课件34张PPT。
人类对原子结构的认识永康市明珠学校 胡海燕中国微雕艺术原子操控公元前5世纪，希腊哲学家德谟克利特等人认为 ：万物是由大量的不可分割的微粒构成的，即原子。 原子的结合和分离是万物变化的根本原因1803 道尔顿（英）原子实模型化学原子论：
（1）物质都是由不可分割的粒子即原子构成
（2）原子是化学变化中的最小单位，在化学反应中，原子 仅仅是重新排列，而不会被创造或消失
（3）同种元素的原子完全相同，不同元素的原子主要表现 为质量的不同。科学想象：比拼汤姆生
原子内部确实有带负电荷的电子存在，那原子还是如道尔顿所言的那样，是不可分割的实心球体吗？请与汤姆生一起想象、推理。带负电的粒子组成该粒子质量非常小原子内的一种基本粒子
1897年 汤姆生阴极射线实验事实
（阴极射线：从低压气体放电管阴极放出的粒子流）原子是一个平均分布着正电荷的
粒子，其中镶嵌着许多电子，中
和了电荷，从而形成了中性原子。
“葡萄干面包式”模型情景剧表演时间地点：1909年的一个下午 曼切斯特大学
人物： 汉斯盖革 马斯登
情景对话：
盖革:我们每天在数屏幕上微小的几乎是无形的闪烁点，可真累呀！
马斯登：对啊，都几个星期过去了， α粒子不都是不改变方向直接穿过吗？
合：哎，我们的眼睛都快不行了！（静止3秒）
盖革：呀！快看！有α粒子改变方向了，而且角度还很大呢！
马斯登： My god! 还有被反方向折回的呢！ 卢瑟福和他的学生们设计了利用镭等放射性元素产生的带正电的α粒子轰击金箔实验分析现象、大胆质疑、合理建模
①绝大多数α粒子穿过金箔时不改变行进的方向
②少数α粒子产生偏转，
③极少数的α粒子被反方向折回。引导讨论：
①大部分α粒子穿过金箔后仍沿原方向前进，这现象说明了什么？
②大角度散射是因为撞击到电子吗？
③极少数α粒子几乎被反方向折回，这可能是什么原因造成的？卢瑟福（英）
E.Rutherford(1871-1937)含核原子模型：
（1）每一个原子都有一个体积极小、极密实的核
（2）原子核占有全部正电荷和几乎全部的原子质量
（3）原子核被一个体积很大的几乎什么也没有的空
间包围着
（4）原子核外的空间里极稀疏地散布着电子，其总
电荷数恰好与原子核中的正电荷数相等
（5）电子绕核作高速运动，如同行星绕太阳转
难解之谜：当电子围绕原子核运转时，它会因辐
射电池波而失去能量，并因此最终会坠落到原子核
上，原子的结构应该也随之崩溃。
贡献：区分原子核和核外电子、核外空间
—— 卢瑟福的含核原子模型无法解释原子
的相对稳定性和线状光谱。卢瑟福含核行星模型【大胆质疑、科学推导】①化学、放射性和光谱学方面的实验事实
②原有的原子结构模型
③普朗克的量子理论等①在原子中，电子不能沿着任意轨道绕核旋转，只能沿着符合一定条件（按量子论推导）的轨道旋转，且在稳定轨道上运转时既不辐射、也不吸收能量。
②当电子从能量较高轨道跃迁到另一能量较低轨道时，才有能量的吸收或放出。玻尔原子轨道模型贡献：很大程度上冲破了经典力学的束缚，解释了原子结构和光谱的关系。——1922年诺贝尔物理学奖
玻尔（丹麦）玻尔的原子轨道模型：不足：描述电子运动时没有完全脱离经典力学束缚，在解释多电子原子的光谱线时有一定的困难海森伯（德）得布罗意（法）薛定谔（奥地利）量子力学模型
（核心为薛定谔方程）量子力学模型①包括了玻尔的量子化能级概念
②还说明了电子的能量，如亚层和轨道数
③因电子的质量极小、速度极快，其运动规律跟宏观物体运动规律截然不同；只能用统计的方法描述。电子云（氢原子）对我们的启迪：
课后作业：请写一篇科学小论文：
①谈谈学习原子结构模型的演变对你的触动，
②查阅资料，了解“建模”在科学研究中的应用，写写你对“建模”这种科学方法的认识（1）大胆想象、科学实验、合理推导、建立模型（2）继承、积累、突破和革命。(3) 科学研究、科学发现是永无止境的。多谢指导！观察与思考请写出氧化镁、氯化钠、氯化镁的化学式，
并标出化合价。发现：元素的化合价与其最外层电子数目有一定的关系 。结论：
１、活泼金属(如Na K Ca等) ： 易失电子
