原子
第1课时 原子的结构
一、知识目标
1.掌握原子结构模型的演变历程 ：了解从道尔顿实心球模型到卢瑟福行星模型的演变过程。
2.理解原子的构成 ：明确原子由原子核和核外电子构成，原子核由质子和中子组成。
3. 掌握相对原子质量的概念及计算方法 ：理解相对原子质量的定义，掌握其计算方法及与质子数、中子数的关系。
二、核心素养目标
1.宏观辨识与微观探析：了解原子模型的演变过程，能准确描述原子的构成及各微粒之间的关系，理解相对原子质量的概念，初步形成正确的微粒观。
2.证据推理与模型认知：通过动手制作原子结构模型，发展“证据推理与模型认知”的核心素养，形成建模思想和宏微结合思想，培养学生的分析推理能力及科学探究素养。
3.科学探究与创新意识：通过科学家探索原子结构的历程和张青莲测定相对原子质量的故事，学习科学家勇于质疑开拓创新的精神，养成实事求是的科学态度和勇于探索的实践精神。
一、教学重点
1.原子模型的演变过程
2.确描述原子的构成及各微粒之间的关系。
2.相对原子质量的概念及计算方法。
二、教学难点
1.原子结构模型的发展历程。
2.原子结构模型的构建及建模思想的理解。
本节课为鲁教版2024九年级化学上册第二单元《认识物质的构成》第一节的内容，本节课着重通过科学史发展脉络构建原子结构知识体系。本节课作为微观世界的入门内容，教材编排体现了"从历史到现代、从宏观到微观"的设计思路。本节课作为微观世界的入门内容，教材编排体现了"从历史到现代、从宏观到微观"的设计思路。教材以科学史为主线，依次呈现道尔顿原子论、汤姆孙电子发现、卢瑟福核式模型三个关键发展阶段，通过历史脉络帮助学生理解科学认知的渐进性。
在知识呈现方式上，采用"实验现象-数据分析-理论解释"的递进结构，特别是通过模拟α粒子散射实验，将抽象的原子结构可视化。教材注重核心概念的梯度建构，先建立"原子由原子核和电子组成"的基本认识，再通过典型原子数据引导学生自主发现质子数、中子数与质量数的关系，最后引入相对原子质量的计算方法。栏目设置上兼顾理论与实践，既有"科学史话"等拓展阅读，又包含模型制作、数据计算等实践活动，有效培养了学生的微观想象能力和证据推理能力。教材特别设置“观察思考”栏目展示原子中各微粒的数量关系，通过对比分析帮助学生自主发现"质子数=核外电子数"这一核心规律，还设置了“方法引导”这一栏目，通过对模型建构及科学计量的解读，潜移默化的向学生渗透化学思维及学科素养。在相对原子质量概念的引入上，采用碳-12标准与国际计量体系对接，体现学科严谨性。
整体来看，教材既保持了学科知识的系统性，又通过丰富的活动设计提升了学习的趣味性和探究性。整体编排符合"宏观辨识→微观探析→符号表征"的化学学习逻辑，内容呈螺旋式上升结构，为后续离子、分子等内容奠定认知基础。整体来看，教材既保持了学科知识的系统性，又通过丰富的活动设计提升了学习的趣味性和探究性。
教学对象是九年级的学生，他们正处于从形象思维向抽象思维过渡的关键阶段。在知识储备方面，学生在之前的化学学习中已经接触到了一些物质的性质和变化，在知识准备方面，学生已具备物质由微粒构成的基本观念，通过物理课程了解了正负电荷的概念，但对于微观粒子的认识还比较模糊和肤浅，缺乏对原子结构的深入理解。他们对微观世界充满了好奇和探索欲望，但由于微观粒子的抽象性，理解起来可能会存在一定的困难。认知特点上，学生正处于从具体形象思维向抽象逻辑思维过渡的关键期，能够理解原子核式结构模型，但在构建电子云概念时需要借助可视化工具辅助，常将宏观物体的运动规律错误迁移到微观粒子。
在学习能力方面，经过一段时间的化学学习，学生已经具备了一定的观察、分析和归纳能力，但在科学探究和逻辑推理方面还有待进一步提高。在学习方法上，他们更习惯于直观、形象的学习方式，对于抽象的概念和理论，需要借助更多的实例和模型来帮助理解。 在情感态度方面，学生对化学实验和科学探究有着浓厚的兴趣，渴望通过自己的努力去探索未知的世界。
但在面对复杂的知识和困难时，可能会产生畏难情绪，需要教师及时给予鼓励和引导。因此，在教学过程中，教师应充分考虑学生的这些特点，采用生动形象的教学方法，如动画演示、模型制作等，帮助学生突破思维障碍，建立正确的微观粒子观念。
教学环节一 新课导入
首先展示宇宙大爆炸的视频，引起学生的学习兴趣并引发后续的思考。
【提问】同学们，我们都知道，人的肉眼是看不到原子的，那在你的想象中，你认为原子是什么样子呢？你能用生活中的物品类比一下吗？
【学生回答】预设回答：像乒乓球一样是空心的，像樱桃一样中间有核的，像西瓜一样有很多籽
【过渡】同学们的思维真活跃！今天就让我们跟随科学家的脚步，一起来进行一场原子构成探究之旅吧！
设计意图
1.激发学生兴趣：以宇宙大爆炸视频做开场，能迅速吸引学生的注意力，激发他们的好奇心和探究欲望，使学生主动参与到课堂中来。
