5.1 原子核的组成 课时教案（表格式）2025--2026年教科版高中物理选择性必修第三册
文档属性
| 名称 | 5.1 原子核的组成 课时教案（表格式）2025--2026年教科版高中物理选择性必修第三册 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 26.5KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 教科版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2025-09-12 18:14:05 | ||
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文档简介
5.1《原子核的组成》课时教案
学科 物理 年级册别 高三上册 共1课时
教材 教科版选择性必修第三册 授课类型 新授课 第1课时
教材分析
教材分析
本节内容选自教科版高中物理选择性必修第三册第五章第一节《原子核的组成》，是学生在学习了原子结构、能级跃迁等知识基础上，进一步深入微观世界的关键一环。教材从天然放射现象引入，通过介绍α、β、γ射线的发现历程，引出原子核具有复杂内部结构的事实。随后系统阐述质子和中子的发现过程，明确原子核由质子和中子构成，并引入质量数、电荷数、同位素等核心概念。本节内容为后续学习核反应、核能利用、衰变规律等打下坚实基础，在整个原子核物理模块中起着承上启下的作用。
学情分析
高三学生已具备一定的原子物理基础知识，了解卢瑟福核式结构模型及电子能级等概念，具备初步的抽象思维与逻辑推理能力。但对原子核内部结构仍停留在模糊认知阶段，对于“看不见摸不着”的微观粒子存在理解困难。此外，学生容易将原子与原子核混淆，对同位素的概念理解不深。基于此，教学中应充分利用历史实验情境激发兴趣，借助类比、模型建构等方式帮助学生建立清晰的微观图景；同时结合生活实例（如碳-14测年）增强现实关联，提升科学素养。采用探究式教学，引导学生像科学家一样思考问题，突破认知障碍。
课时教学目标
物理观念
1. 能准确说出原子核由质子和中子组成，掌握质量数、电荷数的定义及其符号表示方法。
2. 能正确书写原子核的符号表达式，理解同位素的物理含义并举例说明其应用。
科学思维
1. 通过分析查德威克发现中子的实验设计思路，体会“提出假说—设计实验—验证结论”的科学探究逻辑。
2. 运用比较归纳法区分α、β、γ三种射线的本质特征，提升模型建构与逻辑推理能力。
科学探究
1. 能基于天然放射现象的事实，提出“原子核是否可分”的科学问题，并尝试构建可能的内部结构模型。
2. 在教师引导下模拟卢瑟福散射实验与查德威克实验的关键环节，体验实验证据在确立科学理论中的决定性作用。
科学态度与责任
1. 感受人类探索微观世界的艰辛历程，体会科学家严谨求实、勇于创新的精神品质。
2. 认识同位素在医学、考古、能源等领域的重要价值，树立科技服务于社会的责任意识。
教学重点、难点
重点
1. 原子核的组成：质子和中子；原子核的符号表示法（AZX）。
2. 同位素的概念及其实际意义。
难点
1. 理解查德威克发现中子的实验推理过程，特别是如何排除γ射线假说。
2. 建立宏观不可见的原子核结构模型，实现从“原子”到“原子核”认知层次的跃迁。
教学方法与准备
教学方法
情境探究法、合作学习、讲授法相结合
教具准备
多媒体课件、αβγ射线穿透性演示动画、查德威克实验原理示意图、同位素应用视频片段
教学环节 教师活动 学生活动
情景导入：揭开神秘射线之谜
【8分钟】 一、重现历史场景，引发认知冲突。 （一）、播放居里夫妇研究天然放射性的纪录片片段。
画面展示：黑暗实验室中闪烁的荧光屏，居里夫人专注记录数据的身影。旁白讲述：“1896年，贝克勒尔意外发现铀盐能使底片感光；随后，居里夫妇从中提炼出钋与镭——这些元素无需外界激发就能持续释放能量，仿佛拥有‘内在火焰’。”我缓缓说道：“同学们，请看这段影像。一百多年前，科学家们面对这种‘自发发光发热’的现象百思不得其解。如果你们是当时的物理学家，会如何解释这一奇异现象？”停顿片刻后追问：“它来自原子整体？还是暗示着更深层的秘密？”
（二）、展示三种射线在磁场中的偏转轨迹图。
