案：电子云是描述电子在原子核周围概率分布的模型，它用概率密度函数来表示电子在不同位置出现的可能性。

2.描述s轨道和p轨道的空间形状，并给出它们能容纳的最大电子数。

答案：s轨道是球对称的，p轨道有三种互相垂直的取向（px,py,pz）。s轨道和p轨道上最多只能容纳两个电子。

3.运用泡利原理和洪特规则，给出碳原子（C）的电子配置。

答案：碳原子的电子配置为1s²2s²2p²。根据泡利原理和洪特规则，先填充1s和2s轨道，然后按照能量最低原则填充2p轨道。

4.解释能量最低原理在电子填充过程中的作用。

答案：能量最低原理指出，电子在填充原子轨道时，会优先占据能量最低的轨道。这一原理指导了电子配置的顺序。

5.举例说明洪特规则在原子结构中的应用。

答案：在氮原子（N）的电子配置中，根据洪特规则，2p轨道上的三个电子会分别占据三个不同的轨道（px,py,pz），每个轨道上有一个电子，且自旋相同。

6.绘制氧原子（O）的电子轨道填充图，并说明其遵循的原理。

答案：氧原子的电子配置为1s²2s²2p⁴。电子轨道填充图应显示1s和2s轨道各填充两个电子，2p轨道填充四个电子，遵循泡利原理、洪特规则和能量最低原理。反思改进措施（一）教学特色创新

1.利用多媒体资源丰富教学：通过动画、模型、视频等资源，使抽象的原子结构概念更直观易懂。

2.采用案例教学法：通过具体案例，帮助学生理解泡利原理、洪特规则等在原子结构中的应用。

（二）存在主要问题

1.学生对电子云等抽象概念理解不够深入：在讲解时应更注重启发式教学，引导学生主动思考。

2.部分学生对原子轨道的空间形状记忆不清：应增加实物模型和计算机模拟的使用，帮助