人教版九年级上册化学第三单元-课题2 原子结构（第1课时）（教学设计）-九上（人教版2024）

第三单元《物质构成的奥秘》教学设计课题2原子结构第一课时原子的构成、相对原子质量课题：3.2.1原子的构成、相对原子质量课时1授课年级初三课标要求认识原子是由原子核和核外电子构成的；认识相对原子质量的含义及应用；通过科学史实体会科学家探索物质的结构的智慧，知道可以通过模型探索物质的结构；制作模型并展示科学家探索物质结构的历程；能根据原子的核电荷数判断核内质子数和核外电子数。教材分析课题2《原子结构》中第1课时“原子的构成、相对原子质量”作为深入探索微观世界的重要一环，承前启后，连接着学生对分子与原子基础知识的认知与更复杂化学概念的理解。本课时旨在深化学生对原子结构的认识，突破之前学习中“原子在化学反应中不可分”的局限，揭示原子内部的复杂结构及其可分性，进一步丰富和完善学生的化学知识体系。教材首先通过回顾化学反应中分子的可分性与原子的不可分性（在反应条件下），引导学生意识到这一观点的局限性，从而自然过渡到对原子内部结构的好奇与探索。这一设计不仅巩固了已有知识，还激发了学生的学习动机，为新知识的学习铺垫了认知基础。随后，教材详细阐述了原子的构成，包括质子、中子和电子这三种基本粒子的存在、电荷性质、相对位置及其在原子整体稳定中的作用。特别是质子数与核外电子数相等导致原子不显电性的原理，是本节课的理论核心，帮助学生从电荷平衡的角度理解原子的稳定结构。在探讨原子构成的基础上，教材适时引入了相对原子质量的概念，这一概念的引入不仅拓展了学生从量的角度认识原子的视野，还为后续学习化学反应中物质的质量变化、化学方程式的配平等知识奠定了基础。通过讲解相对原子质量的定义、计算方法及其与质子数、中子数的关系，学生能够在掌握基本计算技能的同时，理解其背后的科学意义。值得注意的是，本课时还蕴含了丰富的科学方法教育价值。通过介绍历史上科学家探索原子结构的过程，如道尔顿的“实心球”模型，汤姆生的“葡萄干布丁”模型、卢瑟福的α粒子散射实验等，学生可以感受到科学研究的艰辛与乐趣，理解实验、假说、模型、推证等科学方法在科学发现中的重要作用。同时，这些化学史料也传递了质疑、反思、严谨等科学态度的重要性，对于培养学生的科学素养具有深远的影响。本课时旨在通过层层递进的知识体系构建、丰富多样的教学方法运用以及深刻的科学方法教育，使学生不仅掌握原子结构的基本知识，还能够在学习过程中体验科学探索的乐趣，培养严谨的科学态度和勇于探索的科学精神。学情分析在步入《原子结构》这一课题的第1课时“原子的构成、相对原子质量”时，学生正处于化学学习的初级阶段，他们的微观世界认知尚显薄弱，对于分子、原子等微观粒子的理解多停留于表面，缺乏深入且直观的感知。此前，学生虽已初步了解到化学反应中分子可分而原子不可分（在常规化学反应条件下）的概念，但这一理解较为笼统，且多基于宏观现象的观察与总结，对于原子内部结构的复杂性和动态性缺乏直观认识。鉴于初中生的认知特点，他们往往更擅长于处理直观、具体的信息，而对于抽象、微观的概念则感到较为陌生和困惑。因此，面对本课“原子的构成、相对原子质量”这样高度抽象且远离日常生活经验的内容，学生很可能会感到学习难度较大，产生一系列疑问和不解，如原子内部的具体结构如何？原子是否如宏观物体般实心或空心？原子的质量究竟如何衡量，其大小又该如何想象？为了有效缓解学生的这些困惑，提升他们的学习兴趣和理解能力，教师在教学设计中应充分考虑学生的学情特点，采用多样化的教学手段，特别是利用现代信息技术，如自制或借鉴高质量的微观粒子运动变化的三维动画。这些动画能够生动直观地展示原子内部的复杂结构、粒子的相对位置、电子的运动轨迹等，从而帮助学生构建起对原子结构的初步认知框架，激发他们的想象力和探索欲。同时，通过动画的演示，还能将原本抽象难懂的概念形象化、具体化，降低学习难度，增加学习的趣味性和互动性，使学生在轻松愉快的氛围中掌握知识，提升学习效果。教学目标1.了解原子的构成及构成粒子之间的关系。2.了解原子结构模型的发展历程，体会模型方法在微观世界研究中的作用。3.知道相对原子质量的含义和计算方法，并学会查相对原子质量表。教学重、难点重点：构成原子的粒子及相互之间的关系，相对原子质量的含义和计算方法。难点：核电荷数、质子数、核外电子数的关系，理解相对原子质量。