打開(kāi)原子世界的大門(mén)

1、.第一章 打開(kāi)原子世界的大門(mén)1 1從葡萄干面包模型到原子結(jié)構(gòu)的行星模型教學(xué)課時(shí)：2課時(shí)教學(xué)目標(biāo)：1了解人類探索原子結(jié)構(gòu)奧秘的歷史階段與過(guò)程，了解有關(guān)原子結(jié)構(gòu)的知識(shí)是怎樣得來(lái)的2通過(guò)對(duì)原子結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)過(guò)程所涉及的方法的理性分析，了解科學(xué)探索的一般過(guò)程和科學(xué)方法3感受科學(xué)家探索原子結(jié)構(gòu)的過(guò)程中所表現(xiàn)出的鍥而不舍的攀登精神 踏實(shí)創(chuàng)新的科學(xué)精神，激發(fā)學(xué)生對(duì)科學(xué)的興趣與熱情，培養(yǎng)求真、求實(shí)的科學(xué)態(tài)度教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)：1科學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)原子結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)的作用，每種原子結(jié)構(gòu)模型提出的依據(jù)，模型的不足及發(fā)展2學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，發(fā)現(xiàn)能力的培養(yǎng)教學(xué)方式：探究、討論的教學(xué)模式【引言】化學(xué)既是一門(mén)古老的科學(xué)，又是一門(mén)新興、還在不斷發(fā)

2、展的科學(xué)。說(shuō)它古老，是因?yàn)槿藗冊(cè)缭诠糯鸵呀?jīng)思考物質(zhì)是怎樣構(gòu)成的，由此還形成了不少有關(guān)物質(zhì)構(gòu)成的觀點(diǎn)?！驹O(shè)問(wèn)】那么同學(xué)們是否知道，化學(xué)真正成為一門(mén)科學(xué)是從什么時(shí)候開(kāi)始的呢？(是從道爾頓提出近代原子學(xué)說(shuō)，阿佛加德羅提出分子概念，形成了原子-分子論以后。)【講解】當(dāng)然，我們現(xiàn)在都知道原子中有原子核和電子組成，但20世紀(jì)初，人們連原子都看不見(jiàn)，怎么會(huì)知道原子中有一個(gè)比原子還小得多的核呢？又如何知道原子核的性質(zhì)的呢？現(xiàn)在就讓我們打開(kāi)原子世界的大門(mén)，沿著前輩科學(xué)家的道路走一走，一起來(lái)了解人們探索原子結(jié)構(gòu)奧秘的歷史階段與過(guò)程，了解有關(guān)原子結(jié)構(gòu)的知識(shí)是怎么得來(lái)的。從而感悟一下科學(xué)家探索原子結(jié)構(gòu)奧秘中的科學(xué)方

3、法?！景鍟?shū)】一、從古典原子論到葡萄干面包原子模型【教師】對(duì)物質(zhì)的構(gòu)成，早在古代就有不少的觀點(diǎn)，請(qǐng)同學(xué)們看書(shū)第3頁(yè)1、2、3、4段。 并請(qǐng)同學(xué)們談?wù)効磿?shū)后感想(啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生，讓學(xué)生感到在科學(xué)發(fā)展的今天，看他們的觀點(diǎn)當(dāng)然有很不完善的地方，甚至是錯(cuò)誤的。但在科學(xué)十分落后的當(dāng)時(shí)，他們能提出這樣的觀點(diǎn)，實(shí)在是一件了不起的事情，體現(xiàn)了先輩們敏銳的洞察力和豐富的想象力。是值得我們后人學(xué)習(xí)的。)【問(wèn)題】最早提出原子論的是古希臘哲學(xué)家德模克利特，他認(rèn)為物質(zhì)是由許多微粒組成的，這些微粒叫原子，意思是不可分割。但為什么最終古代原子學(xué)說(shuō)無(wú)法確立，其原因是什么呢？(任何科學(xué)結(jié)論確立必須由實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證，古代的原子學(xué)說(shuō)只是憑

4、想像并無(wú)實(shí)驗(yàn)根據(jù)。這是一個(gè)原因，另一個(gè)原因是當(dāng)時(shí)人們崇尚上帝，并不相信科學(xué)。)【教師】化學(xué)開(kāi)始成為一門(mén)科學(xué)，是道爾頓提出了近代的原子學(xué)說(shuō)現(xiàn)在請(qǐng)同學(xué)們看書(shū)第5段，并請(qǐng)同學(xué)們憑借你現(xiàn)有的知識(shí)對(duì)道爾頓的原子學(xué)說(shuō)來(lái)作一個(gè)評(píng)價(jià)。(學(xué)生看書(shū)后討論)【思考】道爾頓的原子學(xué)說(shuō)曾經(jīng)起了很大的作用，但我們現(xiàn)在知道原子并不是實(shí)心、不能再分的小球，而在當(dāng)時(shí)人們認(rèn)識(shí)到這一點(diǎn)是因?yàn)?897年英國(guó)科學(xué)湯姆生從陰極射線的研究中發(fā)現(xiàn)了電子，從此，人們認(rèn)識(shí)到原子不是組成物質(zhì)的最小微粒，原子也有一定的結(jié)構(gòu)。同學(xué)們思考一下怎么會(huì)從電子想到原子是有結(jié)構(gòu)的呢？(物質(zhì)在通常情況下顯電中性，而物質(zhì)中既然存在帶負(fù)電的電子，那么一定還存在帶正電

