教学设计
课题 5.1原子核的组成
课型 新授课 章/单元复习课□ 专题复习课□ 实验探究课□ 习题/试卷讲评课□ 课题研究课□ 学科实践活动课□ 其他□
教学内容分析
本章开篇就对“原子核的组成”展开讨论，本节内容是第五章原子核的第一节，按照大单元下次单元的划分属于第一小单元第一部分。本节先介绍了贝克勒尔发现的天然放射现象，引起人们对a射线、β射线和射线这三种射线的研究，确认射线来自原子核，通过卢瑟福、查德威克等人通过实验证实了质子和中子的存在进而介绍原子核的组成成分。原子核的组成是比较抽象的，我们要引导学生注意把微观机制和它的宏观现象紧密地联系在一起，通过一些宏观实验，去猜测、探究微观结构，建立微观模型。教学中要关注依据实验证据进行科学推理能力的培养，即在观察、实验得到的确切物理事实（信息）和已有知识基础上进行科学推理和论证，猜想原子核的结构。了解实验是探索微观世界奥秘的基础，猜想与假设都必须接受实验的检验。引导学生认识人们怎样从天然放射现象一步一步揭开原子核秘密的科学过程。这有利于培养学生的探索兴趣，发展他们的思维能力。体现培养学生科学思维和科学探究能力。
学情分析
通过第四章《原子结构和波粒二象性》的学习，学生已经知道原子核是存在内部结构的。引导学生注意把微观机制和它的宏观现象紧密地联系在一起，通过一些宏观实验，去猜测、探究微观结构，建立微观模型。天然现象被发现后，产生关于“射线到底是什么”的疑问，处理这部分内容时是困难的，通过必修内容中的电场和磁场的知识储备，很好的解决了这个问题，充分体现物理知识的系统性和完整性。
学习目标
1.物理观念：学生通过课前对三种射线的查阅了解，知道了三种射线的特性，原子核的组成及其表示符号。 2.科学探究：通过一些宏观实验，去猜测、探究微观结构，建立微观模型。 3.科学思维：分析天然放射现象和a粒子散射实验培养学生分析能力，揭示原子核 的科学本质。 4.科学态度与责任：尊重客观实验事实，认识到原子核可以再分。体会到极大极小的原理，感悟生命的 渺小，更加的热爱生命。
学习重点难点
教学重点：三种射线的本质，原子核的组成及表示方法，同位素的概念。 教学难点：原子核的组成及表示方法。
教学辅助支持
（实物、教具、实验设备器材、多媒体设备等） 多媒体设备、智慧课堂。
教学活动设计（第1课时）
过程学习内容与教师活动学生任务/活动设计设计意图及对应目标达成环节一 环节二 导入新课（多媒体展示） 关于原子核内部信息的研究，最早来自矿物的天然放射现象。 什么是放射性呢？人类又是如何发现原子核的内部结构的呢？ 思考什么是放射性。 从学生在日常生活中听过的词汇引入新课,激发学生的兴趣。天然放射现象 引导学生探索微观世界的方法。 教学线索设计如下： 1.贝克勒尔的早期研究 2.居里夫妇的研究 3.放射性的概念 自然界具有天然放射性的元素种类很多。课前查阅天然放射现象发现的历史。 1.贝克勒尔发现一种能够使照相底片感光的神秘视线。 学生得出结论：观察宏观现象提出问题。 2.它不是X射线，来自原子核内部。 学生得出结论：猜想 3.居里夫妇用不同元素进行实验，发现具有放射性。 学生得出结论：对猜想进行验证，寻找证据 4. 放射现象与元素种类有关，发生在原子核内部。 学生得出结论：得出科学的结论 引导学生尊重科学的历史，让学生依据证据了解科学家开展科学探究的科学过程。引导学生探索微观世界的方法。 培养学生的探索兴趣，发展学生的思维能力。二、射线的本质 发现了天然放射现象之后不久，人们就在想，这些射线到底是什么呢？ （1）三种射线在磁场中的运动径迹 微思考1： 如果射线、射线都是带电粒子流、按照图中标出的径迹判断，它们分别带什么电荷？ 微思考2：如果不用磁场而用电场判断它们带电的性质，两个电极怎样放可以使三种射线大致沿图的方向偏转 （2）介绍三种射线的特点及在生活中的应用。 让学生阅读P102填写表格。 微训练： 1.(多选)下列关于三种射线的说法正确的是( ) A.射线就是粒子流 B.射线就是高速中子流 C.射线就是高速电子流 D.射线就是光子 2.根据α射线、β射线和Y射线的主要特征，判断其中哪种射线更像X射线？ 3.一个验电器带正电，因为空气干燥，验电器金属箔的张角能维持很长的时间。现有一束α射线射向这个验电器上端的金属球，验电器金属箔的张角将会怎样变化？