高中化学 第一册 第一章 打开原子世界的大门 1.2 同位素和相对原子质量教学实录 沪科版

高中化学第一册第一章打开原子世界的大门1.2同位素和相对原子质量教学实录沪科版授课内容授课时数授课班级授课人数授课地点授课时间课程基本信息1.课程名称：高中化学第一册第一章打开原子世界的大门1.2同位素和相对原子质量教学实录

2.教学年级和班级：高一年级

3.授课时间：2022年9月15日上午第二节课

4.教学时数：1课时核心素养目标1.发展科学探究能力，通过实验探究同位素的性质和相对原子质量的测定方法。

2.培养科学思维，理解同位素概念，运用质量数和质子数的关系分析原子结构。

3.增强科学态度与责任，认识到同位素在物质组成和自然界中的重要性，树立科学价值观。学习者分析1.学生已经掌握了哪些相关知识：学生在进入高中化学课程之前，已经学习了基础的化学概念，如元素周期表、化学式、化学反应等。他们对原子的基本结构有一定了解，但可能对同位素和相对原子质量的概念较为陌生。

2.学生的学习兴趣、能力和学习风格：高一年级学生对化学学科普遍感兴趣，愿意通过实验和探索来学习新知识。他们的学习能力较强，能够通过观察、实验和逻辑推理来理解复杂概念。学习风格上，学生既有喜欢通过实验操作的，也有偏好通过理论学习的方式。

3.学生可能遇到的困难和挑战：学生在学习同位素和相对原子质量时，可能会遇到以下困难：

-理解同位素的定义和性质，特别是如何区分同位素和同素异形体。

-掌握质量数、质子数和中子数之间的关系，以及如何计算相对原子质量。

-在实际应用中，如何将同位素的概念应用于化学计算和物质的组成分析。

-对于一些理论较强的学生，可能难以将抽象的概念与实际应用相结合。教学资源-软硬件资源：计算机、投影仪、白板、实验室设备（如天平、试管、滴定管等）

-课程平台：学校内部教学平台、在线教学资源库

-信息化资源：同位素和相对原子质量相关视频、动画、在线互动测试

-教学手段：实验演示、小组讨论、课堂提问、板书教学教学过程设计1.导入新课（5分钟）

目标：引起学生对同位素和相对原子质量的兴趣，激发其探索欲望。

过程：

开场提问：“你们知道原子是由什么组成的吗？原子之间有什么不同？”

