第三单元 人类对原子结构的认识
——原子结构模型的演变
东阳市巍山高级中学——厉烨
一、教学目标：
知识与技能：
1.通过原子结构模型演变的学习，了解科学家探索原子结构的艰难过程。
2.了解钠、镁、铝、氧、氯等常见元素原子的核外电子排布情况。
3.知道原子在化学反应中常通过电子的得失使最外层达到稳定结构。
4.通过氧化镁的形成了解镁与氧气发生化学反应的本质及结构和性质之间的关系。
过程与方法：
1.通过自主讨论的学习方法，培养学生的自学能力。
2.通过利用多媒体手段给学生提供丰富多样的素材，使学生认识到网络资源的重要作用、提高同学们有效利用网络资源进行学习的主观能动性。
情感态度与价值观：
从科学家探索物质构成奥秘的史学中体会科学探究的过程和方法，并培养学生对科学探索的热爱。
二、教学重、难点
重点：
1.原子结构模型的演变的交流与讨论
2.常见元素的原子结构示意图
3.活泼金属与活泼非金属反应的实质
难点：
活泼金属与活泼非金属反应的实质
三、教学过程：
[幻灯片]：一滴晶莹剔透的水滴挂在叶子上 (从宏观上欣赏……、从微观上欣赏……)。
[教师讲述]：从宏观上欣赏水滴挂在叶片上，晶莹剔透非常漂亮。从微观上欣赏水是有水分子组成的，水分子还可以再分为氢原子和氧原子，在化学家眼中正是由于这些分子、原子等微粒通过组合才组成了我们多姿多彩的宏观世界，所以微观的世界更神奇、更精彩。对于原子结构的探究许许多多的的科学家付出了他们毕生的心血，我们应该对他们致以最崇高的敬意！
[幻灯片]：对原子结构模型的演变作出突出贡献的几位科学家。
[提出问题]：科学家是如何去进行科学探究的呢？
[教师讲述]：科学探究的一般思路：提出问题——猜想假设——实验论证——得出结论。请同学们带着这个思路阅读书本P27-28交流与讨论内容并思考以下几个问题：
（1）人类对原子结构的认识经历了哪几个阶段？对应的科学家是谁？
（2）科学家在运用前人的成果时遇到了什么问题？他们是如何去分析论证从而得出了新的结构模型。
[学生阅读]：教材P27-28交流与讨论内容
[情境设计]：展示一根粉笔
[教师讲述]：如果使用合适的工具，把粉笔不断地切割，最终会变没有了呢？还是成为了一个个细小的微粒？
[学生回答]：成为一个个细小的微粒。
[教师讲述]：2000多年前，遇到类似问题后，以德谟克利特为代表的古希腊哲学家和你们想的是一样的，他们通过凭空想象提出了万物都是由间断的、不可分的微粒即原子构成的。但是在当时的条件下，他们没有办法去实验论证，所以说他们是哲学家。对于原子的研究在沉寂了很长一段时间之后，终于迎来了发展的高峰期，第一位代表人物是——道尔顿。那么道尔顿是遇到了什么问题？最后通过努力得到了什么样的结论呢？
[学生回答]：元素化合时的质量成整数倍增加，通过分析研究他提出了原子学说，他认为物质由原子组成，原子不能被创造和毁灭，化学变化中不可再分割、保持本性不变。
[教师讲述]：很好，我们把他的原子模型称为“实心球”模型。接下来我们迎来了第二位代表人物——汤姆生，他遇到的问题是在做阴极射线实验时出现了一条奇怪的绿色荧光。那么什么是阴极射线实验呢？请同学们观看视频。
[视频展示]：阴极射线实验
[教师讲述]：所以汤姆生认为原子中正电荷均匀地分布在整个球体中，而带负电荷的电子则镶嵌在其中，中和了电荷。这就是他的“葡萄干面包式”模型，在当时很好的解释了阴极射线实验中出现的奇怪现象。接下来我们迎来了第三位代表人物——卢瑟福。他遇到的问题是：α粒子散射。
[交流与讨论]：α粒子散射实验现象与结论
[教师讲述]：同学们交流与讨论得很好，卢瑟福也正是在这样的实验分析和论证之后得出了他的原子结构模型——“带核”模型。但随着研究的深入，“带核”模型也出现了无法解释的问题。
[视频展示]：“带核”模型出现的问题。
[教师讲述]：玻尔在前人的基础上，分析氢原子光谱时，引入量子论观点，得到了他的原子结构模型——原子轨道模型。他认为：原子核外，电子在一系列稳定的轨道上运动，每个轨道都具有一个确定的能量值；核外电子在这些稳定的轨道上运动时，既不放出能量，也不吸收能量。那么原子核外电子是如何排布的呢？
[交流与讨论]：教材P29图1-27，交流与讨论核外电子排布有哪些规律：
[学生汇报]：1、第一层最多排2个电子，第二层最多排8个电子，最外层不超过8个。
2、稀有气体最外层8个(He是2个)，达到稳定结构。
[教师讲述]：为了形象、简单的表示原子的结构，人们就创造了“原子结构示意图”这种特殊的图形。并讲解原子结构示意图画法。
[学生活动]：画出Na 、Al 、 Cl 、Ca四种原子的结构示意图。
[交流与讨论]：展示稀有气体稳定的原子结构特征，让学生思考Na和Cl的原子结构特点，并分析如何才能达到稳定结构。学生交流与讨论，并得出结论。
[教师讲述]：Na原子最外层电子数只有一个比较少，容易失去一个电子。而Cl原子最外层电子数比较多，容易得到一个电子，大家都形成稳定结构。
[提出问题]：请同学们分析教材P29问题解决中Mg与O形成氧化镁过程的特点，同时对照NaCl形成过程，思考异同点。
