《原子的核式结构模型》学历案

《原子的核式结构模型》学历案一、教材版本、上下册、章节、类型人教版，选修35，第十八章原子结构，2原子的核式结构模型。这是物理学科中的理论知识学习章节。二、学习目标（一）知识与技能目标1、学生能够理解α粒子散射实验的原理、装置、现象和结论。就像我们了解一个魔术的表演道具、表演过程和最后的神奇结果一样，要清楚α粒子散射实验每个环节哦。例如，α粒子源射出的α粒子就像一群小炮弹，射向金箔这个小目标。2、可以准确说出原子的核式结构模型的主要内容。也就是要知道原子这个“小世界”里，正电荷和几乎全部质量都集中在一个很小的核上，就像一个小小的核心城堡，而电子在核外“绕圈儿”，像小卫士一样围着城堡转。3、能用原子的核式结构模型解释α粒子散射实验现象。这就好比用我们新知道的游戏规则（原子的核式结构模型）来解释游戏过程中出现的各种情况（α粒子散射实验现象）。（二）过程与方法目标1、通过对α粒子散射实验现象的分析，培养逻辑推理能力。就像侦探根据案发现场的各种线索（α粒子散射实验现象）推理出事情的真相（原子的结构）一样，大家要学会从现象找本质。2、体验建立物理模型在物理学研究中的重要性。这就像搭积木，我们用一些简单的木块（已知的物理知识）搭建出一个复杂的城堡（原子的核式结构模型），模型能让我们更方便地理解物理世界。（三）情感态度与价值观目标1、培养对微观世界探索的兴趣。微观世界就像一个神秘的小宇宙，里面充满了未知和惊喜，我们要像探险家一样对它充满好奇。2、体会科学家探索原子结构的艰辛历程，学习他们勇于探索、严谨治学的科学精神。科学家们为了探索原子结构就像在黑暗中摸索的行者，经历了很多失败和挫折才找到正确的方向，他们的精神值得我们学习。三、学习重难点（一）学习重点1、α粒子散射实验现象及分析。这是打开原子结构大门的一把重要钥匙，理解了这个实验现象，才能进一步了解原子的结构。2、原子的核式结构模型的内容。这是本节课的核心知识，就像一颗大树的树干，其他知识都是围绕它展开的。（二）学习难点1、对原子的核式结构模型的理解。因为原子非常小，我们很难直观地看到它的结构，需要靠想象和对实验现象的深入分析来理解。2、如何用原子的核式结构模型解释α粒子散射实验现象。这就像用一把新钥匙开一把复杂的锁，需要把模型和现象之间的关系理清楚。四、学习过程（一）课前预习1、阅读课本让学生在课前花2030分钟仔细阅读教材中关于α粒子散射实验和原子的核式结构模型的部分内容。阅读的时候就像读一个有趣的故事书一样，要把每个细节都看清楚哦。在阅读过程中，可以标记出自己不理解的地方，比如一些专业术语或者复杂的实验步骤。2、查阅资料鼓励学生利用1015分钟上网查阅α粒子散射实验的相关资料，了解这个实验在物理学史上的重要意义。就像查找宝藏的线索一样，从网络这个大宝藏库里挖掘更多关于这个实验的有趣知识。可以查找一些动画或者视频资料，直观地了解α粒子散射实验的过程，因为有时候动画和视频比文字更能让人理解复杂的实验过程。（二）课堂学习1、导入（5分钟）老师可以先给学生展示一张原子结构的概念图（不用太详细，只是一个简单的草图，大概表示出原子里面有原子核和电子之类的），然后问学生：“同学们，你们觉得原子这个小不点里面到底是什么样的结构呢？是像棉花糖一样软软的一团，还是像小钢珠一样实心的呢？”这样的问题就像一个小钩子，能把学生的好奇心钩起来。接着老师可以简单介绍一下在原子结构探索历程中，科学家们最初的一些猜测，比如说汤姆孙的“枣糕模型”，就像一块蛋糕里面镶嵌着葡萄干（电子就像葡萄干，正电荷像蛋糕），让学生们思考这个模型有没有不合理的地方。2、α粒子散射实验（1520分钟）实验原理讲解老师用简单易懂的语言来解释α粒子散射实验的原理。