为什么？ （3）射线的来源（直接阐述） 射线来自原子核。这说明原子核内部是有结构的。 微思考：有什么事实和理由可以说明放射性元素放出的射线来自原子核的内部？天然放射现象的发现对物质微观结构的研究有什么意义？ 理解三种射线的本质。 （1）学生分组讨论： 1.学生应用左右定则判定：a射线带正电、β射线带负电。。 2.同样可以通过观察带电粒子在电场中的偏转情况在判断其电性。 （2）. 学生查阅关于三种射线的资料，小组代表发言。 尝试填写表格。 学生读完1和2直接给出答案。 3题小组讨论给出答案 学生思考给出答案。 启迪学生要善于利用已有的知识储备解决出现的新问题。培养学生科学的探究能力和科学的推理能力。 基础训练 可用智慧课堂。 引导学生认识三种射线的本质。 结合验电器验电的功能，进一步加强对c射线电离作用的认识，明白电离要消耗能量的道理，同时消除学生对于α射线的陌生感和恐惧感。 与“关于原子核内部信息的研究，最早来自矿物的天然放射现象”相呼应，同时，为“原子核的组成”埋下伏笔。小结：引导学生探索微观世界的方法。充分调动学生的积极性，引导学生分组讨论。通过查阅资料，介绍天然放射现象发现的历史，感悟探索微观世界的方法。 调动以往所学知识，通过分组探讨交流三种射线的电性，总结归纳三种射线的本质。培养学生依据实验证据进行科学推理能力的培养。了解实验室探索微观世界奥秘的基础，猜想与假设都必须接受实验的检验。教学活动设计（第2课时）环节一 环节二知识回顾： 1.1909年卢瑟福指导他的学生进行了粒子散射实验。 2.探索微观世界的方法 学生思考回顾粒子散射实验。 学生思考回顾探索微观世界的方法，实验事实猜想预言→实验验证。 使学生在本节学习新知识时随时利用已有的知识储备解决出现的新问题 让学生加深探索微观世界的方法，培养学生的探索兴趣，发展学生的思维能力。质子的发现 1.让学生阐述质子的发现过程。 2. 利用探索微观世界的方法，遵循科学史的轨迹，教师带领学生共同认识科学家发现质子的科学过程。 科学背景 1919年，卢瑟福用镭放射出的α粒子轰击氮原子核，从氮原子核中打出了一种新的粒子。卢瑟福把这个粒子引进电场和磁场中，根据它在电场和磁场的偏转，测出了它的质量和电荷量，确定他就是氢原子核，又叫做质子。 提出问题 这个质子是a粒子直接从氮核中打出的，还是a粒子打进氮原子核后形成的复核发生衰变时放出的呢？ 科学推理 充氮的云室里做了这个实验，如果质子是a粒子直接从氮核中打出的，那么在云室里就会看到四条径迹。如果粒子打进氮核后形成一个复核，这复核立即发生衰变放出一个质子，那么在云室里就能看到三条径迹，结果第二种设想是正确的。 归纳总结 质子可能是构成原子核的组成部分。 提出新问题 质子是否为任何原子核的组成部分。 实验验证 人们用同样的方法使氟、钠、铝等核发生了类似的转变，并且都产生了质子。 归纳总结 质子是原子核的组成部分。 总结交流 通过质子的发现，谈一谈你的认识和感悟。 质子，用字母P表示。质子带正电，电量为电子电量，质量：mp=1.672×10-27kg。 微思考： 原子核是只由质子组成的吗 如果原子核中只有质子，那么，任何一种原子核的盾量与电荷量之比，都应该等于质子的质量与电荷量之比。但事实是这样的吗 分析：如果原子核是只由质子组成： 而实际却是： 说明原子核还有其他组成部分。 课前查阅质子的发现过程。 学生叙述质子的发现过程。 学生跟着老师共同认识科学家发现质子的科学过程。 总结经历了“实验事实→猜想预言→实验验证”的过程。 思考在质子发现的科学过程，自己的认识和感悟。 学生发现矛盾。 继续探究。 引导学生尊重科学的历史，让学生依据证据了解科学家开展科学探究的科学过程。 让学生了解并感悟到用高速运动的例子去轰击原子核是揭开原子核内部奥秘的基本方法。 科学家用镭放射出的a粒子轰击氮、氟、钠、铝等原子核，都打出了一种新的粒子一质子，认识到质子是原子核 的组成部分。 让学生感受到科学家对该问题的研究并没有停止。 课堂小结二、中子的发现 1.让学生阐述中子的发现过程。 2.利用科学发现质子的方法，让学生自己尝试认识科学家发现中子的科学过程。 教师提问： 总结交流 通过中子的发现，谈一谈你的认识和感悟。 中子不带电，用n表示，质量与质子质量接近。 三、原子核的组成 引导学生关注质子和中子的区别。 