原子的核式结构模型教学设计

原子的核式结构模型教学设计一、教学目标1.知识与技能目标了解原子结构模型的发展历程，知道汤姆孙原子模型和α粒子散射实验。理解卢瑟福的原子核式结构模型的主要内容，包括原子的组成、原子核的电荷与大小等。能根据α粒子散射实验结果分析得出原子核式结构模型。2.过程与方法目标通过对α粒子散射实验的学习，培养学生观察、分析和推理的能力，体会科学探究的过程和方法。让学生经历从旧理论的矛盾到新模型建立的过程，领悟科学理论发展的一般规律，培养学生的创新思维和批判性思维。3.情感态度与价值观目标感受科学家们为探索原子结构所付出的努力和取得的成就，培养学生对科学的兴趣和探索精神。通过对原子结构模型演变的学习，使学生认识到科学理论是不断发展和完善的，树立辩证唯物主义的世界观。

二、教学重难点1.教学重点α粒子散射实验的现象和结果。原子核式结构模型的主要内容。2.教学难点对α粒子散射实验结果的分析及原子核式结构模型的理解。引导学生理解从经典电磁理论与α粒子散射实验结果的矛盾中，得出原子核式结构模型的思维过程。

三、教学方法讲授法、讨论法、问题驱动法、多媒体辅助教学法

四、教学过程

（一）新课导入（5分钟）展示一些与原子相关的图片，如微观世界的奇妙景象、化学元素周期表等，引导学生思考原子是由什么组成的，原子的结构是怎样的。提问学生对原子结构已有的认识，从而引出本节课要探讨的原子的核式结构模型。

教师：同学们，我们生活的世界是由各种各样的物质组成，而物质又是由原子构成的。那么原子内部是什么样的结构呢？大家之前有没有想过这个问题？你们对原子结构有哪些了解呢？

学生：回答自己已有的关于原子结构的认知，如原子是由电子和原子核组成等。

教师：大家回答得很好。在科学发展的历程中，人们对原子结构的认识也是不断深入的。今天，我们就来一起学习原子的核式结构模型，看看科学家们是如何一步步揭开原子结构的神秘面纱的。

（二）原子结构模型的发展历程（10分钟）1.古代原子论通过PPT展示古希腊哲学家德谟克利特的原子论观点，介绍古代人们对物质结构的初步思考，指出当时的原子论是一种哲学思辨，缺乏科学实验的支持。讲解古代原子论中关于原子是不可分割的最小微粒等观点，让学生了解人类对原子结构认识的早期阶段。

教师：早在古希腊时期，哲学家德谟克利特就提出了原子论。他认为世界万物都是由原子构成的，原子是不可分割的最小微粒，它们在虚空中不断运动和组合，形成了各种物质。虽然这只是一种哲学上的猜测，但它为后来的科学研究奠定了一定的思想基础。

2.汤姆孙原子模型（枣糕模型）介绍19世纪末，随着阴极射线等一系列实验的开展，人们对原子的认识有了新的突破。重点讲述汤姆孙发现电子的过程以及他提出的原子模型。通过动画展示汤姆孙原子模型的结构，即原子是一个球体，正电荷均匀分布在整个球体内，电子镶嵌在其中，就像枣糕里的枣一样。解释汤姆孙模型能够解释一些实验现象，但也存在着局限性。

教师：到了19世纪末，科学家们通过对阴极射线的研究发现了电子，这表明原子并不是不可分割的。汤姆孙根据这一发现提出了原子的枣糕模型。在这个模型中，原子是一个充满正电荷的球体，电子均匀地分布在其中。这个模型在当时能够解释一些关于原子的电学性质等实验现象，但随着新的实验结果的出现，它也面临着挑战。

（三）α粒子散射实验（20分钟）1.实验目的和装置利用PPT详细介绍α粒子散射实验的目的，即探究原子内部的结构。展示α粒子散射实验装置的示意图，讲解实验装置的各个组成部分，包括放射源、金箔、荧光屏和显微镜等。说明α粒子的性质，如α粒子是带正电的氦原子核，具有较大的能量和动量等。

教师：为了深入了解原子内部的结构，科学家们进行了α粒子散射实验。这是实验装置的示意图，放射源能够发射α粒子，金箔是我们要研究的对象，它非常薄，只有几微米厚。荧光屏可以显示α粒子撞击后的位置，显微镜则用于观察荧光屏上的闪光点。α粒子是带两个单位正电荷、质量约为氢原子质量4倍的氦原子核，它具有较大的能量和动量。

2.实验现象播放α粒子散射实验的动画视频，让学生仔细观察实验现象。引导学生总结实验现象：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粒子发生了大角度的偏转；极少数α粒子的偏转角度超过了90°，甚至有的几乎被弹回。