比如说：“同学们，我们可以把α粒子想象成一群小小的子弹，金箔呢就像一个小小的靶子。α粒子源就像一个小枪，不断地发射这些小子弹。当这些小子弹打到金箔这个靶子上的时候，会发生各种情况，我们就是要通过观察这些情况来了解原子里面的结构。”同时，在黑板上简单画出α粒子散射实验的原理图，标注出α粒子源、金箔、荧光屏等主要部件。实验现象分析播放一段α粒子散射实验现象的动画视频（如果有条件的话），或者展示实验现象的图片。然后让学生们分组讨论（每组4~5人），5分钟后每个小组派一个代表来说说他们看到的现象以及对这些现象的初步理解。老师根据学生的回答进行总结和补充。比如，大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进，这说明原子内部是很空旷的；少数α粒子发生了较大的偏转，极少数α粒子的偏转超过了90°，甚至有的几乎达到180°，这就很奇怪了，就像子弹本来直直地飞，突然转了个大弯，这说明原子里面有个东西对α粒子有很强的排斥力，而且这个东西很小，因为只有很少的α粒子受到了这种很强的影响。3、原子的核式结构模型（2025分钟）模型内容讲解在学生对α粒子散射实验现象有了一定的理解之后，老师引出原子的核式结构模型。老师可以说：“同学们，根据我们刚刚对α粒子散射实验现象的分析，科学家卢瑟福提出了一个新的原子结构模型。就像我们发现了一个神秘城堡的一些秘密后，重新绘制这个城堡的地图一样。在这个新模型里，原子中心有一个很小的核，这个核就像城堡的核心一样，集中了原子的几乎全部质量和正电荷，而电子呢就像在城堡外面巡逻的小卫士，在核外绕着核运动。”在黑板上画出原子的核式结构模型示意图，用不同颜色的粉笔来区分原子核和电子，并且标注出原子核带正电、电子带负电等信息。模型解释实验现象让学生们尝试用刚刚学到的原子的核式结构模型来解释α粒子散射实验现象。可以让学生们先自己思考35分钟，然后同桌之间互相交流自己的想法。老师请几个同学站起来分享他们的解释，然后进行点评和完善。比如说，当α粒子接近原子核的时候，由于原子核带正电，α粒子也带正电，同种电荷相互排斥，所以α粒子会受到很大的排斥力而发生偏转；而大多数α粒子离原子核比较远，受到的排斥力很小，所以基本上沿原来的方向前进。4、课堂互动与讨论（1015分钟）老师提出一些问题让学生们进行课堂讨论，比如：“如果原子的核式结构模型是正确的，那么电子在绕核运动的过程中会不会掉进去呢？为什么？”每个小组（每组4~5人）进行讨论，58分钟后，每个小组派代表发言。老师根据学生的回答进行引导和讲解。比如说，电子不会掉进去是因为电子在绕核运动的时候，有离心力和原子核的吸引力相互平衡，就像地球绕着太阳转，不会掉进太阳里一样。5、课堂小结（5分钟）老师引导学生一起回顾本节课的主要内容。比如说：“同学们，我们今天一起探索了原子的核式结构模型。首先我们了解了α粒子散射实验，这个实验就像一个神秘的钥匙，打开了原子结构的大门。然后我们学习了原子的核式结构模型的内容，知道了原子中心有个小小的原子核，外面有电子绕着它转。最后我们还学会了用这个模型来解释α粒子散射实验现象。”同时，在黑板上简单列出本节课的知识框架，包括α粒子散射实验、原子的核式结构模型、模型对实验现象的解释等主要内容。（三）课后巩固1、课后作业基础题让学生用自己的话描述α粒子散射实验的装置和主要现象。这就像让学生把看到的一个有趣的表演过程描述出来一样，要求语言通顺、准确，大概需要200300字。画出原子的核式结构模型示意图，并标注出各个部分的名称和电荷情况。这个作业就像画画一样，但是要画得准确，能体现出原子结构的特点，大概需要1520分钟完成。提高题假设α粒子的速度增大，α粒子散射实验现象会有什么变化？