2.宏微结合：通过直观对比引发认知冲突，建立宏观与微观的概念联结，通过乒乓球、樱桃、西瓜等具有明显尺寸差异的生活物品，首先激发学生对物质结构的原始认知兴趣，利用视觉冲击打破"原子是实心小球"的固有观念。
3遵循教育学规律，引发学生思考：提问设计遵循维果茨基最近发展区理论，引导学生从熟悉物体出发进行类比推理，既尊重其现有认知水平（将原子类比为微小固体），又制造认知矛盾（不同物体尺寸差异暗示结构复杂性），为后续揭示原子内部空洞结构埋下伏笔。
教学环节二原子结构模型的构建
活动一：课堂思考引入
【引入】同学们，在探索原子结构的道路上，涌现了很多杰出的科学家们，他们通过不断的探索与实践，逐步对原子结构模型进行创立、修正与完善。接下来让我们看看科学家们在原子结构探索的道路上都发生了哪些故事。
设计意图
通过问题激发学生的学习兴趣，引导学生主动思考，为后续学习做铺垫。
活动二：原子结构模型的发展历史
【问题】展示科学家的自述内容，引导学生阅读并思考从科学家的自述中能得到哪些信息。
【学生思考】认真阅读道尔顿、汤姆孙、卢瑟福这三位科学家的自述，思考并小组讨论得出道尔顿认为原子是坚实不可再分的实心小球；汤姆孙发现了原子中存在带负电荷的电子，并且认为原子是球体，正电荷均匀分布，电子镶嵌其中等信息。
【讲解】1803年，道尔顿提出了原子不可再分理论，近100年后，汤姆森推翻了这个理论，他发现原子是可在分的，原子中有一种带负电的粒子电子，于是提出了葡萄干布丁模型。同学们赞同这个观点么？有一个人是不赞同的，1911年汤姆森的学生卢瑟福做了著名的α粒子轰击金箔实验，α粒子是一束带正电的质量比电子大的多的高速运动的粒子，用它去轰击金原子，结果实验现象与卢瑟福的预期完全不一样。
【问题】请同学们观看卢瑟福探索原子结构的视频及α粒子散射实验的模拟实验，并小组讨论你观看到了什么现象？得到了什么结论呢？
【学生思考】学生小组讨论后汇报说观察到的现象：大多数α粒子直接穿过金原子了，一小部分发生了偏转，说极少数粒子被弹回来了。
【问题】这些现象说明了什么？你能得出哪些结论？
【学生思考】学生讨论后总结：少部分α粒子在中间位置发生偏转，说明这部分遇到了带正电的微粒，由于同性相斥发生偏转。极少数α绝大多数α粒子穿过金原子，说明原子内部有较大的空间。粒子被金原弹了回去，说明这部分α粒子遇到了位于原子中间质量大、体积小、带正电的微粒。
【讲解】对学生的讨论结果进行总结和归纳：原子由原子核和核外电子构成，原子核位于原子中心，带正电、质量大、体积小，电子在核外很大的空间内绕核运动。卢瑟福等人认为，极少数α粒子被反弹回来是因为它们和金原子中某种极为坚硬密实的核发生了“碰撞”。这个核很小、带正电，却集中了原子的大部分质量，称为原子核。从而推测原子是由原子核和核外电子构成的，电子在原子核外“很大”的空间里运动。我们把原子核带的电荷数就叫核电荷数，核外电子带负电，围绕原子核做绕核运动，所以原子本身不显电性。
【过渡】我们发现原子的结构随着科学家的发现，是一个漫长而曲折的过程，在不断的完善中逐渐趋于真相。原子核的体积非常小，仅占原子体积的几千分之一，如果把原子比作一个足球场，原子核就像足球场中的一只蚂蚁一样小。
【问题】原子的结构跟你课前的猜想是否一致？科学家的猜想跟你的猜想有什么共同点？小组之间分享下你的心得体会。
【讲解】肯定学生积极探究思考的学习热情，并介绍化学学习中的重要思想——模型建构。
设计意图
该设计将科学史、实验证据与模型建构有机融合，用结构化问题链引导自主探究，这种设计使"原子核式结构"从被动接受的结论转变为学生主动建构的认知成果。
活动三：探寻原子构成的规律
【引入】现在我们知道了，原子是可以再分的，那原子核能不能再分呢？请同学们观看原子弹爆炸的场面和原理，你有什么发现？播放原子弹爆炸视频。
【问题】播放视频后，引导学生根据视频中的信息，提出自己的猜想。
【学生思考】结合多媒体出示的资料卡，阅读课本，积极思考并得出初步猜想——原子是可再分的。
【问题】提供数据表：氢、碳、氧等原子的质子、中子、电子数。找出原子中各微粒之间的数量关系。
【学生思考】学生们仔细观察表格，进行分析和讨论。得出质子数 = 核电荷数 = 电子数；氢原子中没有中子；质子数不一定等于中子数，但质子数与中子数差距不大等结论。
【问题】进一步提出问题：原子核是由什么粒子构成的？这些粒子有什么不同？原子核所带的电荷从何而来？原子核和核外电子都带电，为什么整个原子不显电性？引导学生思考并发现原子内各粒子的数量关系及原子呈电中性的原因。
【学生思考】学生小组讨论并得出答案：原子核由质子和中子构成，质子带正电且一个质子带一个单位的正电荷，中子不带电。原子核所带的电荷来自于质子所带的正电荷，即质子数等于核电荷数。原子核所带的电荷和核外电子所带的电荷电量相等、电性相反，因此原子呈电中性。