核心素养化学观念：建立了关于原子构成的基本化学观念，理解了原子是由质子、中子和电子等微观粒子构成的，并且认识到这些粒子在原子中的位置、电荷性质以及它们之间的数量关系（如质子数=核电荷数=核外电子数）。这些观念为学生后续学习更复杂的化学知识奠定了坚实的基础。科学思维：学生需要运用逻辑推理、抽象概括等科学思维方法来理解原子结构的复杂性和动态性。例如，通过分析质子、中子和电子的性质，学生可以推导出原子不显电性的原因；通过比较不同原子的相对原子质量，学生可以认识到原子质量的相对性和可度量性。这些思维活动培养了学生的科学思维能力。科学探究与实践：教师通过引导学生观察微观粒子运动变化的三维动画、参与小组讨论等方式，模拟科学探究的过程。学生可以在此过程中学会提出问题、假设猜想、分析论证等科学探究的基本步骤，培养科学探究的兴趣和能力。同时，教师也可以鼓励学生动手制作简单的原子模型，以实践的方式加深对原子结构的理解。科学态度与责任：通过学习原子结构的发现历程和科学家们的努力与贡献，学生可以感受到科学研究的艰辛与伟大，培养起对科学的敬畏之心和尊重之情。同时，学生也会认识到自己作为未来社会的一员，有责任传承和发展科学知识，为人类的进步贡献自己的力量。此外通过强调原子结构的稳定性和微观世界的规律性，有助于培养学生的科学态度和责任感，让他们意识到在科学研究中应遵循客观规律、尊重事实真相。教学过程教学环节教学活动设计意图环节一、原子的构成【回顾】通过氧化汞受热分解的微观示意图回顾物质的微观构成——分子和原子。【过渡】分子是保持物质化学性质的最小粒子；原子是化学变化中的最小粒子。那这些微粒有多小呢？【类比】1.如果将一个原子跟一个乒乓球相比，就相当于将一个乒乓球跟地球相比。2.一根头发丝的直径差不多相当于50万个碳原子排在一起。【提问1】通过上面的两个例子你能想象原子有多小吗？那原子是构成物质的最小粒子吗？【事实1】在物理课中我们做过这样的实验，用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电荷，用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电荷，这说明原子中存在带电粒子。【事实2】铁、铜等金属都是由原子直接构成的，铁、铜等整体不带电，说明原子不显电性。【提问2】原子是化学变化中的最小粒子，原子不显电性，但原子中存在带电粒子，那么原子还可以再分吗？【过渡】虽然原子在化学变化中不可再分。但是原子也是由其它粒子构成的，这些问题早被科学家们所关注，经过了一个漫长的探索过程。阅读教材P69“科学史话”，了解原子模型的演变。【讲解】原子模型的演变：（1）道尔顿原子模型古代哲学家墨子：“非半弗斫，则不动，说在端”，意思是不断分割物质，直到无法再分时便得到“端”；英国科学家道尔顿：1803年提出了原子学说，认为原子是构成物质的基本的粒子，它们是坚实的、不可再分的实心球。上述的“端”和“原子”可被认为是原子的“实心球”模型。汤姆孙原子模型英国科学家汤姆生：1897年通过阴极射线管实验证实，所有原子中都含有带负电荷的电子，实验结果与用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电荷一致。已知原子呈电中性，原子中存在带负电荷的电子，那么什么物质带正电荷呢？汤姆生认为原子是一个平均分布着正电荷的球体，电子镶嵌在其中，被形象地命名为“葡萄干布丁”模型。卢瑟福原子模型英国物理学家卢瑟福：1911年进行了著名的α粒子散射实验。实验用准直的α射线轰击厚度为微米的金箔，发现绝大多数的α粒子都照直穿过薄金箔，偏转很小，但有少数α粒子发生角度比汤姆生模型所预言的大得多的偏转，大约有1/8000的α粒子偏转角大于90°，甚至观察到偏转角等于150°的散射，称大角散射，更无法用汤姆森模型说明。1911年卢瑟福提出原子的有核模型(又称原子的核式结构模型),与正电荷联系的质量集中在中心形成原子核，电子绕着核在核外运动。【思考】1.大多数α粒子能穿过金箔而不改变方向的现象，你认为原子可能有什么特征？2.少数α粒子运动方向发生大角度偏转说明了什么？3.极少数α粒子被弹回来了，说明了什么？说说你的想法。【形成共识】1.大多数α粒子能穿过金箔而不改变运动方向，说明原子内部有很大空间，α粒子没有受到阻挡。2.极少数α粒子沿原途经反弹回来，说明α粒子可能在行进中碰到了一个小而质量大的东西。