请用原子的核式结构模型来解释。这就需要学生深入理解原子的核式结构模型和α粒子散射实验原理，大概需要300400字来回答，可能需要花费2530分钟。拓展题查阅资料了解原子结构探索历程中其他科学家的贡献，并写一篇300~500字的小短文介绍一下。这个作业可以让学生了解更多关于原子结构探索的历史，拓宽知识面，大概需要3045分钟完成。2、复习与预习要求学生在课后花2030分钟复习本节课所学的知识，通过看课本、回顾课堂笔记等方式，加深对α粒子散射实验和原子的核式结构模型的理解。预习下一节内容，提前了解原子的玻尔模型，为下节课的学习做好准备，可以花1520分钟进行预习。五、学习评价（一）课堂表现评价（30%）1、参与课堂讨论的积极性（10%）观察学生在课堂讨论环节是否积极发言，是否能主动提出自己的观点和想法。如果学生总是积极参与讨论，并且能提出有建设性的意见，就可以得到810分；如果只是偶尔参与，得到47分；如果几乎不参与，得到03分。2、对问题的回答准确性（10%）在课堂提问环节，根据学生回答问题的准确性进行评价。如果回答完全正确、思路清晰，得810分；如果回答基本正确，但存在一些小错误或者思路不太清晰，得47分；如果回答错误较多，得03分。3、小组合作表现（10%）在小组讨论和小组作业环节，观察学生在小组中的合作表现。如果能够积极与小组成员合作，承担自己的任务，并且能够促进小组的整体进步，得810分；如果能参与小组合作，但表现不是很突出，得47分；如果在小组中不合作或者起到负面作用，得03分。（二）作业完成情况评价（40%）1、作业的完成质量（30%）对于课后作业，根据学生作业的完成质量进行评价。如果基础题、提高题和拓展题都完成得很好，答案准确、思路清晰、书写工整，得2430分；如果作业存在一些错误或者完成质量一般，得1523分；如果作业完成情况较差，错误较多，得014分。2、作业的按时完成情况（10%）如果学生能够按时完成所有作业，得810分；如果有部分作业拖延完成，得47分；如果经常拖延作业，得03分。（三）考试成绩评价（30%）1、在单元测试或者阶段性考试中，根据学生的考试成绩进行评价。如果成绩在85分以上，得2430分；如果成绩在6084分之间，得1523分；如果成绩在60分以下，得014分。六、答案（一）课后作业基础题答案1、α粒子散射实验的装置和主要现象描述α粒子散射实验装置主要包括α粒子源、金箔、荧光屏、显微镜等部分。α粒子源能发射出α粒子，α粒子是一种带正电的粒子。金箔很薄，α粒子射向金箔。荧光屏用来接收α粒子撞击后的信号，显微镜用来观察荧光屏上的亮点。主要现象是：绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进；少数α粒子发生了较大的偏转；极少数α粒子的偏转超过了90°，甚至有的几乎达到180°。2、原子的核式结构模型示意图及标注画一个圆形表示原子，在原子中心画一个很小的实心圆表示原子核，用“+”标注表示原子核带正电。在原子核外面画几个带“”的小点表示电子，电子围绕原子核做圆周运动（可以简单示意，不需要非常精确的轨道），表示电子带负电。（二）课后作业提高题答案如果α粒子的速度增大，根据库仑定律F=k\frac{q_{1}q_{2}}{r^{2}}（其中F是库仑力，k是静电力常量，q1、q2是相互作用的电荷，r是电荷间的距离），α粒子与原子核之间的库仑力不变，但是由于α粒子的速度增大，它在原子核附近停留的时间会更短，受到库仑力作用的时间也更短，所以发生大角度偏转的α粒子数量会减少。因为α粒子散射实验中α粒子的偏转是由于受到原子核的库仑力作用，速度增大后，α粒子更不容易被原子核“捕