2024-2025学年高中物理 第二章 原子结构 2 原子的核式结构模型教案 教科版选修3-5

2024-2025学年高中物理第二章原子结构2原子的核式结构模型教案教科版选修3-5学校授课教师课时授课班级授课地点教具教学内容分析本节课的主要教学内容是高中物理第二章原子结构中的“原子的核式结构模型”，选自教科版选修3-5。教学内容主要包括原子核的组成、核式结构模型的建立、以及卢瑟福的散射实验。此部分内容与学生已有知识的联系在于，学生在之前的学习中已经掌握了原子基本概念、电子云模型等基础知识。在此基础上，本节课将引导学生理解原子核的构成，掌握核式结构模型，并通过对卢瑟福散射实验的学习，深入理解原子结构的本质。教学内容与教材紧密关联，旨在帮助学生构建完整的原子结构知识体系。核心素养目标本节课的核心素养目标主要包括：培养学生科学探究能力，提高物理观念和科学思维能力。通过学习原子的核式结构模型，使学生能够运用科学方法探究原子结构，形成对原子核式结构模型的深刻理解，强化物理观念。同时，通过对卢瑟福散射实验的分析，培养学生逻辑推理、批判性思维和创新能力，使学生在解决实际问题时能够运用科学思维方法，形成科学的世界观和价值观。教学难点与重点1.教学重点

-核心内容：原子的核式结构模型，包括原子核的组成、卢瑟福散射实验原理及其对核式结构模型的证实。

-重点强调：原子核与电子的位置关系、原子序数与质子数的关系、卢瑟福散射实验的实验现象及其物理意义。

-实践应用：通过实例分析，使学生能够应用核式结构模型解释相关物理现象。

2.教学难点

-难点内容：理解并掌握卢瑟福散射实验的原理，特别是散射角度与原子核距离的关系。

-难点解析：学生对散射角度与原子核距离之间的数学关系理解困难，需要通过直观的图示和实际操作来加深理解。

-学生动手能力：培养学生通过实验数据进行分析、计算，从而得出结论的能力，特别是对实验误差的处理和数据分析。

-认知挑战：原子核式结构与电子云模型在认知上的过渡，需要学生转变思维模式，理解原子结构的微观层面。教学资源-硬件资源：多媒体教学设备、实物模型、显微镜、卢瑟福散射实验装置。

-软件资源：教学课件、原子结构模拟软件、数据分析软件。

-课程平台：校园网络教学平台、电子白板。

-信息化资源：电子教材、教学视频、互动式学习软件。

-教学手段：讲授、讨论、小组合作、实验演示、学生实验操作、互动问答。教学过程设计1.导入环节（5分钟）

-利用多媒体展示宇宙宏观与微观结构的对比图，提出问题：“宇宙由无数星系组成，而星系又是由什么构成的呢？原子作为物质的基本单元，其内部结构又是怎样的呢？”通过创设情境，激发学生对原子结构的探索欲望。

2.讲授新课（15分钟）

-引导学生回顾已学的电子云模型，进而引出本节课的主题：原子的核式结构模型。

-结合教材，详细讲解原子核的组成、核式结构模型的建立，强调原子核与电子的位置关系。

-通过卢瑟福散射实验的原理和实验现象，解释原子核式结构模型的证实过程。

3.巩固练习（10分钟）

-分组讨论：让学生结合所学内容，讨论原子核式结构模型的优势和局限性。

-课堂提问：针对核式结构模型的关键知识点进行提问，检查学生对新知识的理解和掌握程度。

4.实验演示与学生实验操作（15分钟）

-教师演示卢瑟福散射实验，引导学生观察实验现象，解释散射角度与原子核距离的关系。

-学生分组进行实验操作，亲自观察散射现象，提高对核式结构模型的理解。

5.互动问答与总结（5分钟）

-针对学生在实验过程中遇到的问题进行解答，强化学生对核式结构模型的认识。

-教师总结本节课的教学内容，强调教学重点和难点。

6.核心素养能力拓展（5分钟）

-布置课后思考题：让学生思考原子结构的发展历程，探讨核式结构模型在科学史上的意义。

-推荐阅读材料：引导学生阅读有关原子结构的研究文章，提高学生的科学探究能力。

7.教学双边互动（5分钟）

-鼓励学生提问，教师针对学生的问题进行解答，促进师生之间的互动。

-教师关注学生的学习状态，及时调整教学策略，确保教学效果。

总计用时：45分钟

教学过程紧扣实际学情，注重激发学生的学习兴趣和求知欲，通过讲授、讨论、实验等环节，确保学生理解和掌握原子的核式结构模型。同时，注重培养学生的科学探究能力和核心素养，提高学生的物理观念和科学思维能力。知识点梳理1.原子结构基本概念