投影呈现教材P78图5.1-2：左侧为未加磁场时三条直线路径，右侧加入垂直纸面向里的匀强磁场后，一条向左偏（带正电）、一条向右偏（带负电）、一条不偏（中性）。我指着图像解释：“这是卢瑟福团队做的关键实验。他们让射线穿过磁场，结果发现可分为三类：一类偏转程度大且方向符合正电荷运动规律——这就是α射线；一类反向偏转，性质类似高速电子流——即β射线；还有一类丝毫不受影响，如同幽灵般穿行——称为γ射线。”接着提问：“这说明什么？原子作为一个整体，真的不能再分了吗？”引导学生意识到：“既然能分离出不同性质的粒子流，那就意味着原子内部必然存在某种复杂的结构单元。”
（三）、引出课题，布置探究任务。
我在黑板中央写下“原子核的组成”五个大字，语气庄重地说：“今天，我们就化身二十世纪初的探索者，沿着先贤足迹，一步步揭开原子核的神秘面纱。我们的终极任务是：回答两个问题——第一，原子核到底由什么构成？第二，我们凭什么相信这个结论？”全班分成四个科研小组，每组领取一份‘科学探案日志’，用于记录推理过程与证据链条。 1. 观看视频，感受科学发现的历史氛围。
2. 思考并讨论天然放射性的来源可能性。
3. 分析射线在磁场中的偏转情况，推断其带电性质。
4. 明确本节课的探究主题与小组任务分工。
评价任务 观察能力：☆☆☆
推理意识：☆☆☆
参与热情：☆☆☆
设计意图 以真实科学史实创设沉浸式学习情境，利用“自发辐射”这一反常现象激发好奇心；通过可视化实验现象（磁场偏转）引导学生从现象走向本质思考，自然引出“原子可分”的科学命题；设置角色扮演与任务驱动，增强课堂代入感与协作动机。
新知建构：追寻质子与中子的足迹
【15分钟】 一、锁定带正电的基石——质子的发现之旅。 （一）、回顾卢瑟福α粒子散射实验的核心结论。
我调出动态模拟动画：一束α粒子轰击金箔，绝大多数直接穿过，少数发生大角度偏转，极个别甚至反弹回来。“还记得这个经典实验吗？”我问，“它告诉我们原子的质量和正电荷集中在一个极小区域——原子核。那么问题来了：这个带正电的核心是由什么组成的呢？”顺势引出1919年卢瑟福用α粒子轰击氮气的实验：“他发现有一种新粒子飞出，经测定其电荷量与氢原子核相同，质量也相近。于是大胆推测：这种粒子就是所有原子核共有的基本成分，并命名为‘proton’——质子。”我强调：“这意味着，氢原子核其实就是单个质子，而其他元素的原子核则含有多个质子。”
（二）、引导学生写出几种典型原子核的质子数表达式。
我在屏幕上列出：1H, 4He, 12C, 16O, 238U，并提问：“请根据原子序数等于核电荷数的原则，填写它们各自的质子数Z。”待学生完成填空后，总结道：“我们用Z表示质子数，也就是原子序数。例如，碳原子有6个质子，所以Z=6。”随即引入符号规范：“今后我们将用AZX来表示任意一种原子核，其中X是元素符号，Z是质子数。”
二、破解质量缺失之谜——中子的登场。 （一）、提出矛盾：为何原子质量大于质子总质量？
我展示一张表格：氦核（4He）质量约为4u，但仅有2个质子（合计约2u），剩下2u去哪儿了？同样地，铀-238有92个质子，总质量却达238u！我加重语气：“这就像一栋大楼，只算了钢筋重量，却发现实际建材重了一倍——显然还有别的建筑材料未被识别！”引导学生意识到：“必须存在另一种不带电但有质量的粒子隐藏在核内。”历史上，有人曾猜测是‘质子+电子’组合，但量子力学证明电子无法稳定存在于核内。
（二）、聚焦查德威克实验：如何证明中性粒子的存在？
我播放自制动画：1932年，查德威克用钋源产生的α粒子轰击铍靶，产生一种穿透力极强的中性射线。当他将这种射线照射石蜡（富含氢原子）时，竟打出高速质子！“若这是γ光子，根据康普顿散射公式计算，所需光子能量高达50MeV，远超理论预期。”我边讲解边画出动量守恒示意图，“而假设这是一种质量接近质子的新粒子，则完全符合能量与动量守恒定律。”最终，他确认这是一种新的基本粒子——中子（neutron），并因此获得诺贝尔奖。我总结：“正是通过精密的实验设计与严密的逻辑推理，人类终于找到了原子核的另一半拼图。” 1. 回忆α粒子散射实验结论，理解原子核的存在。
2. 根据原子序数确定各元素的质子数Z。
3. 分析原子质量与质子总质量的差异，提出“未知粒子”猜想。
