2024-2025学年高中物理 第18章 原子结构 1 电子的发现教案 新人教版选修3-5

2024-2025学年高中物理第18章原子结构1电子的发现教案新人教版选修3-5授课内容授课时数授课班级授课人数授课地点授课时间教学内容分析本节课的主要教学内容选自2024-2025学年高中物理第18章“原子结构”中的第一节“电子的发现”，新人教版选修3-5。内容涉及电子的发现历程、电子的基本性质，以及电子在原子结构中的角色。此部分内容与学生已有知识——如原子理论的基本概念、元素周期律等——有密切联系，通过本节课的学习，学生能够将电子的概念融入到他们对原子结构的理解中，进一步理解物质的微观构成和化学反应的本质。具体教学内容包括：汤姆孙的阴极射线实验，电子的定量测定，以及卢瑟福的原子核模型中对电子轨道的初步描述。核心素养目标本节课的核心素养目标旨在深化学生对物理学科本质的理解，培养其科学思维与科学探究能力。通过学习电子的发现及相关原子结构理论，学生将达成以下目标：1.掌握科学探究方法，如观察、实验、推理等，培养实证意识与创新精神；2.提高运用物理知识解释自然现象的能力，特别是在微观领域的应用；3.增强模型建构与模型分析的能力，理解卢瑟福原子模型的科学意义；4.培养跨学科整合思维，将物理知识与化学、生物学等相关领域知识相结合，形成对物质世界全面而深入的认识。这些素养目标与新教材的要求紧密相连，强调知识与实践、思考与创新的有机结合。教学难点与重点1.教学重点