活泼非金属（如Cl O S 等）：易得电子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 。 2、在化学反应过程中，原子核不发生变化，原子的最外层电
子数会发生变化。“8电子稳定
结构”。
+1+2-2失去1个失去2个得到2个得到1个原子得失电子与化合价的联系+2失去2个-1得到1个-1活泼金属：最高正价=最外层电子数（失去的电子数）非金属：负价=最外层电子数-8（得到的电子数）
稀有气体元素原子电子层排布稀有气体原子最外层都达到了8个电子（第一层为2）
——稳定状态葡萄干面包模型电子带正电荷的物质?玻尔原子轨道模型?电子的波粒二象性?玻尔原子模型（又称轨道模型）：当原子只有一个电子时，电子沿特定球形轨道运转；当原子有多个电子时，它们将分布在多个球壳中绕核运动。
不同的电子运转轨道是具有一定级差的稳定轨道。?现代科学家们在实验中发现，电子在原子核周围有的区域出现的次数多，有的区域出现的次数少，就像“云雾”笼罩在原子核周围。因而提出了“电子云模型”。
电子云密度大的地方，表明电子在核外单位体积内出现的机会多，反之，出现的机会少。电子云?电子云模型?卢瑟福的α粒子轰击金箔实验推翻了汤姆森在1903年提出的原子结构模型，为建立现代原子理论打下了基础．如图线条中，可能是α粒子（带正电）在该实验中的运动轨迹的是（? ）
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? A．abcd? B．abc? C．bcd? D．ad第三单元 人类对原子结构的认识（第一课时）
一、学习目标：
1.通过学习原子结构模型的发展演变，体验科学探索的艰难过程，学习科学家的优秀品质
2.通过对原子结构模型演变历史的了解，认识假说、实验、建模等科学方法在人类探索原子结构奥秘过程中的作用。
3.通过汤姆生、卢瑟福原子结构的探索过程的学习，体验科学实验、科学思维对创造性工作的重要作用
二、问题导读、自主探究
1、构成物质的微粒有_______、_______、_______等。如水是由______构成的，而氯化钠是由_______、_______结合而成的，金属铜则是由_______构成的
2、原子结构模型是怎么演变的？分几个重要阶段？从原子结构模型的演变我们得到的启迪是什么？
（预习教材，提取教材关键信息，记下发现的问题，准备参与“课堂探讨”）
三、课堂学习
1、德谟克利特的古代原子学说
他认为万物都是由___________、_____________的微粒即________构成的，原子的结合和分离是万物变化的根本原因。这是一种哲学臆测，而非科学理论。
2、道尔顿的近代原子学说
英国科学家道尔顿认为
（1）_______________________________________________________，
（2）_______________________________________________________
（3）_______________________________________________________
请评价以上观点正误。
3、汤姆生的原子结构模型的探究
汤姆生：阴极射线实验结果
(注：阴极射线：从低压气体放电管阴极发出的电子在电场加速下形成的电子流)
（前后经过11年）实验现象
与汤姆生比肩
阴极射线粒子在电场中向正极偏转
粒子的荷质比很大(粒子的质量不及氢原子的千分之一）
多次更换材料，粒子性质相同
汤姆生主要成就：发现了________,提出_________________原子结构模型，打破了______________论。
4、卢瑟福的带核原子结构模型的探究
年仅32岁的英国物理学家卢瑟福和他的学生们于1911年利用镭等放射性元素产生的带正电的a粒子轰击金箔。发现以下实验现象：
①绝大多数a粒子穿过金箔时不改变行进的方向
②少数a粒子产生偏转，
③极少数的a粒子几乎被反方向折回。
（请认真分析、大胆质疑、合理建模）
提示：
大部分a粒子穿过金箔后仍沿原方向前进，这现象说明了什么问题？