强调质量数仅是核子的个数，并不是原子核的质量。 四、原子核的符号 一般步骤可以总结为：确定元素符号X→确定电荷数（原子序数）Z→确定质量数A。 微训练： 五、同位素 微思考： 什么是同位素间的“同”和“异”？ 具有相同质子、不同中子数的原子互称同位素。 用符号表示以下原子核，并说出原子核的质子数、中子数。 （1）α粒子。 （2）质量数为14的碳原子核。 （3）电荷数为8、质量数为17的氧原子核。 （4）质量数为40的钾原子核。 （5）电荷数为86、核子数为222的氡原子核。 微训练： 写出原子核中的中子数分别为0、1、2的三种氢的同位素符号。比较铀的三种同位责、、。 课前查阅中子的发现过程。 尝试模仿老师带领学生发现质子的科学过程。 科学背景 卢瑟福已经在1919年发现原子核内部存在质子，并测出了质子的电荷量和质量。 提出问题 原子核内部只有质子吗？ 科学推理 如果原子核内部只有质子，那么，任何一种原子核的质量与电荷量之比都应该相同，且都等于一个质子的质量与电荷量之比。 实验事实 绝大多数原子核的质量与电荷量之比都大于一个质子的质量与电荷量之比。 归纳总结 原子核内部除了质子之外，一定还存在另外一种未知的粒子，而且这种粒子的电荷量一定比质子小。 提出新问题 未知粒子是什么？ 猜想预言 1920年卢瑟福根据实验测定的结果，大胆猜想并预言在原子核内部存在一种不带电的、与质子等质量的粒子——中子。 实验验证 卢瑟福的学生查德威克在1932年发现了中子。 学生谈自己在发现中子的过程中的认识和感悟。 阅读肯本P104和P105页课文内容。给出质子与中子的区别，统称为核子。 阅读课文P105，得到什么是同位素及同位素的“同”和“异”。 练习书写原子核的表示方法。 书写三种氢的同位素。 比较、、。 引导学生尊重科学的历史，让学生依据证据了解科学家开展科学探究的科学过程。 通过与老师的共同追寻质子发现的科学过程。接下来在教学中让学生亲身体验和认识科学家发现中子的科学过程。使学生了解卢瑟福根据实验事实猜想中子的存在，查德威克通过实验证实了中子的存在，从而确定了原子核的组成成分。学生在学习原子核组成的知识的同时，更重要的任务是感悟科学家经历的包含探究要素（问题、证据、解释、交流）的科学过程。 为处理核反应方程中存在的质量亏损，同时质量数又守恒，做好铺垫。 关于原子核的符号的教学，是本节的重点和难点。教学中要注意突破难点。 微训练考察原子核的表示方法，要求学生熟练掌握原子核符号中各部分所表示的物理意思，并能推算中子数。 学生对同位素的认识，会区分同位素之间的异同。本题与上一题微训练都是原子核表示方法的题目，但两道题目的侧重点不同，又呼应了教科书正文的讲解。
板书设计
作业与拓展学习设计
本课时作业设计为基础训练，难度较小，巩固加深学生对基础知识的掌握及探索原子核的组成的科学历程。 关于拓展学习“威尔逊云室”，由微观粒子构成的射线，肉眼是看不见的。但是，射线中的粒子与其他物质作用时产生的现象，会显示射线的存在。威尔逊云室就是一种常用的射线探测装置。目的是让学生了解探测射线的方法和思想。同时，让学有余力的学生进一步增强证据意识，云室中的径迹显示了射线的存在。5.1 原子核的组成 学习任务单
学科：物理 年级： 高二
【学习目标】学什么？学到什么程度？怎么学？
（1）了解放射性现象和放射性元素。
（2）知道三种射线的特性，了解原子核的组成。
（3）通过对原子核结构的探究，感悟探索微观世界世界的研究方法。
【重点难点】
教学重点：三种射线的本质，原子核的组成及表示方法，同位素的概念。
教学难点：原子核的组成及表示方法。
【学习过程】问题情境—自主学习—合作探究—展示交流—总结提升。（每个环节要求预设时间）
教学活动设计（第1课时）
问题情境：关于原子核内部信息的研究，最早来自矿物的天然放射现象。什么是放射性呢？人类又是如何发现原子核的内部结构的呢？
天然放射现象
引导学生探索微观世界的方法。
分享课前查阅天然放射现象发现的历史。
二、射线的本质
发现了天然放射现象之后，猜想这些射线到底是什么呢？
（1）三种射线在磁场中的运动径迹
微思考1：
如果射线、射线都是带电粒子流、按照图中标出的径迹判断，它们分别带什么电荷？
微思考2：如果不用磁场而用电场判断它们带电的性质，两个电极怎样放可以使三种射线大致沿图的方向偏转