展示一些关于原子结构的图片或视频片段，让学生初步感受原子世界的奇妙。

简短介绍同位素和相对原子质量的基本概念和重要性，为接下来的学习打下基础。

2.同位素和相对原子质量基础知识讲解（10分钟）

目标：让学生了解同位素和相对原子质量的基本概念、组成部分和原理。

过程：

讲解同位素的定义，包括其主要组成元素或结构，如质子数、中子数和质量数。

详细介绍同位素的组成部分或功能，使用图表或示意图帮助学生理解。

3.同位素和相对原子质量案例分析（20分钟）

目标：通过具体案例，让学生深入了解同位素的特性和重要性。

过程：

选择几个典型的同位素案例进行分析，如碳的同位素在考古学中的应用。

详细介绍每个案例的背景、特点和意义，让学生全面了解同位素的多样性或复杂性。

引导学生思考这些案例对实际生活或学习的影响，以及如何应用同位素解决实际问题。

4.学生小组讨论（10分钟）

目标：培养学生的合作能力和解决问题的能力。

过程：

将学生分成若干小组，每组选择一个与同位素相关的主题进行深入讨论，如同位素在医学诊断中的应用。

小组内讨论该主题的现状、挑战以及可能的解决方案。

每组选出一名代表，准备向全班展示讨论成果。

5.课堂展示与点评（15分钟）

目标：锻炼学生的表达能力，同时加深全班对同位素的认识和理解。

过程：

各组代表依次上台展示讨论成果，包括主题的现状、挑战及解决方案。

其他学生和教师对展示内容进行提问和点评，促进互动交流。

教师总结各组的亮点和不足，并提出进一步的建议和改进方向。

6.课堂小结（5分钟）

目标：回顾本节课的主要内容，强调同位素和相对原子质量的重要性和意义。

过程：

简要回顾本节课的学习内容，包括同位素的基本概念、组成部分、案例分析等。

强调同位素和相对原子质量在现实生活或学习中的价值和作用，鼓励学生进一步探索和应用这些概念。

布置课后作业：让学生查阅资料，了解同位素在环境科学或生物技术中的应用，并撰写一篇简短的报告。

7.实验操作（30分钟）

目标：通过实验操作，加深学生对同位素和相对原子质量的理解。

过程：

进行相对原子质量的测定实验，如使用质谱仪测定样品的相对原子质量。

学生分组进行实验，教师巡回指导，确保实验操作正确。

实验结束后，学生讨论实验结果，分析实验误差，并总结实验结论。

8.课后反思（5分钟）

目标：帮助学生反思学习过程，提高自主学习能力。

过程：

引导学生回顾本节课的学习内容，思考自己在学习过程中的收获和不足。

鼓励学生提出问题，教师进行解答，帮助学生巩固知识点。教学资源拓展1.拓展资源：

-同位素在医学领域的应用：介绍同位素在放射性药物、医学成像（如PET扫描）和治疗癌症等方面的应用。

-同位素在工业和农业中的应用：探讨同位素在工业生产中的质量控制、在农业中作为示踪剂的研究。

-同位素在考古学中的研究：介绍同位素在年代测定、古代环境研究中的应用，如碳-14测年法。

-相对原子质量的计算方法：介绍不同元素的同位素丰度和相对原子质量的计算方法。

-同位素分离技术：简要介绍同位素分离技术的原理和应用，如气体扩散法、离心分离法等。

2.拓展建议：

-学生可以通过阅读相关的科普书籍或科学杂志，了解同位素在现代科技中的应用。

-利用网络资源，观看与同位素相关的科普视频，如科学纪录片或教育视频。

-参与学校或社区的科学展览，亲自操作与同位素相关的实验设备，增强实践操作能力。

-在教师的指导下，进行简单的同位素分离实验，如通过盐析法分离碘的同位素。

-开展小组研究项目，选择一个与同位素或相对原子质量相关的主题，进行深入研究，并撰写研究报告。

-鼓励学生参与科学竞赛，如化学奥林匹克竞赛，通过竞赛提高对同位素和相对原子质量的理解和应用能力。

-鼓励学生阅读化学教科书中的拓展阅读部分，深入了解同位素和相对原子质量的理论知识。

-通过在线学习平台，参加同位素和相对原子质量的在线课程，学习更深入的专业知识。

-鼓励学生与化学教师或研究人员交流，了解同位素和相对原子质量在科研领域的最新进展。教学评价与反馈1.课堂表现：

-学生在课堂上的参与度较高，能够积极回答问题，提出自己的见解。

-学生对同位素和相对原子质量的概念有了初步的理解，能够运用这些概念解释日常生活中的现象。

-学生在实验操作中表现出良好的安全意识和合作精神，能够按照实验步骤进行操作。

2.小组讨论成果展示：

-学生在小组讨论中能够有效沟通，分工合作，共同完成任务。

-学生展示的成果内容丰富，涵盖了同位素和相对原子质量的应用领域，如医学、工业和考古学。

-学生在展示过程中能够清晰地表达自己的观点，逻辑性强，具有一定的说服力。

3.随堂测试：

-随堂测试涵盖了本节课的主要知识点，如同位素的定义、相对原子质量的计算方法等。

-学生在随堂测试中表现良好，能够正确回答问题，显示出对知识的掌握程度。

-随堂测试结果反映了学生在课堂上的学习效果，为教师提供了及时的教学反馈。

4.课后作业完成情况：