4. 理解查德威克实验的设计逻辑与结论依据。
评价任务 概念理解：☆☆☆
逻辑推理：☆☆☆
证据提取：☆☆☆
设计意图 遵循“发现问题—提出假说—实验验证”的科学认知路径，还原重大发现的真实过程；通过质量差值的量化对比，强化学生的数据敏感性；借助动画再现查德威克实验的关键环节，降低抽象思维难度，突出守恒思想在物理研究中的核心地位。
深化理解：构建原子核的完整图景
【12分钟】 一、整合信息，定义关键物理量。 （一）、正式引入质量数A与中子数N的概念。
我在黑板上画出一个圆圈代表原子核，内部标注“Z个质子 + N个中子”，外部写上“AZX”。我解释：“我们现在知道，原子核的质量主要由两种粒子贡献。我们将质子数与中子数之和称为质量数A，即A = Z + N。例如，氦-4核有两个质子和两个中子，故A=4，Z=2，写作42He。”我逐一列举：126C（6p+6n）、168O（8p+8n）、23892U（92p+146n），并邀请学生上台补充中子数计算过程。
（二）、组织小组竞赛：快速识别原子核组成。
我下发练习卡，包含10个常见核素：1H, 2H, 3H, 14C, 16O, 18O, 23Na, 35Cl, 37Cl, 60Co。要求每组在3分钟内完成三项任务：① 写出质子数Z；② 计算中子数N；③ 判断是否存在同位素。完成后由代表汇报结果，其他组可质疑或补充。我对易错点进行点评：“注意2H又称氘，3H为氚，它们与普通氢都是氢元素的不同形态。”
二、聚焦核心概念——同位素的奥秘。 （一）、引导学生归纳同位素的定义。
当学生发现14C与12C、16O与18O、35Cl与37Cl具有相同Z但不同A时，我及时追问：“这些核素有何共同特征？化学性质是否相同？”引导得出结论：“它们属于同一种元素，因质子数相同决定了化学行为一致；但由于中子数不同，导致质量不同，称为该元素的同位素。”我强调：“同位素如同孪生兄弟，长相相似（化学性质相同），体重不同（质量不同）。”
（二）、拓展应用：同位素在现实生活中的身影。
我播放短视频：医院PET-CT使用氟-18标记葡萄糖追踪癌细胞代谢；考古学家利用碳-14测定文物年代；农业上用钴-60辐照育种。“看到这些应用，你有何感悟？”我启发道，“微观世界的发现，正悄然改变着我们的健康、文化和粮食安全。”鼓励学生课后查阅碘-131治疗甲亢、铀浓缩中的同位素分离技术等案例，撰写一篇短文《我身边的同位素》。 1. 理解并运用A=Z+N关系式进行计算。
2. 小组合作完成核素识别任务卡。
3. 归纳同位素的定义特征。
4. 观看应用视频，认识科学技术的社会价值。
评价任务 公式应用：☆☆☆
概念辨析：☆☆☆
联系实际：☆☆☆
设计意图 通过系统梳理形成完整的知识网络；设置限时挑战提升课堂节奏感与竞争意识；利用“孪生兄弟”类比帮助学生形象记忆同位素概念；结合高科技应用场景，打通课本与生活的壁垒，落实STS教育理念，培养社会责任感。
迁移应用：解决真实物理问题
【7分钟】 一、实战演练：解读核反应中的粒子变化。 （一）、出示高考真题改编题：
题目原文如下：“一个静止的147N原子核被一个高速α粒子（42He）撞击，生成一个178O原子核和另一个未知粒子X。试确定X是什么粒子，并写出完整的核反应方程。”我引导学生按照步骤解题：第一步，检查反应前后质量数守恒：14 + 4 = 17 + A_X → A_X = 1；第二步，检查电荷数守恒：7 + 2 = 8 + Z_X → Z_X = 1；第三步，综合判断：质量数为1、电荷数为1的粒子只能是质子（11H）。因此反应式为：147N + 42He → 178O + 11H。我特别提醒：“这类题目本质就是玩‘数字拼图’，牢牢抓住质量数与电荷数双重守恒即可破解。”
（二）、延伸思考：为何该实验能证实质子存在于其他原子核中？
我追问：“卢瑟福当年正是通过这个实验首次实现了人工核转变，并从中打出了质子。这说明了什么？”引导学生领悟：“原来不只是氢原子有质子，氮原子核里也藏着质子！从而证实了质子是普遍存在于所有原子核中的基本组分。”我总结：“每一次成功的核反应，都是对我们原子核模型的一次有力检验。” 1. 分析核反应方程中的质量数与电荷数变化。
2. 应用守恒定律推导未知粒子身份。
3. 写出完整的核反应方程式。
4. 理解实验发现背后的理论意义。