【追问】这种体积小、质量大、带正电的东西是什么呢？同学们能想象出原子的结构吗？【总结】科学家们一致认为：原子是由居于原子中心的带正电的原子核和核外带负电的电子构成的。原子内部有广阔的空间，电子围绕原子核运动。可以用“核式结构”模型概括卢瑟福的原子模型。【讲解】与原子相比，原子核的体积更小，只有原子体积的几千亿分之一，如果将一个原子比作一个体育场，那么原子核的体积只相当于一只蚂蚁。【讨论】那原子核这么小，是不是不可再分了呢？为什么带正电荷呢？【视频】碳原子的构成【总结与交流】科学实验证明：原子核又是由质子和中子构成的，一个质子带一个单位的正电荷，中子不带电。因此原子核中含有几个质子，就决定了原子核带有几个正电荷。即核电荷数=质子数。【总结】原子的构成【学生活动】交流讨论：分析下面的表格，你能发现哪些规律？原子种类质子数中子数核外电子数氢101碳666氧888钠111211氯171817【总结与交流】1.核电荷数=核内质子数=核外电子数2.氢原子的原子核中没有中子3.质子数不一定等于中子数4.原子种类不同，原子内质子数也不同【对应训练1】下列关于原子的叙述正确的是（）A.原子由核外电子和原子核构成B.原子由原子核和中子构成C.原子由质子和电子构成D.原子由质子和中子构成【答案】A【变式】核污水中的氚是指核内有1个质子和2个中子的氢原子，下列示意图能正确表示氚原子结构的是（）【答案】B通过类比，让学生直观感受到原子的微小，进而引发对原子是否是最小粒子的思考。通过介绍原子模型的演变过程，让学生了解科学家们对原子结构的不断探索和发现，培养学生的科学史观和科学精神。通过分析α粒子散射实验的结果，引导学生运用逻辑推理能力，推断出原子的内部结构特征，培养学生的科学思维能力。通过表格分析，引导学生发现原子构成的基本规律，如核电荷数等于质子数等于核外电子数等，培养学生的数据分析和归纳能力。环节二、相对原子质量【过渡】了解的原子结构后，接下来再从“量”的角度认识原子。我们知道原子的体积和质量都非常小，你知道小到什么程度吗？科学家们测出了一些原子的质量：一个氢原子的质量：0.00000000000000000000000000167千克一个氧原子的质量：0.00000000000000000000000002657千克【讨论】通过表中的数据可以看出，原子的真实数值真是太小了，这样的数据容易书写、记忆和使用吗？能不能有一种简单的表示方法呢？【总结】科学家们经过商议，一致同意采用相对原子质量来表示。【板书】二、相对原子质量【总结】相对原子质量定义：即用一种碳-12原子质量的1/12为标准，其他原子的质量与它相比较所得到的比，作为这种原子的相对原子质量（符号为Ar）。即：某原子的相对原子质量（Ar）是一个“比值”，单位为“1”，通常省略不写。【学生活动】交流讨论：观察下面表格中的质子、中子和电子的质量，你发现了什么规律？粒子种类质量质子1.6726×10-27kg中子1.6749×10-27kg电子质子质量的1/1836【总结】1.构成原子的质子、中子的相对质量都约等于1；2.电子质量很小，整个原子的质量主要集中在原子核上。【学生活动】交流讨论：分析表格中的数据，你能发现原子的相对原子质量跟哪些数据有关吗？原子种类质子数中子数核外电子数近似相对原子质量氢1011碳66612氧88816钠11121123氯17181735【总结】相对原子质量≈质子数＋中子数。【展示】张青莲教授。【知识拓展】中国科学院院士张青莲教授为相对原子质量的测定作出了卓越贡献。他于1983年当选为国际原子量委员会委员。他主持测定了铟、铱、锑、铀、铈、铒、锗、锌、镝几种元素相对原子质量的新值，被国际原子量委员会采用为国际新标准。【对应训练1】由我国著名科学家张青莲教授主持测定了铟、铱、锑、铕等几种元素的相对原子质量新值，其中他测定核电荷数为63的铕元素的相对原子质量的新值为152。则下列说法正确的是（）A．铕元素原子的质子数为63 B．铕元素原子的中子数为63C．铕元素的原子核外电子数为152 D．铕元素原子的质量为152【答案】A【对应训练2】2.如图为某原子结构模型的示意图，其中a、b、c是构成该原子的三种不同粒子，下列说法正确的是（）A.决定该原子种类的粒子是bB.原子中b与c的数目一定相同C.原子中a与c的数目一定相同D.原子的质量集中在a和c上【答案】C通过展示真实原子质量，让学生直观感受原子