【讲解】板书归纳总结原子的结构，并得出原子内部各微粒间的数量关系：质子数=核外电子数=核电荷数=原子序数
设计意图
针对学生“原子不可再分”的迷思概念，采用原子弹爆炸视频制造强烈认知冲突。真实核裂变现象直观呈现原子核分裂释放能量的过程，使“原子核可再分”从抽象结论转化为可观测事实。通过氢/碳/氧原子数据表的定量分析，引导学生自主发现核电荷数=质子数=核外电子数的普适规律，建立原子电中性、原子内各微粒间的数量关系等核心概念的数学表征。活动设计采用"现象质疑-证据归纳-模型修正"的科学探究路径培养学生的证据推理与模型认知素养。
【对应训练1】“原子”一词源自希腊形容词atomos(或atomon)，它的意思是“不可分割、数量无限、大小各异、形状完美、坚固，且无内部间隙；除了自身所处位置的变化，它们本身是不变的，不可再生，也不可摧毁的”。下列有关原子的说法正确的是
A．分子由原子构成，故分子一定都比原子大
B．原子中一定都含有质子、中子、电子三种粒子
C．原子的质量主要集中在原子核上
D．同种原子只能构成同种分子
【答案】C
【解析】A、分子由原子构成，但分子不一定比原子大。例如氢分子相对分子质量较小，而一些金属原子（如铁原子等）质量和体积都比氢分子大，应该说分子比构成它的原子大，该选项错误；
B、原子一般由质子、中子、电子构成，但有一种氢原子（氕）中没有中子，只有质子和电子，所以原子中不一定都含有质子、中子、电子三种粒子，该选项错误；
C、电子质量很小，约为质子质量的，可忽略不计，原子的质量主要集中在由质子和中子构成的原子核上，该选项正确；
D、同种原子可以构成不同种分子，例如氧原子可以构成氧气分子（O2），也可以构成臭氧分子（O3），该选项错误。
故选C。
【对应训练2】科学家运用了构建模型的方法探索原子的结构。下列对原子结构模型演变过程的认识，不正确的是A．道尔顿认为原子是不可再分的实心球，是构成物质的最小粒子
B．汤姆孙等人在原子中发现了电子，推翻了道尔顿实心球模型
C．卢瑟福等人通过粒子散射实验证明了原子中带正电荷部分的体积很小
D．卢瑟福核式模型是最完善的原子结构模型，不会被替代
【答案】D
【详解】 A、道尔顿提出原子是不可再分的实心球，是构成物质的最小粒子，该说法正确；
B、汤姆孙等人发现了电子，说明原子是可分的，这一发现推翻了道尔顿的实心球模型，该说法正确；
C、卢瑟福等人通过 α 粒子散射实验，发现大多数 α 粒子能穿过金箔且不改变原来的运动方向，少数 α 粒子发生了较大角度的偏转，极少数 α 粒子的偏转角度超过了 90°，甚至有的被反向弹回，这证明了原子中带正电荷部分（原子核）的体积很小，该说法正确；
D、随着科学的不断发展，人们对原子结构的认识也在不断深入，卢瑟福核式模型并不是最完善的原子结构模型，后续还有其他模型不断被提出和完善，该说法错误。
故选D。
活动四：制作原子结构模型
【问题】人类对原子结构的认识，是科学家们不懈追求、不断创新的过程。科学家们基于新的事实和证据，不断提出新的结构模型，深化和发展对原子结构的认识。展示道尔顿实心球模型、汤姆孙葡萄干布丁模型、卢瑟福行星模型的图片，并提出问题：观察上图，结合你的学习，分析科学家否定前者模型的理由是什么,提出新模型的证据又是什么？
【学生思考】学生们认真观察图片，进行小组讨论。例如，学生们分析出汤姆孙等人在原子中发现了电子，所以推翻了道尔顿实心球模型；卢瑟福等人通过粒子散射实验证明了原子中带正电荷部分的体积很小，从而提出了新的行星模型等。
【问题】模型建构是化学中常用的思维方式。运用模型方法，我们可以概括得描述原子等微观粒子的结构特点和变化规律。请同学们小组合作，动手制作三位科学家所提出的原子结构模型，并体会其演变。请发挥你的想象力和创造力，运用下列物品(也可以自己选择其他材料),小组合作，设计并制作科学家们提出的原子结构模型。（实验物品：不同颜色的太空泥、细铁丝、细线、木牙签、硬纸板、剪刀、固体胶等。）
【学生思考】各小组积极讨论设计方案，然后分工合作进行制作。有的同学制作道尔顿的实心球模型，有的同学制作汤姆孙的葡萄干布丁模型，有的同学制作卢瑟福的行星模型，并汇总到一起形成小组作品，展示交流。
【讲解】在学生制作过程中，进行巡视和指导，对学生的创意和努力给予肯定和鼓励。制作完成后，各小组进行展示和交流，分享制作过程中的体会和收获。
【问题】请同学们自主阅读课本，了解原子的特征。
【学生思考】阅读课本并了解原子是构成物质的一种微观粒子，金、金刚石、石墨等都是由原子直接构成的。原子具有微观粒子的一般性质，如质量和体积都很小，相互之间有间隔，存在着相互作用，总是在不断地运动等。
【问题】水银温度计中含有汞，汞是由原子构成。你能否用原子的特征解释为什么量体温时水银温度计的示数会上升？
