核 能
教学目标:
(1)知道放射现象及产生原因,了解放射性元素的应用。
(2)了解核裂变,知道链式反应发生的条件。知道可控链式反应,可和平利用核能,而核反应堆则是实现可控链式反应的技术。
(3)了解核聚变,知道核聚变发生的条件。
教学重点:知道放射现象及产生原因,知道可控链式反应,可和平利用核能。
教学难点:知道链式反应及发生的条件。了解核聚变,知道核聚变发生的条件。
教学过程
一、放射性现象
1896年,法国物理学家贝克勒尔发现铀盐能放出穿透力很强的射线,居里夫妇在1898年发现了比铀放射性更强的镭和钋。但那时原子的结构还没有确切的了解,因此放射线究竟来源于原子的哪一部分无法具体说明。直到卢瑟福提出原子核式结构学说之后人们看到了由于反射线有α粒子,人们想到放射线一定涉及到原子核内部,是原子核内部的一种变化过程而产生的,因此,原子核也是有结构的,是可分的可变的。
1896年,贝可勒耳在研究伦琴发现的X射线与可见光之间的联系时发现,把铀盐放到用黑纸包着的感光片上,即使不用太阳照射,也会使感光片感光出现痕迹,于是发现了铀能放射出新的射线,这种射线比X射线有更强的穿透能力.贝可勒耳的这一发现,开辟了物理学发展的新阶段.1903年,他与比埃尔·居里夫妇一起获得诺贝尔物理学奖.1908年被选为法国科学院院长.?
居里夫妇简介:
1896年,贝可勒耳发现了铀盐的放射性现象,引起这对青年夫妇的极大兴趣,居里夫人决心研究这一不寻常现象的实质.她先检验了当时已知的所有化学元素,发现了钍和钍的化合物也具有放射性.她进一步检验了各种复杂的矿物的放射性,意外地发现沥青铀矿的放射性比纯粹的氧化铀强四倍多.她断定,铀矿石除了铀之外,显然还含有一种放射性更强的元素.?
居里以他作为物理学家的经验,立即意识到这一研究成果的重要性,放下自己正在从事的晶体研究,和居里夫人一起投入到寻找新元素的工作中.不久之后,他们就确定,在铀矿石里不是含有一种,而是含有两种未被发现的元素.1898年7月,他们先把其中一种元素命名为钋,以纪念居里夫人的祖国波兰.没过多久,1898年12月,他们又把另一种元素命名为镭.为了得到纯净的钋和镭,他们进行了艰苦的劳动.在一个破棚子里,日以继夜地工作了四年.自己用铁棍搅拌锅里沸腾的沥青铀矿渣,眼睛和喉咙忍受着锅里冒出的烟气的刺激,经过一次又一次的提炼,才从几吨沥青铀矿渣中得到十分之一克的镭.由于发现放射性,居里夫妇和贝可勒耳共同获得了1903年诺贝尔物理学奖.
1906年,比埃尔·居里因车祸不幸逝世,年仅47岁.
比埃尔·居里去世后,居里夫人忍受着巨大的悲痛,接任了她丈夫在巴黎大学的物理学教授职位,成为该校第一位女教授.她继续放射性的研究工作.1910年,她和法国化学家德别爱尔诺一起分析出纯镭元素,确定了镭的原子量和在元素周期表中的位置.她还测出了氡和其他一些放射性元素的半衰期,整理出放射性元素衰变的系统关系.由于这些重大成就,又荣获1911年诺贝尔化学奖,成为历史上仅有的两次获得诺贝尔奖的科学家.
居里夫妇亲自体验了镭的生理效应,他们曾不止一次地被镭射线烫伤.他们与医生一起研究将镭用于治疗癌症,开创了放射性疗法.第一次世界大战期间,她为了自己的祖国波兰和第二祖国法国,参加了战地卫生服务工作,组织X光汽车和X光照相室为伤兵服务,还用镭来治疗伤兵,起了很大的作用.
大战结束后,居里夫人回到巴黎她创建的镭学研究所,继续自己的研究工作并培养青年学者.晚年完成了钋和锕的提炼.居里夫人在无任何防护设施的情况下从事了35年的镭元素研究,加上大战期间四年建立X射线室的工作,射线严重地损害了她的健康,引起她严重贫血.1934年5月她不得不离开自己心爱的实验室,并于1934年7月4日与世长辞.
居里夫妇一生澹泊、谦虚,不喜欢世俗的恭维与赞扬,不关心个人的名利和地位.在发现镭和提炼成功以后,他们不请求专利,也不保留任何权利.他们认为,镭是一种元素,应该属于全人类.他们向全世界公开他们的提镭方法.对他们花费十几年制备出来的、约值十万美元的一克多镭,全部交给了镭学研究所,不取分文.对美国妇女界赠献给她的一克镭,也不据为私有,一半给了法国镭学研究所,一半给了华沙的镭学研究所.在将镭用于治疗癌症时,他们本可以一夜之间成为百万富翁,但是他们商定,不要他们的发明带来的一切物质利益.他们辛勤劳动的目的,是为人类从新发现中获得幸福.