5、荷的部分。對(duì)原子來(lái)說(shuō)，它所帶的正電荷的電量必然與其電子的負(fù)電荷的電量相等。)【猜測(cè)】那么原子的結(jié)構(gòu)到底是怎樣的呢？如果你處在當(dāng)時(shí)情況，你會(huì)怎樣想象原子的結(jié)構(gòu)呢？【學(xué)生討論】【教師】為了研究原子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，1903年湯姆生提出了一種葡萄干面包原子模型。他認(rèn)為整個(gè)原子就好象是一個(gè)均勻分布的正電荷的球，而電子則均勻地分布在這些正電荷之間。就好象葡萄干面包一樣。雖然湯姆生的原子模型與我們現(xiàn)在知道的大不相同，但畢竟它指出了原子是有結(jié)構(gòu)的，使人們對(duì)原子結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)又進(jìn)了一步。人類對(duì)原子結(jié)構(gòu)的探索有重要突破，是從發(fā)現(xiàn)天然放射現(xiàn)象開(kāi)始的?！景鍟?shū)】二、從X射線到元素放射性的發(fā)現(xiàn)【閱讀并討論】先指導(dǎo)學(xué)生看書(shū)第4頁(yè)至第

6、6頁(yè)。然后引導(dǎo)學(xué)生討論以下問(wèn)題：【問(wèn)題1】元素的放射性現(xiàn)象是誰(shuí)發(fā)現(xiàn)的(法國(guó)的物理學(xué)家貝可勒爾在研究熒光礦物的性質(zhì)時(shí)發(fā)現(xiàn)的，它在研究熒光礦物的性質(zhì)時(shí)發(fā)現(xiàn)，硫酸鉀鈾能夠發(fā)射出一種穿透力很強(qiáng)、并可使照相底片感光的不可見(jiàn)射線，這種現(xiàn)象就稱為天然的放射性現(xiàn)象。物質(zhì)發(fā)射出射線的性質(zhì)叫放射性，具有放射性的元素叫做放射性元素，人們發(fā)現(xiàn)原子序數(shù)84以后的所在元素都具有天然放射性?！締?wèn)題2】從放射性元素中放射出來(lái)的射線有幾種？射線從哪里來(lái)的？它們的帶電情況如何？(從實(shí)驗(yàn)裝置圖中看出射線的種類有三種。因?yàn)樯渚€在電場(chǎng)的作用下分成了三束它們分別稱為射線、射線、射線。它們的帶電情況射線帶正電，射線帶負(fù)電、射線不帶電。進(jìn)一

7、步的研究表明：射線是一種高速的粒子流，而粒子就是氦的原子核，它帶2個(gè)單位的正電荷，射線是一種高速的粒子流，粒子就是電子，帶一個(gè)單位的負(fù)電荷。射線則是一種高速的光子流，即波長(zhǎng)很短的電磁波，具有很大的能量，它不帶電，因而在電場(chǎng)中不發(fā)生偏轉(zhuǎn)?！締?wèn)題3】電子的發(fā)現(xiàn)和元素的放射性現(xiàn)象說(shuō)明了什么？(原子不是不可再分的微粒，原子還可以再分，原子是由結(jié)構(gòu)的)?！景鍟?shū)】三、原子結(jié)構(gòu)的行星模型【講述】為了研究原子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，1903年湯姆生提出了一種原子模型，即葡萄干面包原子模型。然而這僅僅是一種猜測(cè)，到底這么樣，還必須用實(shí)驗(yàn)來(lái)證明?？茖W(xué)研究的一般過(guò)程是：發(fā)現(xiàn)問(wèn)題-提出假設(shè)-實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證-得出結(jié)論-推廣應(yīng)用。為了證實(shí)