【学生思考】思考并回答问题：因为原子在不断运动。
设计意图
本学习活动的设计意图在于通过科学史情境重构与多模态建模实践，引导学生体验科学认知的演进本质。过小组合作制作实体模型（实心球/葡萄干布丁/行星模型），将抽象理论转化为具象认知，在动手实践中体会模型建构的思维特征（简化性、解释性、可验证性）；模型展示环节通过同伴互评强化"证据支持模型"的学科本质观，同时培养基于证据的科学表达能力。活动设计特别注重科学史教育与核心素养的融合，既还原科学家探索微观世界的真实历程，又通过现代教学策略（合作学习、项目式学习）提升学生模型认知与创新实践能力。
教学环节三计算原子的质量
活动五：计算原子的质量
【引入】请同学们观察一组数据：一个碳原子的质量是：0.0000000000000000000000000193kg即1.993×10-26kg，一个氧原子的质量是：0.00000000000000000000000002657kg即2.657×10-26kg一个铁原子的质量是：0.00000000000000000000000009288kg即9.288×10-26kg，看到这组数据，你有何感想？
【学生思考】学生们纷纷表示这些数字非常小，书写和运算都很不方便。
【讲解】肯定学生的感受，指出为了方便计量原子的质量，国际上统一采用相对原子质量来计量。介绍相对原子质量的概念：以一个碳-12原子①实际质量(1.993×10- kg)的1/12作为基准，计算出其他原子的相对质量，就是这种原子的相对原子质量。
【问题】请同学们阅读课本并思考，在使用相对原子质量时应注意些什么？引导学生思考。
【学生思考】通过阅读课本和小组内讨论得出：相对原子质量不是原子的真实质量，而是相对原子质量，相对原子质量是一个比值，它的国际单位是一符号是1（单位一般不写出）。
【问题】请同学们打开元素周期表，观察并记录常见元素的相对原子质量。
【学生思考】学生小组合作，观察、记录常见元素的相对原子质量，对相对原子质量进一步了解，为后续化学式及方程式的计算打下基础。
【讲解】展示一些常见元素相对原子质量的表格，再次强调这些数值。然后提出“使用相对原子质量表示原子的质量有何优点？”的问题。
【学生思考】学生们结合之前看到的原子实际质量数据和现在的相对原子质量数据进行对比和思考，得出使用相对原子质量数值更简约，更便于比较和运算的结论。
【讲解】对学生的结论进行肯定和补充，详细解释采用“碳 - 12原子质量的”作为基准，所得的相对原子质量数值在计量原子质量时的优势。并向学生介绍张青莲教授为相对原子质量的测定作出了卓越贡献。中国近代的发展，离不开像张青莲教授一样努力付出的科学家，他们为了祖国奉献了自己的全部力量，他测出的铟元素精确原子量，是国际第一次采用中国测定的原子量数据，让中国科学书品有了国际竞争力，为中国化学的发展做出了巨大贡献。
【问题】展示一些原子的相关数据表格，提出“为什么不同的原子质量不同？从上述表格你能总结出什么规律？”的问题。
【学生思考】学生们观察表格，进行分析和讨论。得出不同原子的质子数、中子数不同，所以质量不同；相对原子质量≈质子数 + 中子数等规律。
【讲解】对学生总结的规律进行点评和强调，进一步解释相对原子质量与质子数、中子数之间的关系。然后让同桌之间相互说一说一些原子的质子数、中子数、核外电子数和相对原子质量的对应关系。同时向学生介绍科学探究中科学计量的作用及重要性。
设计意图
本教学活动的设计意图在于通过认知冲突和科学计量思维的培养，帮助学生建立相对原子质量的概念体系。通过对比原子实际质量（1.993×10 kg等）与相对原子质量的差异，使学生深刻理解科学计量标准化的必要性。在探究过程中，学生经历"数据观察→问题发现→标准认知→规律总结"的完整思维训练，既掌握相对原子质量作为"比值"的本质属性（无单位、以碳-12为基准），又通过元素周期表实践应用培养化学工具使用能力。活动特别注重科学本质教育，通过张青莲教授测定铟原子量的案例，将科学计量与国家科技发展相联系，既揭示"相对原子质量≈质子数+中子数"的微观本质，又培育家国情怀与实证精神。最终通过同桌互述原子构成参数关系的活动，实现从抽象概念到具体应用的转化，为后续化学计算奠定认知基础。
【对应训练1】关于相对原子质量的说法错误的是
A．采用相对原子质量，是因为原子的实际质量太小
B．是某种原子实际质量与氧原子质量的比值
C．原子实际质量越大，其相对原子质量也越大
D．原子的相对原子质量之比等于原子的实际质量之比
【答案】B
【详解】A、一个原子的实际质量非常小，使用起来很不方便，所以采用相对原子质量这种以比值形式表示的量，方便对原子质量进行研究和计算等，该选项说法正确。
B、相对原子质量是以一种碳原子质量的1/12为标准，其他原子的质量跟它相比较所得到的比值。该选项说法错误；