__________________________________________________________________
汤姆生原子模型（正电荷均匀分布）能否解释a粒子大角度的散射？ 电子能否使a粒子发生大角度的散射吗？
______________________________________________________________________
极少数a粒子几乎被反方向折回，这可能是什么原因造成的？
____________________________________________________________________
【推理建模 】
请根据卢瑟福的a粒子散射实验现象，进行大胆推理并建立原子结构模型并画出
5、玻尔的轨道原子结构模型
丹麦物理学家玻尔引入了__________,大胆指出：
①在原子中，只能沿着符合一定条件（按量子论推导）的_________上旋转，且在稳定轨道上运转时既不辐射、也不吸收能量。
②当电子从较高轨道跃迁到另一轨道时，才有能量的吸收或放出。比如从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时，原子就放出能量，放出的能量转变辐射能的光子，其频率可有两个轨道的能量差决定。
6、量子力学模型（电子云模型）
现代科学家根据微观世界的波粒二象性规律，提出核外电子运动不遵循_____________________，只能用_____________描述核外电子的运动。
你知道电子的运动特征吗？__________________________________________________
_________________________________________________________________________。
四、课后作业：
请写一篇科学小短文：
谈学习原子结构模型的演变对你的触动，
②查阅资料，了解“建模”在科学研究中的应用，写写你对“建模”这种科学方法的认识
第三单元 人类对原子结构的认识（第一课时）
永康市明珠学校 胡海燕
教学目标：
1.知识目标：知道化学科学的主要研究对象，了解化学学科的发展趋势
通过从道尔顿原子结构模型到量子力学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.能力方法：了解科学探究的一般过程，认识模型化方法在科学探究中的应用
3.情感态度：通过汤姆生、卢瑟福原子结构的探索过程的学习，体验科学实验、科学思维对创造性工作的重要作用
教学重点：
1.通过各种原子结构模型的发展演变，体验科学探索的艰难过程
2.学习科学研究的主要方法，培养科学思想与理念
教学难点：科学思想的学习和培养
教学方法：讨论法、讲授法、探究法、情感体验法
教学过程：
引入：【教师语言】您看到过中国最小的文字吗？你能想象它该有多小吗？它的笔画平均为2nm,约为头发丝的十万分之一。这么小的文字是怎么写出来的？
【视频引入】 原子操控
目前科学家借助仪器对原子的认识已经到了操控的程度，可我们人类对原子的探究却经历了2500多年，让我们穿越回公元前500年，看看那时的人们是怎样认识原子的。
【投影】古希腊哲学家得谟克利特
万物是由大量的不可分割的微粒构成的，即原子。 原子的结合和分离是万物变化的根本原因
【教师讲述】1、古代原子论
古代原子论是哲学臆测的产物，不是科学理论。
【过渡】在此后的十几个世纪的岁月里，由于封建统治和神学桎梏，生产力发展缓慢，科学也停滞不前，原子论几乎没有得到进展。时光来到了1803年。
英国化学家道尔顿(John Dalton,1766—1844)在解释气体的性质以及化学上的倍比定律和定比定律时, 提出了各种元素都是由许多原子所构成的假说。
道尔顿的原子论使当时的一些化学定律得到了统一的解释, 成为物质结构理论的基础, 也为周期表的编制奠定了一定的基础。
【投影并讲解】道尔顿化学原子论：
（1）物质都是由不可分割的粒子即原子构成
（2）原子是化学变化中的最小单位，在化学反应中，原子仅仅是重新排列，而不会被创造或消失
（3）同种元素的原子完全相同，不同元素的原子主要表现为质量的不同。