评价任务 守恒意识：☆☆☆
推理能力：☆☆☆
表达规范：☆☆☆
设计意图 选取典型例题强化守恒思想的应用能力，贴近高考考查方向；通过追溯历史实验的意义，使解题过程不仅停留在计算层面，更上升至科学本质的理解；培养学生将知识迁移至新情境的能力，实现从“学会”到“会用”的跨越。
课堂总结：致敬微观世界的探索者
【3分钟】 一、结构化回顾本节核心知识体系。 （一）、师生共同梳理知识脉络。
我站在黑板前，手指板书主线：“让我们回望今天的探索之旅。起点是天然放射现象揭示原子核不稳定；接着我们发现了质子——原子核的正电载体；再破解中子之谜——填补质量空白的中性伙伴；最终建立起现代原子核模型：由Z个质子和N个中子组成的致密核心，用AZX统一表示。而那些质子数相同、中子数不同的核素，我们称之为同位素。”我轻声总结：“至此，人类对物质基本构成的认知，又向前推进了一大步。”
（二）、升华情感，寄语未来。
我深情地说：“费曼曾言：‘科学是一种方法，它教会我们怎样不去欺骗自己。’回顾百年核物理史，从居里夫人的执着坚守，到查德威克的缜密推理，再到无数无名科研工作者的默默奉献，他们用一生践行着这份诚实与严谨。今天你们所学的每一个公式、每一条结论，都不是凭空而来，而是建立在千万次实验与反复验证之上。愿你们不仅记住AZX这个符号，更能传承那份追求真理的勇气与谦卑。未来无论从事何种职业，都请保持对世界的好奇，像科学家一样思考——因为这个世界，永远需要清醒的观察者和坚定的追问者。” 1. 跟随教师回顾本节课的知识框架。
2. 理解科学发现背后的思维方法与精神品格。
3. 感受物理学的人文底蕴与时代价值。
4. 树立尊重事实、勇于探索的科学信念。
评价任务 知识整合：☆☆☆
情感共鸣：☆☆☆
价值认同：☆☆☆
设计意图 采用“知识点+生活哲理”模板进行升华式总结，既完成知识系统的闭环整理，又将科学精神融入教学终点；引用费曼名言增强语言感染力，唤起学生对科学本质的深层理解；结尾寄语赋予学习以长远意义，激励学生成为理性而温暖的时代公民。
作业设计
一、基础巩固：掌握核心概念
1. 完成下列原子核的符号填写：
（1）钠-23原子核含有11个质子和12个中子，其符号为 ________ 。
（2）溴元素有两种稳定同位素：79Br 和 81Br，它们的质子数均为 ___，中子数分别为 ___ 和 ___。
（3）写出下列粒子的符号：质子 ________，中子 ________，α粒子 ________。
二、能力提升：分析核反应过程
2. 在一次核实验中，用α粒子轰击铝-27（2713Al），产生了磷-30（3015P）和一个新粒子Y。请回答：
（1）写出该核反应的完整方程式；
（2）判断粒子Y的种类，并说明理由。
三、拓展探究：走进身边的核科技
3. 查阅资料，任选以下一个主题撰写300字左右的小论文：
（1）碳-14是如何帮助考古学家测定文物年代的？
（2）放射性同位素在癌症治疗中发挥了哪些作用？
（3）为什么核电站要用重水或石墨作慢化剂？这与中子有关吗？
【答案解析】
一、基础巩固
1. （1）2311Na；（2）35，44，46；（3）11H，10n，42He
二、能力提升
2. （1）2713Al + 42He → 3015P + 10n
（2）粒子Y是中子。理由：根据质量数守恒：27+4=30+A_Y A_Y=1；电荷数守恒：13+2=15+Z_Y Z_Y=0；质量数为1、电荷数为0的粒子即为中子。
板书设计
第五章 第一节 原子核的组成
【中心主干】
→ 天然放射性（α、β、γ）
↓ 提示原子核有结构
→ 质子 p（11H）
← 卢瑟福实验发现
← Z = 质子数 = 原子序数
→ 中子 n（10n）
← 查德威克实验确认
← 解释质量缺失
【核心模型】
原子核 = 质子 + 中子
符号：AZX
其中：A = Z + N（质量数=质子数+中子数）
【重要概念】
同位素：
● 定义：Z相同，A不同
● 示例：126C 与 146C
● 特征：化学性质相同，物理性质可能不同
教学反思
成功之处
1. 成功以科学史为主线串联整节课，通过“探案”形式激发学生深度参与，课堂气氛活跃，学生思维积极性高。
2. 对查德威克实验的动画拆解有效降低了理解门槛，多数学生能复述其推理逻辑，突破了教学难点。