C、相对原子质量是以一种碳原子质量的1/12为标准，其他原子的质量跟它相比较所得到的比。原子实际质量越大，与标准相比得到的比值（相对原子质量）也就越大，该选项说法正确；
D、相对原子质量是以一种碳原子质量的1/12为标准，其他原子的质量跟它相比较所得到的比值。则相对原子质量之比等于原子的实际质量之比，该选项说法正确；
故选B。
第一节 原子
第1课时 原子的结构
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★科学史线
→ 道尔顿实心球模型（1803）
→ 汤姆孙葡萄干模型（1897）
↓ 证据：阴极射线实验
→ 卢瑟福行星模型（1911）
↓ 证据：α粒子散射实验
★ 素养渗透
模型认知：科学家修正模型的思维路径
证据推理：实验数据→模型更新
社会责任：张青莲测定铟原子量的突破
★知识结构
一、原子的构成
原子核：质子（带正电）、中子（不带电）
核外电子（带负电）
质子数 = 核电荷数 = 核外电子数=原子序数
二、相对原子质量
定义：以一个碳-12原子实际质量的1/12为基准
公式：相对原子质量 = 某原子实际质量 /（碳 - 12原子实际质量×1/12）
单位：“1”（一般不写出）
计算方法：相对原子质量 ≈ 质子数 + 中子数
重要性：便于比较和运算
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1.俄罗斯科学家宣布发现了114号超重新元素，其相对原子质量为289，质子数为114。下列说法正确的是
A．114号元素原子的中子数为175
B．114号元素原子的中子数为403
C．114号元素原子的电子数为289
D．114号元素原子的原子核有175个
【答案】A
【详解】A、在原子中，相对原子质量=质子数+中子数，则114号元素原子的中子数为，说法正确，符合题意；
B、由A选项分析可知，114号元素原子的中子数为，说法错误，不符合题意；
C、在原子中，质子数=核外电子数，则114号元素原子的电子数为114，说法错误，不符合题意；
D、1个原子内有1个原子核，则114号元素的1个原子内有1个原子核，说法错误，不符合题意。
故选：A。
2．含氟物质有利于保护牙齿。已知一种氟原子的原子核中质子数为9，中子数为10，相对原子质量为19，下列说法正确的是
A．氟原子的核电荷数为9 B．一个氟原子的质量为
C．氟原子的核外电子数为10 D．氟原子核外电子共带有10个单位的负电荷
【答案】A
【分析】利用原子的质子数=核电荷数=核外电子数求解。
【详解】A、在原子中，原子的质子数等于核电荷数，所以核电荷数为9，故A正确；
B、相对原子质量的单位是“1”，省略不写，故B错误；
C、原子的核外电子数等于质子数，所以核外电子数为9，故C错误；
D、原子的核外电子数等于质子数，每一个电子带一个单位负电荷，故氟原子核外电子共带有9个单位负电荷，故D错误。
故选A。
3．跨学科活动原子结构模型的建立，经过了几代科学家的艰辛努力，直到现在仍在探索中。其中，行星模型的提出标志着原子结构的现代模型的问世，如图是锂原子结构的行星模型，图中原子核内有3个质子、4个中子。下列有关认识正确的是
A．锂原子的核电荷数是4
B．图中带负电的微观粒子是电子
C．原子核是不可分割的实心球体
D．由图可知，锂原子带2个单位负电荷
【答案】B
【详解】A、原子的核电荷数=原子的质子数，则锂原子的核电荷数是3，该选项认识不正确；
B、原子中含有质子、中子和电子，其中质子带正电，中子不带电，电子带负电，则图中带负电的微观粒子是电子，该选项认识正确；
C、原子核是由质子和中子构成，该选项认识不正确；
D、由图可知，锂原子带3个单位的负电荷，该选项认识不正确。
故选B。
本节课通过科学家的自述、实验数据、动手制作模型等多种方式，帮助学生深入理解了原子的结构和相对原子质量的概念。学生表现出了浓厚的兴趣和积极的参与度，但在制作模型时部分学生对原子结构的理解不够深入，需要在后续教学中加强引导和练习。
课堂时间分配基本合理，但可根据学生反馈动态调整实验难度和讲解时间，确保每个环节都能得到充分展开和深入讨论。双螺旋板书设计有效整合了科学史与认知发展路径，通过图形化呈现（圆形原子模型+矩形认知框架）使抽象概念具象化，学生课堂笔记的完整性较往常有显著提升。
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鲁教版化学(新教材)九年级上册
第一节 原子
第1课时 原子的结构
第二单元 认识物质的构成
学习内容导览
计算原子的质量
2
原子的结构
1
明·学习目标
1.了解原子模型的演变过程，能准确描述原子的构成及各微粒之间的关系，理解相对原子质量的概念，初步形成正确的微粒观。