（2）介绍三种射线的特点及在生活中的应用。
让学生阅读P102填写表格。
微训练：
1.(多选)下列关于三种射线的说法正确的是( )
A.射线就是粒子流
B.射线就是高速中子流
C.射线就是高速电子流
D.射线就是光子
2.根据α射线、β射线和Y射线的主要特征，判断其中哪种射线更像X射线？
3.一个验电器带正电，因为空气干燥，验电器金属箔的张角能维持很长的时间。现有一束α射线射向这个验电器上端的金属球，验电器金属箔的张角将会怎样变化？为什么？
（3）射线的来源（直接阐述）
微思考：有什么事实和理由可以说明放射性元素放出的射线来自原子核的内部？天然放射现象的发现对物质微观结构的研究有什么意义？
教学活动设计（第2课时）
知识回顾：
1.1909年卢瑟福指导他的学生进行了粒子散射实验。
2.探索微观世界的方法
质子的发现
1. 阐述质子的发现过程。
2. 利用探索微观世界的方法，遵循科学史的轨迹，教师带领学生共同认识科学家发现质子的科学过程。
二、中子的发现
1. 阐述中子的发现过程。
2. 利用科学发现质子的方法，学生自己尝试认识科学家发现中子的科学过程。
通过中子的发现，谈一谈自己的认识和感悟。
三、原子核的组成
引导学生关注质子和中子的区别。
四、原子核的符号
五、同位素
微思考：
什么是同位素间的“同”和“异”？
【达标检测】我学会了吗？设计达标检测练习和巩固、拓展、提升学习内容的作业，引导学生自评和互评。
1．α粒子散射实验装置如图所示。通过该实验，我们可以知道（ ）
A．该实验证实了汤姆孙的“西瓜模型”是正确的
B．大多数α粒子穿过金箔后，其运动方向受到较大的影响
C．原子是一个球体，正电荷弥漫性地均匀分布在整个球体内，电子镶嵌在其中
D．占原子质量绝大部分的带正电的那部分物质集中在很小的空间范围内
2．一个中有几个中子（ ）
A．6个 B．8个 C．14个 D．20个
3．人类认识原子核的复杂结构并进行研究，是从（ ）
A．发现电子开始 B．发现质子开始
C．发现天然放射现象开始 D．粒子散射实验开始
4．物理学重视逻辑，崇尚理性，其理论总是建立在对事实观察的基础上，下列说法正确的是（ ）
A．光电效应、康普顿效应说明光具有波动性
B．天然放射现象说明原子核内部是有复杂结构的
C．α粒子散射实验的重要发现说明核外电子绕核旋转的轨道是量子化的，并建立了原子核式结构模型
D．密立根油滴实验表明核外电子的轨道是不连续的
5．氘核和氚核可发生热核聚变而释放巨大的能量，该反应方程为H＋H→He＋X，式中X是某种粒子。已知：H、H、He和粒子X的质量分别为2.0141 u、3.0161 u、4.0026 u和1.0087 u；1 u=931.5 MeV/c2，c是真空中的光速。由上述反应方程和数据可知（ ）
A．粒子X是H
B．该反应中的质量亏损为0.0289 u
C．该反应释放出的能量约为17.6 MeV
D．该反应中释放的全部能量转化为粒子X的动能
6．下列现象中，说明原子核具有复杂结构的是（ ）
A．光电效应 B．α粒子的散射
C．天然放射现象 D．康普顿效应
7．下列能揭示原子具有核式结构的是（ ）
A．α粒子散射实验
B．天然放射现象
C．电子的发现
D．氢原子光谱是线状谱
8．关于射线，下列说法不正确的是（ ）
A．它是处于激发态的原子核放射的 B．它是原子内层电子受到激发时产生的
C．它是一种不带电的光子流 D．它是波长极短的电磁波
9．在人类对微观世界进行探索的过程中，科学实验起到了非常重要的作用。下列说法符合历史事实的是（ ）
A．密立根通过油滴实验提出了原子的核式结构
B．贝克勒尔通过对天然放射现象的研究，发现了原子中存在原子核
C．爱因斯坦为解释光电效应现象而提出了光子说
D．卢瑟福通过粒子散射实验证实了在原子核内部存在质子
10．下列说法符合物理学史的是（ ）
A．玻尔根据粒子散射实验的结果首先提出了原子核式结构模型
B．居里夫人最早发现了天然放射现象
C．汤姆孙用“油滴实验”精确测定了电子的电荷量
D．中子是查德威克最早发现的
【拓展延伸】设计进一步学习需要思考的问题，为后续教学做准备。
“威尔逊云室”，是一种常用的射线探测装置。目的是让学生了解探测射线的方法和思想。同时，让学有余力的学生进一步增强证据意识，云室中的径迹显示了射线的存在。