-原子由原子核和电子组成。

-原子核带正电，由质子和中子组成。

-电子带负电，围绕原子核运动。

2.核式结构模型

-卢瑟福提出的核式结构模型：原子核位于原子的中心，占有很小的体积，电子在原子核外的空间内运动。

-原子核与电子之间的作用力：库仑力，遵循库仑定律。

3.卢瑟福散射实验

-实验原理：α粒子穿过原子时，受到原子核的库仑斥力，发生散射。

-散射现象：大部分α粒子直线穿过，少部分发生散射，极少数反弹。

-实验结论：原子中存在一个带正电的核，占有很小的体积，大部分空间为电子运动区域。

4.原子序数与质子数

-原子序数：元素周期表中的序号，等于原子核中的质子数。

-质子数：原子核中质子的数量，决定元素的化学性质。

5.核式结构模型的证实

-散射角度与原子核距离的关系：散射角度越大，α粒子与原子核的距离越小。

-实验数据分析：通过散射角度的分布，推算原子核的大小。

6.核式结构模型的局限性

-无法解释电子在原子核外如何稳定运动。

-无法解释原子的光谱现象。

7.原子结构的现代发展

-量子力学：波函数描述电子在原子中的运动状态。

-精确测量：原子核的大小、质量、电荷等参数。

本章节知识点梳理涵盖了原子核式结构模型的基本概念、实验原理与证实、局限性以及现代发展。这些知识点与教材紧密关联，有助于学生全面掌握原子结构的基本理论，为后续学习打下坚实基础。课后作业1.解释卢瑟福散射实验中，为什么大部分α粒子会直线穿过金属箔而只有少部分发生散射？

答案：因为原子核体积很小，α粒子与原子核相遇的概率较低，大部分α粒子不会受到原子核的库仑斥力，因此直线穿过金属箔。只有少部分α粒子与原子核距离较近，受到库仑斥力而发生散射。

2.根据卢瑟福散射实验，推导出原子核半径与散射角度之间的关系。

答案：根据卢瑟福散射实验的原理，散射角度θ与α粒子与原子核距离r之间的关系可以表示为：

sin(θ/2)=k*(Z*e)*(b/(2*m*c^2))

其中，k为库仑常数，Z为原子序数（即质子数），e为电子电荷，b为α粒子与原子核的最小距离，m为α粒子的质量，c为光速。从该公式中，可以推导出原子核半径与散射角度之间的关系。

3.计算给定元素的原子核半径，已知该元素的原子序数和实验测得的散射角度。

答案：以氢原子为例，原子序数Z=1，实验测得散射角度θ=30°，根据散射角度与原子核半径的关系，可以计算出原子核半径。

4.分析核式结构模型的优势和局限性。

答案：

优势：较电子云模型更直观地描述了原子内部结构，解释了α粒子散射实验现象。

局限性：无法解释电子在原子核外如何稳定运动，也无法解释原子的光谱现象。

5.阐述核式结构模型在科学史上的意义。

答案：核式结构模型在科学史上具有重要意义，它揭示了原子内部的微观结构，为后续原子核物理学和量子力学的发展奠定了基础。同时，它也推动了原子能和核技术的应用，对人类科技进步产生了深远影响。

6.结合核式结构模型，解释为什么原子具有稳定的化学性质。

答案：原子的稳定化学性质源于其核式结构模型中，原子核带有正电，电子带有负电，两者之间的库仑力使电子在原子核外稳定运动。原子核的正电荷决定了元素的化学性质，而电子的数量和排布方式决定了元素的化学键类型和反应性质。板书设计1.核心概念

-原子结构：原子核+电子

-核式结构模型：原子核+电子云

2.原子核组成

-质子（Z）

-中子（N）

3.卢瑟福散射实验

-实验现象：大部分穿过，少部分散射

-结论：原子核小而带正电

4.散射角度与核半径

-关系式：sin(θ/2)∝(Z*e)*(b/(2*m*c^2))

-应用：计算原子核半径

5.核式结构模型的

-优势：直观、解释散射现象

-局限性：无法解释电子稳定运动、光谱

6.化学性质的决定因素

-原子序数（Z）

-电子排布

板书设计采用结构化布局，左侧列出核心概念和组成元素，右侧详细描述实验和模型。通过简洁的符号和关系式，突出重点，便于学生记忆和理解。同时，采用不同颜色的粉笔，增加艺术性和趣味性，激发学生学习兴趣。板书内容紧密结合教材，准确精炼，有助于学生抓住课程重点，提高课堂学习效果。教学评价与反馈1.课堂表现：学生在课堂上的参与程度、提问和回答问题的积极性，以及对原子核式结构模型的理解程度。

-观察学生在课堂上的注意力，对重点知识点的掌握情况。

-关注学生提问的深度和广度，鼓励积极思考，勇于表达。

2.小组讨论成果展示：评价各小组在讨论原子核式结构模型优势和局限性时的表现，以及对散射实验原理的理解。

-评价小组成员之间的合作与交流，共享成果的展示。

-关注学生能否运用所学知识，分析并解决实际问题。

3.随堂测试：针对本节课的教学内容，进行随堂测试，检测学生对核式结构模型、散射实验等知识点的掌握。

-设计测试题目，涵盖教学重点和难点。

-分析测试结果，了解学生的学习情况，为后续教学提供依据。

4.课后作业完成情况：评估学生在课后作业中的表现，关注知识点的巩固与应用。

-检查作业完成质量，对存在的问题进行指导与解答。

-鼓励学生进行自主学习，提高