2.通过动手制作原子结构模型，发展“证据推理与模型认知”的核心素养，形成建模思想和宏微结合思想，培养学生的分析推理能力及科学探究素养。
3.通过科学家探索原子结构的历程和张青莲测定相对原子质量的故事，学习科学家勇于质疑开拓创新的精神，养成实事求是的科学态度和勇于探索的实践精神。
引·新课导入
你认为原子是什么样子呢？你能用生活中的物品类比一下吗？
像乒乓球一样
空心的？
像樱桃一样
有核的？
像西瓜一样
有籽的？
引·新课导入
原子的结构
01
一、探究原子的结构
科学家的自述
我通过实验发现原子中存在一种带负电荷的微粒——电子，因为原子不显电性，所以我认为原子是球体，像一个平均分布着正电荷的粒子球，带正电的物质均匀地分布于球体内，带负电的电子一颗一颗地镶嵌在球内各处的一个个同心环上，并在其平衡位置上做微小振动，中和了正电荷，从而使整个原子显中性。
01
我认为，化学元素由不可分的基本微粒原子构成，原子在一切化学变化中是不可再分的最小单位。原子是一个坚实不可再分的实心小球，原子是构成物质的基本粒子。
从科学家的自述中，你能得到哪些信息？
探·知识奥秘
一、探究原子的结构
原子结构发展史
英国物理学家及化学家
道尔顿
18世纪后半期
不可再分的实心
球体
1803年
道尔顿提出原子实心球模型
探·知识奥秘
原子结构发展史
一、探究原子的结构
1904年
汤姆孙提出葡萄干布丁模型
1897年汤姆孙
通过阴极射线管实验发现了电子
原子是可分的
原子本身不带电
原子中肯定还存在带正电的微粒
带负电
探·知识奥秘
一、探究原子的结构
原子结构发展史
探·知识奥秘
你认为汤姆孙提出的原子的结构跟你见过的什么物品类似
汤姆孙葡萄干布丁模型
西瓜模型
科学家的自述
一、探究原子的结构
卢瑟福α粒子轰击金箔实验
1911年
卢瑟福提出行星模型
α粒子是一束带正电的，质量比电子大得多且高速运动的粒子，我用α粒子轰击薄金箔，发现绝大多数的α粒子（带正电）都畅通无阻的穿过，偏转角度很小，大约有1/8000的α粒子会发生大于90°甚至等于150°的大角散射，极少数被反弹回去。依据葡萄干布丁模型，α粒子应当被全部反弹回来，而不是穿“墙”而过。我认为原子的中心有个原子核，于是我提出了原子结构的行星模型，电子像太阳系的行星围绕太阳转那样，围绕着原子核旋转。原子核位于原子内部，体积很小，但是质量很大，带正电荷，就像行星绕太阳这样。
阅读卢瑟福的自述，找出α粒子的特征。
探·知识奥秘
原子结构发展史
一、探究原子的结构
卢瑟福α粒子轰击金箔实验
探·知识奥秘
原子结构发展史
一、探究原子的结构
金原子
α粒子束
带正电的粒子
卢瑟福α粒子轰击金箔实验模拟动画
用α粒子轰击金原子，会发生什么现象？你有何猜想？
探·知识奥秘
原子结构发展史
一、探究原子的结构
金原子
α粒子束
卢瑟福α粒子轰击金箔实验模拟动画
认真观察，α粒子的运动路径发生了怎样的改变？
探·知识奥秘
原子结构发展史
小组讨论：你观察到了什么现象？如何解释？
一、探究原子的结构
少部分α粒子在中间位置发生偏转，说明这部分遇到了带正电的微粒，由于同性相斥发生偏转。
极少数α粒子被金原弹了回去，说明这部分α粒子遇到了位于原子中间质量大、体积小、带正电的微粒
绝大多数α粒子穿过金原子，说明原子内部有较大的空间
探·知识奥秘
原子结构发展史
一、探究原子的结构
从中你能总结出哪些结论？
卢瑟福等人认为，极少数α粒子被反弹回来是因为它们和金原子中某种极为坚硬密实的核发生了“碰撞”。这个核很小、带正电，却集中了原子的大部分质量，称为原子核。从而推测原子是由原子核和核外电子构成的，电子在原子核外“很大”的空间里运动。
归纳总结
探·知识奥秘
原子：由原子核和核外电子构成
原子核：位于原子中心，带正电、质量大、体积小
电子：在核外很大的空间内绕核运动
一、探究原子的结构
原子结构发展史
行星原子模型
原子核的体积非常小，它的体积仅占原子体积的几千亿分之一
虽然原子核体积非常小，却集中了原子大部分的质量。电子质量很小可以忽略不计。
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电子
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电子
中子
质子
原子核
探·知识奥秘
一、探究原子的结构
原子结构发展史
化学思想 模型建构
模型是对研究对象的本质特征、构成要素及其相互关系的一种概括性的描述。化学科学研究中模型的建立和发展需要借助实验事实及相关科学理论的指导。随着新的实验证据和理论的出现，原有模型会被新模型替代。运用模型方法，我们可以概括地描述原子、分子等微观粒子的结构特点和变化规律，进而从微观视角对一些宏观现象作出解释和预测。
交流讨论：
