高中人教版 (2019)3 原子的核式结构模型教学设计

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题课
选择性必修三第四章第3节：原子的核式结构模型
课型
新
课时
1
教
学
目
标
1. 知道发现电子的意义，体会电子发现过程中蕴含的科学方法。
2.了解α粒子散射实验原理和实验现象。
3.了解卢瑟福的原子核式结构模型。知道原子和原子核大小的数量级。
4.认识原子核式结构模型建立的科学推理与论证过程。
学习重点
电子的发现、原子核式结构模型、原子核的电荷及大小尺度
学习难点
研究微观世界的科学思维方法
教 学 过 程
教学环节（含备注）
教 学 内 容
引入新课
讲授新课
课后作业
一.引入新课
观察阴极射线射线本质是什么？是电磁波吗？
二.进行新课
（一）电子的发现
1．阴极射线
(1)对阴极射线本质认识的两种观点
①电磁辐射；②带电微粒。
(2)阴极射线的产生机理：管中残存气体分子中的正负电荷在强电场的作用下被“拉开”(即气体分子被电离)，正电荷(即正离子)在电场加速下撞击阴极，于是阴极释放更多粒子流，形成了阴极射线。
2．J.J.汤姆孙的探究
(1)J.J.汤姆孙根据阴极射线在电场和磁场中的偏转情况断定，它的本质是带负电的粒子流，并求出了这种粒子的比荷。
(2)J.J.汤姆孙发现，用不同材料的阴极做实验，所得比荷的数值都相同，说明这种粒子是构成各种物质的共有成分。
(3)组成阴极射线的粒子被称为电子。J.J.汤姆孙发现，不论阴极射线、光电流、热离子流还是β射线，它们都包含电子。由此可见，原子不是组成物质的最小微粒，原子本身也有结构。
补充：热离子发射效应是金属或半导体表面电子具有热运动的动能足以克服表面势垒而产生的电子发射现象
3．密立根“油滴实验”
(1)精确测定了电子电荷。
(2)发现电荷是量子化的，即任何带电体的电荷只能是e的整数倍。
4．电子的有关常量
（二）原子的核式结构模型
1．J.J.汤姆孙的原子模型
J．J.汤姆孙认为，原子是一个球体，正电荷弥漫性地均匀分布在整个球体内，电子镶嵌其中。有人形象地把他的这个模型称为“西瓜模型”或“枣糕模型”。该模型能够解释一些实验现象，后来，被α粒子散射实验完全否定了。
2．α粒子散射实验
(1)α粒子：是从放射性物质中发射出来的快速运动的粒子，质量为氢原子质量的4倍。
(2)实验装置如图，被铅块包围的α粒子源R发射的α粒子经过一条细通道，形成一束射线，打在金箔F上。显微镜M带有荧光屏S，可以在水平面内转到不同的方向对散射的α粒子进行观察。
(3)实验结果：绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但有少数α粒子 eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(约占\f(1,8000)))发生了大角度偏转，极少数偏转的角度甚至大于90°，也就是说，它们几乎被“撞了回来”。
(4)卢瑟福通过α粒子散射实验，否定了J.J.汤姆孙的原子模型，建立了原子的核式结构模型：原子中带正电部分(原子核)的体积 eq \(□,\s\up3(11))很小，但几乎占有全部质量，电子在正电体的外面运动。
3.对实验结果的分析：
a．电子不可能使粒子发生大角度散射。粒子跟电子碰撞过程中，两者动量的变化量相等。由于粒子的质量是电子质量的7 300倍，在碰撞前后，质量大的粒子速度几乎不变，而质量小的电子速度要发生改变。因此，粒子与电子正碰时，不会出现被反弹回来的现象。即使发生非对心碰撞时，粒子也不会有大角度的偏转。
b．按照汤姆生的原子模型，正电荷在原子内部均匀地分布，粒子穿过原子时，由于粒子两侧正电荷对它的斥力有相当大一部分互相抵消，使粒子偏转的力也不会很大。粒子的大角度散射现象，说明了葡萄干布丁模型不符合原子结构的实际情况。
c．实验中发现少数粒子发生了大角度偏转，甚至反弹回来，表明这些粒子在原子中的某个地方受到了质量、电量均比它本身大得多的物体的作用。
d．金箔的厚度大约是1 m m，金原子的直径大约是3×10-10m。绝大多数粒子在穿过金箔时，相当于穿过几千个金原子的厚度，但它们的运动方向却没有发生明显的变化，这个现象表明了粒子在穿过时基本上没有受到力的作用，说明原子中的绝大部分是空的，原子的质量和电量都集中在体积很小的核上。
（三）原子核的电荷与尺度
1．原子内的电荷关系：各种元素的原子核的电荷数，即原子内的电子数，非常接近于它们的原子序数。
2．原子核的组成：原子核是由质子和中子组成的，原子核的电荷数就是核中的质子数。
3．原子核的大小：实验确定的原子核半径的数量级为10－15 m，而整个原子半径的数量级是10－10 m，可见原子内部是十分“空旷”的。
三.课堂练习：教材83页练习4-6
四.课堂总结：（见板书设计）
五.学习效果检测（见学案“闯关检测题”）
板书设计
原子的核式结构模型
1.组成阴极射线的粒子被称为电子
2.
课后反思