高中物理《原子的核式结构模型》优秀教学设计
-
第二节原子的核式结构模型
三维教学目标
1
、知识与技能
（
1
）了解原子结构模型建立的历史过程及各种模型建立的
依据；
（
2
）知道
粒子散射实验的实验方法和实验现象，及原子核式结构
模型的主要内容。
2
、过程与方法
（
1
）通过对
< br>粒子散射实验结果的讨论与交流，培养学生对现象的分析中归纳中得出结论的逻辑推理能力；
（
2
）通过核式结构模型
的建立，体会建立模型研究物理问题的方法，理解物理模型的演化及其在物理学发展过程中的作用；
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（
3
）了解研究微观现象。
3
、情感、态度与价值观
（
1
）
通过对原子模型演
变的历史的学习，
感受科学家们细致、
敏锐的科学态度和不畏权
威、
尊重事实、
尊重科学的科学精神；
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（
2
）通过对
原子结构的认识的不断深入，使学生认识到人类对微观世界的认识是不断扩大和加深的，领悟和感受科学研究方<
/p>
法的正确使用对科学发展的重要意义。
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教学重点：
（
1
）引导学生自主思考讨论在于对
粒子散射实验的结果分析从而否定葡萄干布丁模型，得出原子的核式结构；
（
2
）在教学中渗透和让学生体会物理学研究方法
，渗透三个物理学方法：模型方法，黑箱方法和微观粒子的碰撞方法。
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教学难点：
引导学生小组自主思考讨论在于对
粒子散射实验的结果分析从而否定葡萄干布丁模型，得出原子的核式结构
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教学方法：
教
师启发、引导，学生讨论、交流。
教学用具：
投影片，多媒体辅助教学设备。
（一）引入新课
汤姆生发现电子，根据原子呈电中性，提出了原子的葡萄干布丁模型。用动画展示原子葡萄干布丁模 型。
（二）进行新课
1
< br>、
粒子散射实验原理、装置
（
1
）
粒子散射实验原理：
问题：
汤姆生提出的葡萄干布丁原子模型是否对呢？
原子的结构非常紧密，用一般的方法是无法探测它的内部结构的，要认识原子的结构，需
要用高速粒子对它进行轰击。
而
粒子
具有足够的能量，
可以接近原子中心。
它还可以使荧光屏物质发
光。
如果
粒子与其他粒子发生相互作
用，
改变了
运动方向，荧光屏就能够显示出它的方向变化。研究
高速的
粒子穿过原子的散射情况，是研究原子结构的有效手段
。
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指出：
研究
原子内部结构要用到的方法：黑箱法、微观粒子碰撞方法。
（
2
）
粒子散
射实验装置
粒子散射实验的装置，主要由放射源、金箔、荧光屏、望远镜和转动圆盘几部分组成。
粒子散射实验在课堂上无法
直接演示，希望借助多媒
体系统，利用动画向学生模拟实验的装置、过程和现象，使学生获得直观的切身体验，留下深刻的
印象。
通过多媒体重点指出，
荧光屏和望远镜能够围绕
金箔在一个圆周上运动，
从而可以观察到穿透金箔后偏转角度不同的
粒子。并且要让学生了解，这种观察是非常艰苦细致的工作，所用的时间也是相当
长的。动画展示
粒子散射实验装置动画
展示实验中，通过显微镜观察到的现象。
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（
3
）实验的观察结果
明确：
入射的
粒子分
为三部分。大部分沿原来的方向前进，少数发生了较大偏转，极少数发生大角度偏转。
2
、原子的核式结构的提出
三个问题：用汤姆生的葡萄干布丁模型能否解释
粒子大角度散射？请同学们根据以下三方面去考虑：
（
1
）
粒子出现大角度散射有没有可能是与电子碰撞后造成的？
（
2
）按照葡萄干布丁模型，
粒子在原子附近或穿越原子内部后有没有可能发生大角度偏转？
（
3
）你认为原子
中的正电荷应如何分布，才有可能造成
粒子的大角度偏转？为
什么？
小结：
对于问题
1
< br>、
2
：
按照葡萄干布丁模型，<
/p>
①碰撞前后，
质量大的
粒子速度几乎不变。
只可能是电子的速度发生大的改变，
因此不可能出现反弹的现象，
即使是非对心碰撞，
也不会有大
角散射。
②对于
粒子在原子附近时由
于原子呈中性，与
粒
子之间没有或很
小的库仑力的作用，正电荷在原子内部均匀的分布，
粒子穿过
原子时，由于原子两侧正电荷将对它的斥力
有相当大一部分互相抵消，
< br>使
粒子偏转的力不会很大所以
粒子大角度散射说明葡萄干布丁模型不符合原子结构的实际情
况。
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对于问题
3
：讨论、推理、分析得到卢瑟福的原子结构模型。<
/p>
小结：
实验中发现极少数
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，可见原子中的正电荷、质量应都集中在一个中心上。
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①绝大多数
粒子不偏移→原子内部绝大部分是“空”的。
②少数
粒子发生较大偏转→原子内部
有“核”存在。
③极少数<
/p>
粒子被弹回
表明：作用力很大；质量很大；电量集中。
< br>点评：
教师进行科学研究方法教育：模型法
（实验现象）→（分析推理）→（构造模型）
（通过汤姆生的原子结构模型到卢瑟福的原子的核式结
构模型的建立，既渗透科学探究的因素教学，又进行了模型法的
教学，并将卢瑟福的原子
的核式结构模型与行星结构相类比，指出大自然的和谐统一的美，渗透哲学教育。通过学生对这三
个问题的讨论与交流，顺理成章地否定了葡萄干布丁模型，并开始建立新的模型。希望这一部分由学生自
己完成，教师总结，
总结时，
突出汤姆生原子模型与
粒子散射实验之间的矛盾，
可以将
粒子分别穿过葡萄干布丁模型和核式结构模型的不同
现象用动画模拟，形成强烈的对比，突破难点）得到卢瑟福的原子的核式结构模型后再展示立体动画
粒子散射模型，使学
生有更清晰的直观形象、生
动的认识。
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3
、原子核的电荷与大小
关于原子的大小应该让学生有个数量级的概念，即原子
的半径在
10
m
左右，原子核的大小在
10
～
10
m
左右，原子核
的半径只相当于原子半径的万分之一，体积只相当
于原子体积的万亿分之一。为了加深学生的印象，可举一些较形象的比喻
或按比例画些示
意图，同时通过表格展示，对比。
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原子
原子核
半
径
大
小
（数量级）
10-10m
10-15m~10-14m
类
比
足球场
一枚硬币
-10
-15
-14
附
1
：教学主线设计
电子的发现
汤姆生设想原子内部一定还有带正电的部分