3. 作业设计分层合理，既有基础训练又有开放探究，兼顾不同层次学生的发展需求。
不足之处
1. 小组竞赛环节时间控制稍紧，个别小组未能充分交流即进入汇报，影响合作深度。
2. 对“同位素”术语的英文isotope未作介绍，错失一次跨学科渗透机会。
3. 未安排动手建模活动（如用磁球模拟核子排列），空间想象力培养略显薄弱。
学科 物理 年级册别 高三上册 共1课时
教材 教科版选择性必修第三册 授课类型 新授课 第1课时
教材分析
教材分析
本节内容选自教科版高中物理选择性必修第三册第五章第一节《原子核的组成》，是学生在学习了原子结构、能级跃迁等知识基础上，进一步深入微观世界的关键一环。教材从天然放射现象引入，通过介绍α、β、γ射线的发现历程，引出原子核具有复杂内部结构的事实。随后系统阐述质子和中子的发现过程，明确原子核由质子和中子构成，并引入质量数、电荷数、同位素等核心概念。本节内容为后续学习核反应、核能利用、衰变规律等打下坚实基础，在整个原子核物理模块中起着承上启下的作用。
学情分析
高三学生已具备一定的原子物理基础知识，了解卢瑟福核式结构模型及电子能级等概念，具备初步的抽象思维与逻辑推理能力。但对原子核内部结构仍停留在模糊认知阶段，对于“看不见摸不着”的微观粒子存在理解困难。此外，学生容易将原子与原子核混淆，对同位素的概念理解不深。基于此，教学中应充分利用历史实验情境激发兴趣，借助类比、模型建构等方式帮助学生建立清晰的微观图景；同时结合生活实例（如碳-14测年）增强现实关联，提升科学素养。采用探究式教学，引导学生像科学家一样思考问题，突破认知障碍。
课时教学目标
物理观念
1. 能准确说出原子核由质子和中子组成，掌握质量数、电荷数的定义及其符号表示方法。
2. 能正确书写原子核的符号表达式，理解同位素的物理含义并举例说明其应用。
科学思维
1. 通过分析查德威克发现中子的实验设计思路，体会“提出假说—设计实验—验证结论”的科学探究逻辑。
2. 运用比较归纳法区分α、β、γ三种射线的本质特征，提升模型建构与逻辑推理能力。
科学探究
1. 能基于天然放射现象的事实，提出“原子核是否可分”的科学问题，并尝试构建可能的内部结构模型。
2. 在教师引导下模拟卢瑟福散射实验与查德威克实验的关键环节，体验实验证据在确立科学理论中的决定性作用。
科学态度与责任
1. 感受人类探索微观世界的艰辛历程，体会科学家严谨求实、勇于创新的精神品质。
2. 认识同位素在医学、考古、能源等领域的重要价值，树立科技服务于社会的责任意识。
教学重点、难点
重点
1. 原子核的组成：质子和中子；原子核的符号表示法（AZX）。
2. 同位素的概念及其实际意义。
难点
1. 理解查德威克发现中子的实验推理过程，特别是如何排除γ射线假说。
2. 建立宏观不可见的原子核结构模型，实现从“原子”到“原子核”认知层次的跃迁。
教学方法与准备
教学方法
情境探究法、合作学习、讲授法相结合
教具准备
多媒体课件、αβγ射线穿透性演示动画、查德威克实验原理示意图、同位素应用视频片段
教学环节 教师活动 学生活动
情景导入：揭开神秘射线之谜
【8分钟】 一、重现历史场景，引发认知冲突。 （一）、播放居里夫妇研究天然放射性的纪录片片段。
画面展示：黑暗实验室中闪烁的荧光屏，居里夫人专注记录数据的身影。旁白讲述：“1896年，贝克勒尔意外发现铀盐能使底片感光；随后，居里夫妇从中提炼出钋与镭——这些元素无需外界激发就能持续释放能量，仿佛拥有‘内在火焰’。”我缓缓说道：“同学们，请看这段影像。一百多年前，科学家们面对这种‘自发发光发热’的现象百思不得其解。如果你们是当时的物理学家，会如何解释这一奇异现象？”停顿片刻后追问：“它来自原子整体？还是暗示着更深层的秘密？”
（二）、展示三种射线在磁场中的偏转轨迹图。
投影呈现教材P78图5.1-2：左侧为未加磁场时三条直线路径，右侧加入垂直纸面向里的匀强磁场后，一条向左偏（带正电）、一条向右偏（带负电）、一条不偏（中性）。我指着图像解释：“这是卢瑟福团队做的关键实验。他们让射线穿过磁场，结果发现可分为三类：一类偏转程度大且方向符合正电荷运动规律——这就是α射线；一类反向偏转，性质类似高速电子流——即β射线；还有一类丝毫不受影响，如同幽灵般穿行——称为γ射线。”接着提问：“这说明什么？原子作为一个整体，真的不能再分了吗？”引导学生意识到：“既然能分离出不同性质的粒子流，那就意味着原子内部必然存在某种复杂的结构单元。”