原子的结构跟你课前的猜想是否一致？科学家的猜想跟你的猜想有什么共同点？小组之间分享下你的心得体会。
探·知识奥秘
一、探究原子的结构
思考：原子核能否再分呢？
认真观看原子弹爆炸的视频，
根据视频中的信息，提出你的猜想。
探寻原子构成的规律
探·知识奥秘
一、探究原子的结构
探寻原子构成的规律
1、在原子中有哪些数量关系？
2、所有的原子都有中子吗？
3、你发现了哪些数量关系？
质子数=核电荷数=电子数
氢原子中没有中子
质子数不一定等于中子数，
但质子数与中子数差距不大
探·知识奥秘
一、探究原子的结构
1、原子核是由什么粒子构成的？
这些粒子有什么不同？
质子和中子
质子带正电
且一个质子带一个单位的正电荷
中子不带电
2、原子核所带的电荷从何而来？
来自于质子所带的正电荷，即质子数等于核电荷数
3、原子核和核外电子都带电，为什么整个原子不显电性？
原子核所带的电荷和核外电子所带的电荷电量相等、电性相反
探·知识奥秘
一、探究原子的结构
探寻原子构成的规律
你能归纳总结一下原子的结构及其微粒间的规律吗？
探·知识奥秘
C
1.“原子”一词源自希腊形容词atomos(或atomon)，它的意思是“不可分割、数量无限、大小各异、形状完美、坚固，且无内部间隙；除了自身所处位置的变化，它们本身是不变的，不可再生，也不可摧毁的”。下列有关原子的说法正确的是（ ）
A．分子由原子构成，故分子一定都比原子大
B．原子中一定都含有质子、中子、电子三种粒子
C．原子的质量主要集中在原子核上
D．同种原子只能构成同种分子
析·典型范例
D
2.科学家运用了构建模型的方法探索原子的结构。下列对原子结构模型演变过程的认识，不正确的是（ ）
A．道尔顿认为原子是不可再分的实心球，是构成物质的最小粒子
B．汤姆孙等人在原子中发现了电子，推翻了道尔顿实心球模型
C．卢瑟福等人通过粒子散射实验证明了原子中带正电荷部分的体积很小
D．卢瑟福核式模型是最完善的原子结构模型，不会被替代
析·典型范例
一、探究原子的结构
制作原子结构模型
人类对原子结构的认识，是科学家们不懈追求、不断创新的过程。科学家们基于新的事实和证据，不断提出新的结构模型，深化和发展对原子结构的认识。
1.观察上图，结合你的学习，分析科学家否定前者模型的理由是什么,提出新模型的证据又是什么。
2.请发挥你的想象力和创造力，运用下列物品(也可以自己选择其他材料),小组合作，设计并制作科学家们提出的原子结构模型。
实验物品：不同颜色的太空泥、细铁丝、细线、木牙签、硬纸板、剪刀、固体胶等。
探·知识奥秘
一、探究原子的结构
水银温度计中含有汞，汞是由原子构成。你能否用原子的特征解释为什么量体温时水银温度计的示数会上升？
原子的特征
原子是构成物质的一种微观粒子，金、金刚石、石墨等都是由原子直接构成的。原子具有微观粒子的一般性质，如质量和体积都很小，相互之间有间隔，存在着相互作用，总是在不断地运动等。
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计算原子的质量
02
二、计算原子的质量
相对原子质量
一个碳原子的质量是：0.0000000000000000000000000193kg即1.993×10-26kg
1
一个氧原子的质量是：0.00000000000000000000000002657kg即2.657×10-26kg
2
一个铁原子的质量是：0.00000000000000000000000009288kg即9.288×10-26kg
3
看到这组数据，你有何感想？
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二、计算原子的质量
相对原子质量
虽然所有原子都非常微小，但是它们的质量仍存在差异。例如，1个氧原子的质量为2.657×10 kg,1个铁原子的质量为9.288×10 kg。这么小的数字，书写和运算都很不方便，为此国际上统一采用相对原子质量来计量原子的质量。
以一个碳-12原子①实际质量(1.993×10- kg)的1/12作为基准，计算出其他原子的相对质量，就是这种原子的相对原子质量。
相对原子质量
的概念
探·知识奥秘
二、计算原子的质量
注意：相对原子质量不是原子的真实质量，而是相对原子质量
注意：相对原子质量是一个比值，它的国际单位是一符号是1（单位一般不写出）
小组活动：
请同学们打开元素周期表，观察并记录常见元素的相对原子质量。
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二、计算原子的质量
常用的相对原子质量
思考：使用相对原子质量表示原子的质量有何优点？
计量原子的质量时，采用“碳-12原子质量的1/12”作为基准，所得的相对原子质量数值要比采用“千克”作为基准所得的实际原子质量数值更简约，更便于比较和运算。