-电子的发现历程：强调汤姆孙的阴极射线实验及其对电子的定量测定，这是理解电子概念的基础。

-电子的基本性质：包括电子的电荷量、质量以及它们在原子中的分布，这些是原子结构理论的核心内容。

-卢瑟福的原子核模型：理解卢瑟福如何通过α粒子散射实验提出原子核模型，以及该模型中电子轨道的概念。

-原子结构与元素周期律的关系：探索电子的排布如何影响原子的化学性质，这是联系物理与化学知识的关键点。

举例解释：

-在讲解电子的发现历程时，重点强调实验观察到的阴极射线是由带负电的粒子组成，这些粒子的性质与后来发现的电子相符。

-在介绍电子的基本性质时，重点讲解电子是原子中最轻的粒子，且每个电子携带相同数量的负电荷，这些性质对于理解原子结构的稳定性至关重要。

-卢瑟福的原子核模型中，重点解释α粒子散射实验的结果如何揭示原子大部分体积是空的，电子在原子核外围运动。

2.教学难点

-电子的量子化概念：理解电子在原子中可能占据的特定能量级，这是学生初次接触量子理论时的难点。

-原子核与电子之间的相互作用力：解释电磁力如何作用于电子，使其在原子核周围形成稳定的轨道。

-实验与理论之间的联系：学生需要理解实验观察是如何引导科学家提出理论模型的，这要求学生具备一定的科学推理能力。

-多电子原子的电子排布：理解电子如何按照一定的规则填充原子轨道，这对于高中生来说是较为复杂的概念。

举例解释：

-在解释电子的量子化概念时，难点在于如何使学生理解电子不能在任意位置上运动，而只能占据特定的能量级。

-对于原子核与电子之间的相互作用力，难点在于如何形象地说明电磁力在微观粒子间的运作，可以通过动画或模型来辅助讲解。

-实验与理论联系的部分，难点在于如何让学生理解科学家是如何通过实验现象推测出原子结构的，可以通过案例分析来强化学生的理解。

-在多电子原子的电子排布方面，难点在于解释泡利不相容原理和能级填充顺序，这需要通过具体的例子和图示来帮助学生理解。教学资源准备1.教材：

-确保每位学生都准备了新人教版选修3-5的物理教材，特别是第18章“原子结构”相关内容。

-提供电子版或打印版的课堂讲义，包括教学目标、重点知识点、思考问题和课后作业。

2.辅助材料：

-准备汤姆孙阴极射线实验、卢瑟福α粒子散射实验的图片和示意图，以便于直观展示实验装置和过程。

-收集有关原子结构、电子轨道的动画视频，帮助学生形象地理解电子在原子中的运动。

-准备元素周期表及其与电子排布关系的相关图表，以便于解释电子排布对元素性质的影响。

-收集科学家如汤姆孙、卢瑟福的简介和贡献，以增强学生对科学家及其成就的认识。

3.实验器材：

-准备阴极射线管、电源、探测器等实验器材，用于模拟演示电子的发现和性质。

-确保实验器材的安全性，预先进行测试，并在实验前对学生进行安全指导。

-准备放大镜、示波器等观察工具，以便学生能够直观地看到实验现象。

4.教室布置：

-将教室分成几个区域，包括讲解区、实验操作区、小组讨论区，以便于进行不同的教学活动。

-在讲解区设置多媒体设备，如投影仪或智能黑板，用于展示图片、视频和PPT。

-在实验操作区设置实验台，配备必要的实验器材和安全设备。

-在小组讨论区布置桌椅，鼓励学生进行合作学习和讨论，每个小组配有一份讨论指南和参考资料。

-确保教室内的照明和通风适宜，为学生创造一个良好的学习环境。教学实施过程1.课前自主探索

-教师活动：

发布预习任务：通过学校的在线学习平台，发布关于电子发现和原子结构预习的PPT和视频资料，明确要求学生了解电子的基本概念和原子模型的发展历程。

设计预习问题：围绕“电子的发现”课题，设计问题如“阴极射线实验是如何揭示电子的存在的？”“卢瑟福的原子核模型是如何形成的？”