8、湯姆生的原子模型，英國(guó)科學(xué)家盧瑟福和他的合作者做了用粒子轟擊金箔的實(shí)驗(yàn)，這就是著名的粒子散射實(shí)驗(yàn)。(利用多媒體演示粒子散射實(shí)驗(yàn)。)【討論】粒子散射實(shí)驗(yàn)的目的是什么？(驗(yàn)證湯姆生的原子模型。)【討論】如果湯姆生的原子模型成立的話，實(shí)驗(yàn)結(jié)果應(yīng)該怎樣？(由于電子質(zhì)量很小，粒子碰到它影響不大，即電子不可能使粒子發(fā)生大角度散射；又因?yàn)檎姾煞植季鶆?，粒子受到原子?nèi)部?jī)蓚?cè)正電荷的斥力大部分抵消，故運(yùn)動(dòng)方向不會(huì)發(fā)生明顯改變。所以帶正電荷的高速粒子應(yīng)當(dāng)都能穿過(guò)金箔，就如子彈打在面包上能直接穿過(guò)去一樣?！締?wèn)題】什么叫粒子散射現(xiàn)象？(絕大多數(shù)粒子穿過(guò)金箔后仍沿原來(lái)的方向前進(jìn)，少數(shù)卻發(fā)生了較大的偏轉(zhuǎn)，并有極少數(shù)粒子

9、偏轉(zhuǎn)角超過(guò)900，有的甚至被彈回，偏轉(zhuǎn)角幾乎達(dá)到1800，這種現(xiàn)象叫粒子散射現(xiàn)象【分析】粒子散射實(shí)驗(yàn)分析：(1)絕大多數(shù)絕大多數(shù)粒子穿過(guò)金箔后仍沿原來(lái)的方向前進(jìn)說(shuō)明什么？(原子是中空的)(2)極少數(shù)粒子偏轉(zhuǎn)角超過(guò)900，有的甚至被彈回說(shuō)明什么？(原子中存在著很小的帶正電荷的核。原子的全部正電荷及幾乎全部質(zhì)量都集中在核里，只有電量和質(zhì)量都較大才會(huì)這樣?！窘處煛繛榱私忉尨蠼嵌壬⑸涞膶?shí)驗(yàn)結(jié)果，盧瑟福在1911年提出了關(guān)于原子結(jié)構(gòu)的全新模型即-行星模型。行星模型：在原子的中心有一個(gè)很小的原子核，原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在核里，帶負(fù)電的電子在核外空間里作高速旋轉(zhuǎn)。依據(jù)粒子散射實(shí)驗(yàn)可以估算出原

10、子核大小約在10-1510-14m，原子的半徑約為10-10m。兩者相比，原子核的半徑是原子半徑的萬(wàn)分之一。如果說(shuō)，一個(gè)原子像一座十層高樓那樣大的話，那么原子核只有一粒豆子那么小。盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)模型較好的解釋了粒子大角度散射問(wèn)題。但人們還有疑問(wèn)：電子帶負(fù)電，原子核帶正電，異性電荷相吸，為什么運(yùn)轉(zhuǎn)中的電子不會(huì)掉到原子核上去呢？玻爾根據(jù)科學(xué)實(shí)驗(yàn)和物理學(xué)的理論指出，原子核外有固定的軌道，電子只能在這些固定的分層的軌道上運(yùn)動(dòng)，原子核外有多個(gè)電子時(shí)，這些電子的排布遵循一定的規(guī)律。我們現(xiàn)在書(shū)中的原子結(jié)構(gòu)示意圖表現(xiàn)的就是玻爾的原子模型。幾代科學(xué)家都投身于原子結(jié)構(gòu)的研究，經(jīng)過(guò)近百年的努力，人們認(rèn)識(shí)到，原子中的電子以極高的速度在極小的原子核外空間運(yùn)動(dòng)，它們的運(yùn)動(dòng)狀況并不像宏觀物體那樣有固定的軌道，它們的運(yùn)動(dòng)狀況只能用電子在核外某空間單位體積中出現(xiàn)機(jī)會(huì)的多少來(lái)描述，電子只是在些區(qū)域出現(xiàn)的機(jī)會(huì)較多。后來(lái)，人們又發(fā)現(xiàn)構(gòu)成原子的微粒不只是質(zhì)子、中子、電子，還有正電子、介子、超子等基本粒子。20世紀(jì)70年代以美籍華人丁肇中教授為首的實(shí)驗(yàn)小組又發(fā)現(xiàn)新的基本粒子-J粒子和膠子。人類對(duì)原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)還在不斷深化，科學(xué)的新發(fā)現(xiàn)一個(gè)個(gè)涌現(xiàn)，原子王國(guó)的秘密一個(gè)個(gè)被揭開(kāi)，為了徹底揭開(kāi)原子的秘密，科學(xué)家仍在不斷努力?！緦W(xué)生總結(jié)】回顧人們認(rèn)識(shí)原子結(jié)構(gòu)的過(guò)程：古代原子學(xué)說(shuō)觀察、猜