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科普│科学人物│张青莲
张青莲（1908年7月31日～2006年12月14日），出生于江苏常熟。我国著名无机化学家、教育家，中国科学院学部委员，北京大学化学与分子工程学院教授，我国近代无机化学科学的奠基人之一。
张青莲教授为相对原子质量的测定作出了卓越贡献。1983年，张青莲教授当选为国际原子量委员会委员。20世纪90年代以来，张青莲教授及其团队系统地测定了铟、铱、锑、铕、铈、铒、锗、锌、镝等十种元素的相对原子质量，数值被国际原子量委员会采用。
1991年，张青莲利用同位素质谱法测得铟元素的原子量为114.818±0.003，精确到0.001，国际上遂第一次采用中国测定的原子量数据作为标准数据。
二、计算原子的质量
中国近代的发展，离不开像张青莲教授一样努力付出的科学家，他们为了祖国奉献了自己的全部力量，他测出的铟元素精确原子量，是国际第一次采用中国测定的原子量数据，让中国科学书品有了国际竞争力，为中国化学的发展做出了巨大贡献。
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二、计算原子的质量
原子名称 质子数 中子数 电子数 相对原子质量
氢 1 0 1 1
氧 8 8 8 16
钠 11 12 11 23
硫 16 16 16 32
铁 26 30 26 56
相对原子质量的规律
为什么不同的原子质量不同？
从上述表格你能总结出什么规律？
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二、计算原子的质量
相对原子质量≈质子数＋中子数
相对原子质量的规律
规律总结
你发现了什么？跟大家一起分享下！
探·知识奥秘
原子种类 质子数 中子数 核外电子数 相对原子质量
钠 11 12
碳 6 6
8 8 16
氢 1
铁 26
1
1
12
8
0
11
23
6
56
26
30
氧
二、计算原子的质量
同桌之间相互说一说，空白处应该填的数字是多少
探·知识奥秘
方法导引
二、计算原子的质量
科学计量
说到计量，其实你一点也不陌生，上学期你有没有称体重、量身高、测量肺活量 那就是在计量你成长发育的阶段性成果呢!然而，计量也不是一件简单的事情，要讲究科学。
一要科学选择计量单位，以使得计量结果易于比较和运算。例如，计量从你家到学校的距离可以用“千米”为单位，而计量恒星之间的距离则要用“光年”为单位。
二要科学选择计量工具，以保证计量结果的精确性。例如，在实验室称取少量的固体试剂时，可以使用托盘天平，其误差不超过0.1g;而称量一辆装满货物的载重车时就要使用地秤，它的称量误差甚至达几十千克!如果你把少量的试剂放到地秤上去称量，其结果可想而知。
探·知识奥秘
二、计算原子的质量
B
1.关于相对原子质量的说法错误的是（ ）
A．采用相对原子质量，是因为原子的实际质量太小
B．是某种原子实际质量与氧原子质量的比值
C．原子实际质量越大，其相对原子质量也越大
D．原子的相对原子质量之比等于原子的实际质量之比
析·典型范例
原子
原子的结构
计算原子的质量
1.原子的质量主要集中在原子核上
2.相对原子质量不是原子的真实质量，而是相对质量
3.相对原子质量≈质子数+中子数
原子核（+）
核外电子（-）
质子（+）：
一个质子带一个单位的正电荷
中子：不带电
质子数=核外电子数=核电荷数=原子序数
理·核心要点
A
1.俄罗斯科学家宣布发现了114号超重新元素，其相对原子质量为289，质子数为114。下列说法正确的是（ ）
A．114号元素原子的中子数为175
B．114号元素原子的中子数为403
C．114号元素原子的电子数为289
D．114号元素原子的原子核有175个
练·技能实战
A
2.含氟物质有利于保护牙齿。已知一种氟原子的原子核中质子数为9，中子数为10，相对原子质量为19，下列说法正确的是（ ）
A．氟原子的核电荷数为9
B．一个氟原子的质量为19g
C．氟原子的核外电子数为10
D．氟原子核外电子共带有10个单位的负电荷
练·技能实战
B
3.跨学科活动原子结构模型的建立，经过了几代科学家的艰辛努力，直到现在仍在探索中。其中，行星模型的提出标志着原子结构的现代模型的问世，如图是锂原子结构的行星模型，图中原子核内有3个质子、4个中子。下列有关认识正确的是（ ）
A．原子核是不可分割的实心球体
B．图中带负电的微观粒子是电子
C．由图可知，锂原子带2个单位负电荷
D．锂原子的质子数是2
练·技能实战
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