[学生汇报]：相同点：原子核没变、最外层电子变；活泼金属失电子、活泼非金属得电子。
不同点：得失的电子数目不一样，呈现的价态也不相同。
[小结]：原子结构与元素性质的关系（结构决定性质）
（1）稳定结构：即最外层为8电子的结构（K层为2个）
（2）不稳定结构：
活泼金属原子最外层电子数较少，容易失去电子
活泼非金属原子最外层电子数较多，容易得到电子
（3）元素的化合价与其在反应中得失电子的数目有一定的关系。
正化合价=失电子数 ︱负化合价︱=得电子数
[幻灯片]：电子云模型、夸克等的证实
[教师讲述]：科学的探索和研究永无止境……
人类对原子结构的认识是逐渐深入的，科学家在实验研究的基础之上，采用模型化的方法，运用推理、假设和论证等科学方法，逐步揭示了原子结构的奥秘。
未来的路还很长，等待着你……
当然科学探索过程中也要遵循科学探究的一般思路：提出问题——猜想假设——实验论证——得出结论。
[总结]：
[布置作业]：
四、板书设计：
人类对原子结构的认识
一、原子结构模型的演变
道尔顿→汤姆生→卢瑟福→玻尔
二、原子核外电子排布规律
1、排布规律
2、原子结构示意图
3、结构决定性质
课件24张PPT。人类对原子结构的认识从宏观上欣赏…? 从微观上欣赏…? …………向先辈们致敬科学家是如何去进行科学探究的呢？提出问题科学探究的一般思路猜想假设实验论证得出结论（1）人类对原子结构的认识经历了哪几个阶段？对应的科学家是谁？（2）科学家在运用前人的成果时遇到了什么问题？他们是如何去分析论证从而得出了新的结构模型。 请同学们带着“科学探究的一般思路”阅读书本P27-28交流与讨论内容并思考以下几个问题：一、原子结构模型的演变物质是否无限可分？小物质是由什么构成的？ 公元前5世纪，古希腊哲学家告诉我们，万物都是由间断的、不可分的微粒即原子构成的。葡萄干面包原子中正电荷均匀地分布在整个球体中，而带负电荷的电子则镶嵌在其中，中和了电荷。模型的演变阴极射线实验实心球体积很小相对质量为4的带正电粒子科学探究卢瑟福通过实验推断出：
1、原子大部分是空的。
2、中间有一个几乎集中了原子的所有质量且体积很小的粒子——原子核。
3、电子随意地围绕着一个带正电荷的很小的原子核运转。原子中正电荷均匀地分布在整个球体中，而带负电荷的电子则镶嵌在其中，中和了电荷。原子由原子核和核外电子构成，原子核很小且带正电荷，位于原子中心，电子带负电荷，随意地绕核做高速运动。模型的演变葡萄干面包实心球带核玻尔原子模型(1913年) 原子轨道模型依据：氢原子光谱，引入量子论观点二、原子核外电子排布（M层）思考归纳：P29图1-27几种原子的核外电子排布，归纳排布规律。1、排布规律：1、第一层最多排2个电子，第二层最多排8个电子，
最外层不超过8个。2、稀有气体最外层8个(He是2个)，达到稳定结构。（L层）（K层）为了形象、简单的表示原子的结构，人们就创造了“原子结构示意图”这种特殊的图形。+12第1层第2层第3层2、原子结构示意图原子核质子数该电子层上的电子电子层原子核原子核带正电质子数练习：请画出Na 、 Cl 、 Al 、 C四种原子的结构示意图。钠离子Na+氯离子Cl-NaCl问题解决P29送人玫瑰、手留余香问题解决P29火眼金睛：找异同 相同点： 原子核没变、最外层电子变；活泼金属失电子、活泼非金属得电子。不同点： 得失的电子数目不一样，呈现的价态也不相同。 （3）元素的化合价与其在反应中得失电子的数目有一定的关系。（化合价判定方法之一）3、原子结构与元素性质的关系（结构决定性质）（1）稳定结构：（2）不稳定结构：活泼金属原子最外层电子数较少，容易失去电子活泼非金属原子最外层电子数较多，容易得到电子问题解决正化合价=失电子数︱负化合价︱=得电子数即最外层为8电子的结构（K层为2个）请完成教材P30问题解决的题17得到1e-电 子 云现代原子结构学说1990年诺贝尔物理学奖获得者 弗里德曼 肯德尔 泰勒美国斯坦福大学的直线加速器中心 1967年三位科学家用此加速器进行实验最终证明了夸克的存在.2008-9-10 大型强子对撞机启动科学的探索和研究永无止境……原子质子 中子夸克………… 人类对原子结构的认识是逐渐深入的，科学家在实验研究的基础之上，采用模型化的方法，运用推理、假设和论证等科学方法，逐步揭示了原子结构的奥秘。未来的路还很长，等待着你……提出问题猜想假设实验论证得出结论古希腊哲学家物质能无限分吗应该不能物质由原子组成道尔顿元素化合时成倍变化原子学说化合时质量比例关系实心球汤姆生绿色荧光是什么原子中存在电子阴极射线实验等葡萄干面包式卢瑟福为什么会散射呢原子中存在原子核α粒子散射实验带核玻尔电子运动要辐射能量稳定的轨道上运动量子论原子轨道许多电子绕核无确定轨道一定区域无规则波粒二象性电子云………………二、原子核外电子的分层排布2、原子结构示意图1、原子核外电子排布一般规律3、原子结构与元素性质的关系（结构决定性质）总结：4、原子核外电子数与元素化合价的关系道尔顿→汤姆生→卢瑟福 →玻尔→量子力学……Thankyou！请同学完成作业本相关内容！