监控预习进度：通过在线平台跟踪学生的预习情况，确保每位学生都能对即将学习的内容有初步了解。

-学生活动：

自主阅读预习资料：学生按照要求阅读预习资料，理解电子的发现和原子结构的基础知识。

思考预习问题：学生针对预习问题进行独立思考，记录自己的理解和新产生的疑问。

提交预习成果：学生将预习笔记、思维导图或疑问通过平台提交，以便老师了解预习效果。

-教学方法/手段/资源：

自主学习法：培养学生的自主学习能力和对知识的探索精神。

信息技术手段：利用在线平台和微信群共享预习资源，提高预习效率。

-作用与目的：

帮助学生为课堂学习打下基础，对电子的发现和原子结构有初步认识。

培养学生的独立思考和自主学习能力。

2.课中强化技能

-教师活动：

导入新课：通过播放汤姆孙的阴极射线实验视频，激发学生的兴趣，引出本节课的主题。

讲解知识点：详细讲解电子的发现过程、基本性质以及卢瑟福的原子核模型，结合实验图片和动画帮助学生理解。

组织课堂活动：设计小组讨论，让学生探讨电子的排布和卢瑟福模型的科学意义，进行角色扮演，模拟科学家讨论原子结构的场景。

解答疑问：针对学生在学习过程中提出的疑问，进行个别或集体解答。

-学生活动：

听讲并思考：认真听讲，对老师提出的问题进行积极思考。

参与课堂活动：在小组讨论和角色扮演中积极参与，体验电子发现和原子结构理论的形成过程。

提问与讨论：对不理解的问题勇敢提问，参与课堂讨论。

-教学方法/手段/资源：

讲授法：通过讲解和实例，帮助学生深入理解电子和原子结构的核心概念。

实践活动法：通过实验模拟和角色扮演，增强学生对知识点的实践应用能力。

合作学习法：通过小组合作，培养学生的团队合作和沟通技巧。

-作用与目的：

加深学生对电子和原子结构理论的理解，掌握核心知识点。

通过实践活动，提高学生的动手能力和问题解决能力。

通过合作学习，增强学生的团队协作和交流表达能力。

3.课后拓展应用

-教师活动：

布置作业：根据本节课的内容，布置相关的习题和思考题，巩固学生对电子和原子结构的理解。

提供拓展资源：推荐相关的科学书籍、网站和视频，供学生深入了解原子结构和电子理论的发展。

反馈作业情况：及时批改作业，给出反馈，指导学生改进学习方法。

-学生活动：

完成作业：认真完成作业，巩固课堂学习成果。

拓展学习：利用拓展资源，进一步探索电子和原子结构的奥秘。

反思总结：对自己的学习过程进行反思，提出改进建议。

-教学方法/手段/资源：

自主学习法：鼓励学生在课后继续自主学习，加深对知识点的理解。

反思总结法：通过反思，帮助学生发现学习中的不足，促进自我提升。

-作用与目的：

巩固学生对电子和原子结构知识点的掌握。

通过拓展学习，拓宽学生的知识视野和思维深度。

通过反思总结，提高学生的学习效率和自我管理能力。学生学习效果1.知识掌握程度：学生能够理解电子的发现过程，掌握电子的基本性质，了解卢瑟福原子核模型，并能够解释电子在原子中的分布和运动。他们能够将电子的概念融入到对原子结构的理解中，进一步理解物质的微观构成。

2.科学思维与探究能力：学生通过学习电子的发现及相关原子结构理论，培养了科学思维与科学探究能力。他们能够运用科学方法，如观察、实验、推理等，来解释自然现象，特别是在微观领域的应用。

3.模型建构与模型分析能力：学生通过学习原子核模型，培养了模型建构与模型分析能力。他们能够理解卢瑟福原子模型的科学意义，并能够运用模型来解释原子结构。

4.跨学科整合思维：学生能够将物理知识与化学、生物学等相关领域知识相结合，形成对物质世界全面而深入的认识。他们能够理解原子结构与元素周期律的关系，解释电子排布对元素性质的影响。

5.创新精神与实践能力：学生通过学习电子的发现过程，培养了创新精神与实践能力。他们能够理解科学家是如何通过实验观察推测出理论模型的，并能够运用所学知识解决实际问题。

6.合作与沟通能力：学生通过参与小组讨论、角色扮演等活动，培养了合作与沟通能力。他们能够与团队成员有效沟通，共同解决问题，形成团队合作意识。

7.自主学习能力：学生通过课前预习、课后拓展学习等环节，培养了自主学习能力。他们能够独立思考问题，自主学习相关知识，并提出自己的见解和疑问。板书设计-①电子的发现历程：汤姆孙的阴极射线实验，电子的定量测定

-②电子的基本性质：电荷量、质量、在原子中的分布

-③卢瑟福的原子核模型：α粒子散射实验，电子轨道的初步描述

2.条理清楚

-①电子的发现：阴极射线实验→电子的定量测定→电子的性质

-②原子结构：原子核模型→电子轨道→原子与元素周期律的关系

-③科学方法：观察→实验→推理→模型建构

3.简洁明了

-①电子的发现：汤姆孙的阴极射线实验揭示了电子的存在

-②电子的性质：带负电，质量轻，分布在原子外围

-③原子核模型：α粒子散射实验证实了原子核的存在，电子在原子核外围运动

4.艺术性和趣味性

-①使用彩色的电子图标和原子模型图，使板书生动有趣

-②运用比喻和拟人的手法，如“电子是原子的舞者”，激发学生的想象力

-③创设互动环节，如让学生在黑板上画出电子的运动轨迹，增强学生的参与感教学反思与改进八、教学反思与改进

在完成了本节课的教学后，我对教学效果进行了反思，并识别出了一些需要改进的地方。

首先，我发现部分学生在理解电子的量子化概念时存在困难。他们似乎难以理解电子为什么不能在任意位置上运动，而只能占据特定的能量级。为了帮助学生更好地理解这一概念，我计划在未来的教学中增加一些直观的模型和动画，以形象地展示电子在原子中的运