教师：同学们，我们一起来看这个动画，看看α粒子在穿过金箔时会发生什么现象。大家注意观察，然后总结一下都有哪些现象。

学生：观看动画后回答观察到的现象，教师进行补充和完善总结。

3.对实验现象的分析组织学生分组讨论：为什么会出现这些实验现象？让学生从原子内部结构的角度进行思考。每组选派代表发言，分享小组讨论的结果。教师对学生的回答进行点评和引导，逐步分析实验现象背后的原因。分析得出：由于绝大多数α粒子穿过金箔后方向不变，说明原子内部大部分空间是空旷的；少数α粒子发生大角度偏转，说明原子内部存在一个带正电的、质量较大的物体对α粒子产生了斥力；极少数α粒子几乎被弹回，说明这个带正电的物体体积很小，但质量很大，集中了原子的大部分质量。

教师：大家讨论得都很积极。那我们来分析一下这些现象。绝大多数α粒子顺利穿过，这意味着什么呢？说明原子内部大部分空间是空荡荡的。而少数α粒子发生大角度偏转，这又能说明什么呢？对，说明原子内部有一个带正电的东西，它对α粒子产生了斥力。极少数α粒子几乎被弹回，这就进一步表明这个带正电的物体不仅质量大，而且体积很小，它集中了原子的大部分质量。

（四）原子核式结构模型（15分钟）1.卢瑟福的原子核式结构模型根据α粒子散射实验的结果，引出卢瑟福的原子核式结构模型。详细讲解原子核式结构模型的内容：在原子的中心有一个很小的核，叫做原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间绕着核旋转。通过对比汤姆孙原子模型，让学生更清晰地理解原子核式结构模型的特点。

教师：基于α粒子散射实验的结果，卢瑟福提出了原子核式结构模型。在这个模型中，原子的中心是一个很小的原子核，它集中了原子的全部正电荷和几乎全部质量。带负电的电子则在核外空间绕着原子核高速旋转，就像行星绕着太阳公转一样。这与汤姆孙的枣糕模型有很大的不同，大家能说一说有哪些不同之处吗？

学生：回答原子核式结构模型中原子核很小，集中了正电荷和大部分质量，电子在核外等特点。

2.原子核的电荷与大小介绍通过α粒子散射实验可以估算原子核的大小和电荷数。讲解原子核的半径约为10⁻¹⁵～10⁻¹⁴m，原子核所带的电荷数等于原子序数等知识。通过举例让学生感受原子核的大小与原子大小的差异，如原子的半径约为10⁻¹⁰m，原子核半径与原子半径相比，就像一个乒乓球与一个足球场相比。

教师：利用α粒子散射实验，我们还可以估算原子核的大小和电荷数。原子核的半径非常小，大约在10⁻¹⁵～10⁻¹⁴m之间，而原子的半径约为10⁻¹⁰m。这就好比一个乒乓球放在一个足球场的中央，原子核在原子中所占的空间是极其微小的。同时，原子核所带的电荷数等于原子序数，这是我们确定元素种类的重要依据之一。

（五）课堂小结（5分钟）1.引导学生回顾本节课所学内容，包括原子结构模型的发展历程、α粒子散射实验的现象和结果以及原子核式结构模型的主要内容。2.强调α粒子散射实验在建立原子核式结构模型中的关键作用，以及科学理论是如何随着实验数据的积累而不断发展和完善的。

教师：同学们，今天我们一起学习了原子的核式结构模型。谁能来总结一下，我们都学了哪些内容呢？

学生：回顾本节课的重点知识，教师进行补充和完善。

教师：非常好。通过本节课的学习，我们看到α粒子散射实验是打开原子结构奥秘之门的关键钥匙，它让我们认识到原子并不是像汤姆孙模型那样简单，而是有着复杂而精妙的内部结构。科学理论就是这样在不断的实验探索中发展进步的，希望大家能从中体会到科学研究的魅力。

（六）课堂练习（10分钟）1.布置几道与本节课内容相关的练习题，如选择题、简答题等，让学生在课堂上完成。例如：（选择题）在α粒子散射实验中，大多数α粒子都沿直线穿过金箔，其主要原因是（）A.α粒子受到金原子的吸引力很小B.金原子的正电荷均匀分布在整个原子中C.金原子的核外电子对α粒子的作用效果相互抵消D.原子内部大部分空间是空旷的（简答题）简述原子核式结构模型的主要内容。2.巡视学生的做题情况，及时发现学生存在的问题并进行指导和讲解。

（七）课后作业1.书面作业：布置一些课后练习题，如课本上的相关习题，让学生进一步巩固所学知识。2.拓展作业：让学生查阅资料，了解原子核式结构模型提出后，科学家们又进行了哪些进一步的研究，以及这些研究对我们认识微观世界有什么新的贡献。鼓励学生撰写一篇小短文，介绍自己的查阅成果。

五、教学反思通过本节课的教学，学生对原子的核式结构模型有了较为系统的认识。在教学过程中，利用多媒体辅助教学，