（三）、引出课题，布置探究任务。
我在黑板中央写下“原子核的组成”五个大字，语气庄重地说：“今天，我们就化身二十世纪初的探索者，沿着先贤足迹，一步步揭开原子核的神秘面纱。我们的终极任务是：回答两个问题——第一，原子核到底由什么构成？第二，我们凭什么相信这个结论？”全班分成四个科研小组，每组领取一份‘科学探案日志’，用于记录推理过程与证据链条。 1. 观看视频，感受科学发现的历史氛围。
2. 思考并讨论天然放射性的来源可能性。
3. 分析射线在磁场中的偏转情况，推断其带电性质。
4. 明确本节课的探究主题与小组任务分工。
评价任务 观察能力：☆☆☆
推理意识：☆☆☆
参与热情：☆☆☆
设计意图 以真实科学史实创设沉浸式学习情境，利用“自发辐射”这一反常现象激发好奇心；通过可视化实验现象（磁场偏转）引导学生从现象走向本质思考，自然引出“原子可分”的科学命题；设置角色扮演与任务驱动，增强课堂代入感与协作动机。
新知建构：追寻质子与中子的足迹
【15分钟】 一、锁定带正电的基石——质子的发现之旅。 （一）、回顾卢瑟福α粒子散射实验的核心结论。
我调出动态模拟动画：一束α粒子轰击金箔，绝大多数直接穿过，少数发生大角度偏转，极个别甚至反弹回来。“还记得这个经典实验吗？”我问，“它告诉我们原子的质量和正电荷集中在一个极小区域——原子核。那么问题来了：这个带正电的核心是由什么组成的呢？”顺势引出1919年卢瑟福用α粒子轰击氮气的实验：“他发现有一种新粒子飞出，经测定其电荷量与氢原子核相同，质量也相近。于是大胆推测：这种粒子就是所有原子核共有的基本成分，并命名为‘proton’——质子。”我强调：“这意味着，氢原子核其实就是单个质子，而其他元素的原子核则含有多个质子。”
（二）、引导学生写出几种典型原子核的质子数表达式。
我在屏幕上列出：1H, 4He, 12C, 16O, 238U，并提问：“请根据原子序数等于核电荷数的原则，填写它们各自的质子数Z。”待学生完成填空后，总结道：“我们用Z表示质子数，也就是原子序数。例如，碳原子有6个质子，所以Z=6。”随即引入符号规范：“今后我们将用AZX来表示任意一种原子核，其中X是元素符号，Z是质子数。”
二、破解质量缺失之谜——中子的登场。 （一）、提出矛盾：为何原子质量大于质子总质量？
我展示一张表格：氦核（4He）质量约为4u，但仅有2个质子（合计约2u），剩下2u去哪儿了？同样地，铀-238有92个质子，总质量却达238u！我加重语气：“这就像一栋大楼，只算了钢筋重量，却发现实际建材重了一倍——显然还有别的建筑材料未被识别！”引导学生意识到：“必须存在另一种不带电但有质量的粒子隐藏在核内。”历史上，有人曾猜测是‘质子+电子’组合，但量子力学证明电子无法稳定存在于核内。
（二）、聚焦查德威克实验：如何证明中性粒子的存在？
我播放自制动画：1932年，查德威克用钋源产生的α粒子轰击铍靶，产生一种穿透力极强的中性射线。当他将这种射线照射石蜡（富含氢原子）时，竟打出高速质子！“若这是γ光子，根据康普顿散射公式计算，所需光子能量高达50MeV，远超理论预期。”我边讲解边画出动量守恒示意图，“而假设这是一种质量接近质子的新粒子，则完全符合能量与动量守恒定律。”最终，他确认这是一种新的基本粒子——中子（neutron），并因此获得诺贝尔奖。我总结：“正是通过精密的实验设计与严密的逻辑推理，人类终于找到了原子核的另一半拼图。” 1. 回忆α粒子散射实验结论，理解原子核的存在。
2. 根据原子序数确定各元素的质子数Z。
3. 分析原子质量与质子总质量的差异，提出“未知粒子”猜想。
4. 理解查德威克实验的设计逻辑与结论依据。
评价任务 概念理解：☆☆☆
逻辑推理：☆☆☆
证据提取：☆☆☆
设计意图 遵循“发现问题—提出假说—实验验证”的科学认知路径，还原重大发现的真实过程；通过质量差值的量化对比，强化学生的数据敏感性；借助动画再现查德威克实验的关键环节，降低抽象思维难度，突出守恒思想在物理研究中的核心地位。
深化理解：构建原子核的完整图景
【12分钟】 一、整合信息，定义关键物理量。 （一）、正式引入质量数A与中子数N的概念。