【过渡】在很长一段时间内，原子不可再分的形而上学思想严重地束缚着人们的头脑, 许多科学家甚至认为物质世界的一切都已清晰明了, 声称科学家已经用世界的最小砖石——原子——筑成了一座宏伟的科学大厦, 余下的工作无非是一些修修补补的琐事。
正当他们彼此相互庆祝发现了原子时，命运却将他们投入到一个错综复杂而又异乎寻常的新领域。一切的序幕刚刚开始。
【投影】汤姆生：实验成果
（前后经过11年）实验现象
与汤姆生比肩
射线粒子在电场中向正极偏转
带负电的粒子组成。
电荷/质量的比值很大(与氢离子比）
电子质量非常小
多次更换材料，粒子性质相同
原子内的一种基本粒子。
【学生探究】科学想象——比拼汤姆生：你能根据原子中存在带负电荷的电子这一事实，大胆想象出一个原子结构模型吗？（学生讨论）
汤姆生运用经典力学力量，根据电荷之间的作用力，进行了大量的计算，求证电子稳定分布所应处的状态，于1904年发表论文，题“论原子的构造：关于沿一圆周等距分布的一些粒子的稳定性和振荡周期的研究”。认为
原子是一个平均分布着正电荷的粒子，其中镶嵌着许多电子，中和了电荷，从而形成了中性原子。——“葡萄干面包式”原子模型
【过渡】但没过多久，一个惊人的消息震惊了世界
[投影]大胆质疑：
年仅32岁的英国物理学家卢瑟福于1911年利用镭等放射性元素产生的带正电的a粒子轰击金箔。发现以下实验现象：
①绝大多数a粒子穿过金箔时不改变行进的方向
②少数a粒子产生偏转，
③极少数的a粒子几乎被反方向折回。
【推理建模 】
请根据卢瑟福的a粒子散射实验现象，进行大胆推理并建立原子结构模型
（学生讨论、建模）
提示：
①大部分a粒子穿过金箔后仍沿原方向前进，这现象说明了什么问题？
②汤姆生原子模型能否解释a粒子大角度的散射？ 电子能否使a粒子发生大角度的散射吗？
③极少数a粒子几乎被反方向折回，这可能是什么原因造成的？
含核原子模型：
（1）每一个原子都有一个体积极小、极密实的核
（2）原子核占有全部正电荷和几乎全部的原子质量
（3）原子核被一个体积很大的几乎什么也没有的空间包围着
（4）原子核外的空间里极稀疏地散布着电子，其总电荷数恰好与原子核中的正电荷数相等
【难解之谜】
卢瑟福建立了原子结构的模型之后，遇到了一个难解的迷：当电子围绕原子核旋转时，它在辐射电磁波的同时会因失去能量而坠落到原子核上，原子的结构应该也随之崩溃。
—— 卢瑟福的含核原子模型无法解释原子的相对稳定性和线状光谱。
【过渡】这时候，卢瑟福的学生玻尔注意到原子和光有着明显的联系，大多数物体被加热时会发光，而且像他们的签名一样，各不相同。
玻尔伟大的洞察力意识到：借助光谱，可以了解原子的内部结构。于是他依据
【投影】
化学、放射性和光谱学方面的实验事实
原有的原子结构模型
③当时诞生不久的普朗克的量子理论等
推出了原子轨道模型：
①在原子中，电子不能沿着任意轨道绕核旋转，只能沿着符合一定条件（按量子论推导）的轨道旋转，且在稳定轨道上运转时既不辐射、也不吸收能量。
②当电子从较高轨道跃迁到另一轨道时，才有能量的吸收或放出。比如从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时，原子就放出能量，放出的能量转变辐射能的光子，其频率可有两个轨道的能量差决定。
【过渡】玻尔的原子轨道模型：很大程度上冲破了经典力学的束缚，解释了原子结构和光谱的关系。——1922年诺贝尔物理学奖
但由于无法完全挣脱经典力学的束缚，在解释多电子原子时，还是有困难。接下来的20年玻尔们和爱因斯坦们相互争辩、攻击中，理论也得到了发展。
1927年，以奥地利物理学家薛定谔为主的科学家们确立了量子力学模型
①原子由原子核（质子和中子）和核外电子构成
②对于多电子的原子，电子在核外一定的空间分层排布。
③电子运动的规律跟宏观物体运动的规律截然不同；
【视频】电子云
对我们的启迪：
（1）继承、积累、突破和革命。
(2) 大胆想象、科学实验、合理推导、建模意识
(3) 科学研究、科学发现是无止境的。
结尾：这是我国科学家把Si表面原子拔出,写出最小的汉字图
在石墨表面搬迁碳原子绘制中国地图，启示我们努力学习科学文化知识探索自然奥秘的同时不要忘记：
无论你身在那里，
请保持一颗中国心！