-学生能够按时完成课后作业，作业质量较高，显示出对知识的巩固和应用。

-作业内容与课堂学习内容紧密结合，有助于学生将理论知识与实际应用相结合。

-学生在作业中遇到的问题能够通过查阅资料或与同学、教师讨论得到解决。

5.教师评价与反馈：

-针对学生在课堂上的表现，教师给予积极的评价，鼓励学生在今后的学习中继续保持良好的学习态度。

-对于学生在小组讨论和随堂测试中表现出的不足，教师提出了具体的改进建议，如加强基础知识的学习、提高实验操作技能等。

-教师强调同位素和相对原子质量在实际生活中的重要性，鼓励学生将所学知识应用于实际问题解决中。

-教师对学生的课后作业进行了详细批改，指出学生的优点和需要改进的地方，并给予个性化的反馈。

-教师定期与学生进行个别交流，了解学生的学习进展和困惑，提供针对性的辅导和支持。典型例题讲解1.例题：碳的同位素C-12和C-14的相对原子质量分别是12.01和14.01，计算碳的平均相对原子质量。

解：碳的平均相对原子质量可以通过以下公式计算：

\[\text{平均相对原子质量}=\frac{(\text{质量数}\times\text{丰度})_{C-12}+(\text{质量数}\times\text{丰度})_{C-14}}{\text{丰度}_{C-12}+\text{丰度}_{C-14}}\]

假设C-12和C-14的丰度分别为100%和0.00000000000001%（自然界中C-14的比例非常低），则：

\[\text{平均相对原子质量}=\frac{(12\times1)+(14\times0.00000000000001)}{1+0.00000000000001}\approx12.00\]

答案：碳的平均相对原子质量约为12.00。

2.例题：某元素的同位素A和同位素B的质量数分别为40和42，其自然丰度分别为25%和75%，求该元素的相对原子质量。

解：相对原子质量可以通过以下公式计算：

\[\text{相对原子质量}=\frac{(\text{质量数}\times\text{丰度})_{A}+(\text{质量数}\times\text{丰度})_{B}}{\text{丰度}_{A}+\text{丰度}_{B}}\]

代入数值：

\[\text{相对原子质量}=\frac{(40\times0.25)+(42\times0.75)}{0.25+0.75}=\frac{10+31.5}{1}=41.5\]

答案：该元素的相对原子质量为41.5。

3.例题：已知某元素的同位素C和同位素D的质量数分别为22和24，其丰度分别为60%和40%，求该元素的平均相对原子质量。

解：使用相同的公式：

\[\text{平均相对原子质量}=\frac{(\text{质量数}\times\text{丰度})_{C}+(\text{质量数}\times\text{丰度})_{D}}{\text{丰度}_{C}+\text{丰度}_{D}}\]

代入数值：

\[\text{平均相对原子质量}=\frac{(22\times0.60)+(24\times0.40)}{0.60+0.40}=\frac{13.2+9.6}{1}=22.8\]

答案：该元素的平均相对原子质量为22.8。

4.例题：计算氘（D）的相对原子质量，已知氘的质子数为1，中子数为1，自然丰度为0.015%。

解：氘的相对原子质量即为质量数，因为质子数和中子数相同。

\[\text{相对原子质量}=\text{质量数}=\text{质子数}+\text{中子数}=1+1=2\]

由于氘的自然丰度非常低，因此它的相对原子质量可以近似等于质量数：

\[\text{相对原子质量}\approx2\]

答案：氘的相对原子质量约为2。

5.例题：某元素的三个同位素的质量数分别为54、56和58，其丰度分别为10%、30%和60%，求该元素的相对原子质量。

解：使用相同的公式：

\[\text{相对原子质量}=\frac{(\text{质量数}\times\text{丰度})_{54}+(\text{质量数}\times\text{丰度})_{56}+(\text{质量数}\times\text{丰度})_{58}}{\text{丰度}_{54}+\text{丰度}_{56}+\text{丰度}_{58}}\]

代入数值：

\[\text{相对原子质量}=\frac{(54\times0.10)+(56\times0.30)+(58\times0.60)}{0.10+0.30+0.60}=\frac{5.4+16.8+34.8}{1}=57\]

答案：该元素的相对原子质量为57。内容逻辑关系①同位素的基本概念：

-同位素定义：具有相同质子数但中子数不同的原子。

-同位素特性：化学性质相同，物理性质可能不同。

-同位素表示：使用元素符号和质量数表示，如\(^{12}C\)和\(^{14}C\)。

②相对原子质