我在黑板上画出一个圆圈代表原子核，内部标注“Z个质子 + N个中子”，外部写上“AZX”。我解释：“我们现在知道，原子核的质量主要由两种粒子贡献。我们将质子数与中子数之和称为质量数A，即A = Z + N。例如，氦-4核有两个质子和两个中子，故A=4，Z=2，写作42He。”我逐一列举：126C（6p+6n）、168O（8p+8n）、23892U（92p+146n），并邀请学生上台补充中子数计算过程。
（二）、组织小组竞赛：快速识别原子核组成。
我下发练习卡，包含10个常见核素：1H, 2H, 3H, 14C, 16O, 18O, 23Na, 35Cl, 37Cl, 60Co。要求每组在3分钟内完成三项任务：① 写出质子数Z；② 计算中子数N；③ 判断是否存在同位素。完成后由代表汇报结果，其他组可质疑或补充。我对易错点进行点评：“注意2H又称氘，3H为氚，它们与普通氢都是氢元素的不同形态。”
二、聚焦核心概念——同位素的奥秘。 （一）、引导学生归纳同位素的定义。
当学生发现14C与12C、16O与18O、35Cl与37Cl具有相同Z但不同A时，我及时追问：“这些核素有何共同特征？化学性质是否相同？”引导得出结论：“它们属于同一种元素，因质子数相同决定了化学行为一致；但由于中子数不同，导致质量不同，称为该元素的同位素。”我强调：“同位素如同孪生兄弟，长相相似（化学性质相同），体重不同（质量不同）。”
（二）、拓展应用：同位素在现实生活中的身影。
我播放短视频：医院PET-CT使用氟-18标记葡萄糖追踪癌细胞代谢；考古学家利用碳-14测定文物年代；农业上用钴-60辐照育种。“看到这些应用，你有何感悟？”我启发道，“微观世界的发现，正悄然改变着我们的健康、文化和粮食安全。”鼓励学生课后查阅碘-131治疗甲亢、铀浓缩中的同位素分离技术等案例，撰写一篇短文《我身边的同位素》。 1. 理解并运用A=Z+N关系式进行计算。
2. 小组合作完成核素识别任务卡。
3. 归纳同位素的定义特征。
4. 观看应用视频，认识科学技术的社会价值。
评价任务 公式应用：☆☆☆
概念辨析：☆☆☆
联系实际：☆☆☆
设计意图 通过系统梳理形成完整的知识网络；设置限时挑战提升课堂节奏感与竞争意识；利用“孪生兄弟”类比帮助学生形象记忆同位素概念；结合高科技应用场景，打通课本与生活的壁垒，落实STS教育理念，培养社会责任感。
迁移应用：解决真实物理问题
【7分钟】 一、实战演练：解读核反应中的粒子变化。 （一）、出示高考真题改编题：
题目原文如下：“一个静止的147N原子核被一个高速α粒子（42He）撞击，生成一个178O原子核和另一个未知粒子X。试确定X是什么粒子，并写出完整的核反应方程。”我引导学生按照步骤解题：第一步，检查反应前后质量数守恒：14 + 4 = 17 + A_X → A_X = 1；第二步，检查电荷数守恒：7 + 2 = 8 + Z_X → Z_X = 1；第三步，综合判断：质量数为1、电荷数为1的粒子只能是质子（11H）。因此反应式为：147N + 42He → 178O + 11H。我特别提醒：“这类题目本质就是玩‘数字拼图’，牢牢抓住质量数与电荷数双重守恒即可破解。”
（二）、延伸思考：为何该实验能证实质子存在于其他原子核中？
我追问：“卢瑟福当年正是通过这个实验首次实现了人工核转变，并从中打出了质子。这说明了什么？”引导学生领悟：“原来不只是氢原子有质子，氮原子核里也藏着质子！从而证实了质子是普遍存在于所有原子核中的基本组分。”我总结：“每一次成功的核反应，都是对我们原子核模型的一次有力检验。” 1. 分析核反应方程中的质量数与电荷数变化。
2. 应用守恒定律推导未知粒子身份。
3. 写出完整的核反应方程式。
4. 理解实验发现背后的理论意义。
评价任务 守恒意识：☆☆☆
推理能力：☆☆☆
表达规范：☆☆☆
设计意图 选取典型例题强化守恒思想的应用能力，贴近高考考查方向；通过追溯历史实验的意义，使解题过程不仅停留在计算层面，更上升至科学本质的理解；培养学生将知识迁移至新情境的能力，实现从“学会”到“会用”的跨越。
课堂总结：致敬微观世界的探索者
【3分钟】 一、结构化回顾本节核心知识体系。 （一）、师生共同梳理知识脉络。
我站在黑板前，手指板书主线：“让我们回望今天的探索之旅。起点是天然放射现象揭示原子核不稳定；接着我们发现了质子——原子核的正电载体；再破解中子之谜——填补质量空白的中性伙伴；最终建立起现代原子核模型：由Z个质子和N个中子组成的致密核心，用AZX统一表示。而那些质子数相同、中子数不同的核素，我们称之为同位素。”我轻声总结：“至此，人类对物质基本构成的认知，又向前推进了一大步。”
（二）、升华情感，寄语未来。
我深情地说：“费曼曾言：‘科学是一种方法，它教会我们怎样不去欺骗自己。’回顾百年核物理史，从居里夫人的执着坚守，到查德威克的缜密推理，再到无数无名科研工作者的默默奉献，他们用一生践行着这份诚实与严谨。今天你们所学的每一个公式、每一条结论，都不是凭空而来，而是建立在千万次实验与反复验证之上。愿你们不仅记住AZX这个符号，更能传承那份追求真理的勇气与谦卑。未来无论从事何种职业，都请保持对世界的好奇，像科学家一样思考——因为这个世界，永远需要清醒的观察者和坚定的追问者。” 1. 跟随教师回顾本节课的知识框架。
2. 理解科学发现背后的思维方法与精神品格。
3. 感受物理学的人文底蕴与时代价值。
4. 树立尊重事实、勇于探索的科学信念。
评价任务 知识整合：☆☆☆
情感共鸣：☆☆☆
价值认同：☆☆☆
设计意图 采用“知识点+生活哲理”模板进行升华式总结，既完成知识系统的闭环整理，又将科学精神融入教学终点；引用费曼名言增强语言感染力，唤起学生对科学本质的深层理解；结尾寄语赋予学习以长远意义，激励学生成为理性而温暖的时代公民。
作业设计
一、基础巩固：掌握核心概念
1. 完成下列原子核的符号填写：
（1）钠-23原子核含有11个质子和12个中子，其符号为 ________ 。
（2）溴元素有两种稳定同位素：79Br 和 81Br，它们的质子数均为 ___，中子数分别为 ___ 和 ___。
（3）写出下列粒子的符号：质子 ________，中子 ________，α粒子 ________。
二、能力提升：分析核反应过程
2. 在一次核实验中，用α粒子轰击铝-27（2713Al），产生了磷-30（3015P）和一个新粒子Y。请回答：
（1）写出该核反应的完整方程式；
（2）判断粒子Y的种类，并说明理由。
三、拓展探究：走进身边的核科技
3. 查阅资料，任选以下一个主题撰写300字左右的小论文：
（1）碳-14是如何帮助考古学家测定文物年代的？
（2）放射性同位素在癌症治疗中发挥了哪些作用？
（3）为什么核电站要用重水或石墨作慢化剂？这与中子有关吗？
【答案解析】
一、基础巩固
1. （1）2311Na；（2）35，44，46；（3）11H，10n，42He
二、能力提升
2. （1）2713Al + 42He → 3015P + 10n
（2）粒子Y是中子。理由：根据质量数守恒：27+4=30+A_Y A_Y=1；电荷数守恒：13+2=15+Z_Y Z_Y=0；质量数为1、电荷数为0的粒子即为中子。
板书设计
第五章 第一节 原子核的组成
【中心主干】
→ 天然放射性（α、β、γ）
↓ 提示原子核有结构
→ 质子 p（11H）
← 卢瑟福实验发现
← Z = 质子数 = 原子序数
→ 中子 n（10n）
← 查德威克实验确认
← 解释质量缺失
【核心模型】
原子核 = 质子 + 中子
符号：AZX
其中：A = Z + N（质量数=质子数+中子数）
【重要概念】
同位素：
● 定义：Z相同，A不同
● 示例：126C 与 146C
● 特征：化学性质相同，物理性质可能不同
教学反思
成功之处
1. 成功以科学史为主线串联整节课，通过“探案”形式激发学生深度参与，课堂气氛活跃，学生思维积极性高。
2. 对查德威克实验的动画拆解有效降低了理解门槛，多数学生能复述其推理逻辑，突破了教学难点。
3. 作业设计分层合理，既有基础训练又有开放探究，兼顾不同层次学生的发展需求。
不足之处
1. 小组竞赛环节时间控制稍紧，个别小组未能充分交流即进入汇报，影响合作深度。
2. 对“同位素”术语的英文isotope未作介绍，错失一次跨学科渗透机会。
3. 未安排动手建模活动（如用磁球模拟核子排列），空间想象力培养略显薄弱。
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