1896年春末,卢瑟福接受卡文迪许实验室主任J.J.汤姆生的建议,把研究方向转到放射性上.1897年卢瑟福发现,铀射线由两种成分组成,一种是易被吸收的射线,他称之为α射线;另一种是穿透性强的射线,他称之为β射线.同时他还根据实验预言,可能存在一种穿透能力更强的射线,这就是后来发现的并由他命名的γ射线.
卢瑟福1898年在卡文迪许实验室研究生毕业后,到加拿大的麦吉尔大学任物理学教授.除教学之外,他继续研究放射性.与来自英国的青年化学家F.索迪合作,于1902年首先发现了放射性元素的半衰期,提出放射性是元素自发衰变现象,指出放射性和光谱实验表明,原子有一个很复杂的结构.1903年5月,他和索迪根据α射线和β射线在电场和磁场中的偏转度,辨别出它们分别由带正、负电的粒子构成.指出放射性元素的原子衰变时释放荷电粒子而变成性质不同的新元素,列出了早期的镭、钍、铀的衰变图谱,确认α射线的能量占放射性元素辐射能量的99%以上,为他们后来以α射线作为研究原子结构的炮弹提供了根据.1905年他应用放射性元素的含量及其半衰期,计算出太阳的寿命约为50亿年,开创了用放射性元素半衰期计算矿石、古物和天体年纪的先河.
卢瑟福在放射性研究上取得的一系列重大成果,使他扬名于世.1907年他谢绝了一些著名大学的高薪聘请,而出任英国曼彻斯特大学的物理学教授,因为该校有设备先进的实验室和优越的科研条件.卢瑟福对?α、β、γ?射线作了大量的研究.1908年,他测算出β射线的电荷.1913年,他提出α粒子的带电量为2e,原子量为3.84,认为α粒子失去电荷后应变成氦原子.1913~1914年,他与人合作,测定γ射线的性质和波长,确认γ射线是一种比X射线频率更高的电磁辐射.
二、核裂变
1、核裂变:较重的原子核分裂成两个中等质量的原子核同时释放出能量的过程。
2、链式反应:速度慢的中子使铀核发生裂变,同时又放出两个慢中子,它们又去轰击另外的铀核,于是雪崩式的核裂变就瞬间发生了,我们称它为链式反应。
链式反应的条件:慢中子轰击较重的原子核。
3、反应堆是利用可控链式反应的技术。第一座铀的链式反应堆是在意大利物理学家费米领导下于1942年12月在美国芝加哥大学体育场建成的。从此人类进入了核能时代。
4、原子弹:让核能从原子核中一下子全跑出来。
三、核聚变
核聚变:两个较轻的原子核,在超高温和超高压的条件下,聚合成一个较重的原子核,同时释放出核能的过程称为核聚变。
核聚变的条件:超高温超高压。
主要发生在何处:发生在太阳和其他恒星内。
总结:(板书)
1、放射性:能自发放出射线的性质称为放射性。
2、放射线是来自放射性元素原子核的内部,实质是一种原子核自发的转变为另一种原子核的过程。
3、卢瑟福在实验中发现铀元素能放出三种射线,α射线、β射线、γ射线。
α射线:氦核(He)
β射线:电子
γ射线:光子 (能量)
4、γ射线的防止和利用:具有很强的穿透能力,杀伤生物细胞,危害环境——“看不见的杀手”。现在利用γ刀技术做一般的外科手术无法处理的癌组织切除。
5、核能:原子核发生变化时从核内释放出的能量就是核能。
6、自然现象中原子核释放出的核能不能作为一种能源被人类大规模利用,因为释放核能速度太慢。
四、阅读STS:
1942年美国建立了世界第一个可控核裂变反应堆,揭开了人类了利用原子能的新篇章。1954年(原)苏联建成了世界第一个5000千瓦的核发电站,显示了和平利用原子能的前景。现在世界上已有40多个国家和地区建成了核电站,400 多座核电站投入商业性运行。到1990年,世界核电站总发电量已占总发电量的15%以上。法国核电量已占全国总电量的75%,居世界首位,比利时达67%,美国是核电量最多的国家,核电量占全国总电量的16%,日本已达27%并计划是1995年达到35%,到本世纪末我国核电将达到1000万千瓦。
我国能源资源分布很不平衡,水利资源的70%分布在西南地区,煤炭60%分布在华北地区,集中在内蒙、山西等地。而人口集中、工业发达的华南、华东和东北的辽宁省,能源贮量只占16%,能源严重缺乏。我国的核电战略首先从能源缺乏的地区开始,自行设计建成的浙江秦山核电站已于1990年投入运行。全套技术和设备都从法国引进的。广东大亚湾核电站也于1994年2月1日正式投入商业运行,21世纪核能源世界现有的核电站无例外地采用裂变反应堆。进入21世纪不仅核电站,就是工业用热或民用用热也将用小型堆和微型堆,现在很多国家(包括我国)已有这种堆型的商品。例如我国孙汉城等科学家就论证过辽河油田采油用热就适合用小型堆。
地球的煤炭预计可维持约200年,天然气只能维持50年,石油也只能维持70年。已探明的天然铀蕴藏量至少有460万吨,可供使用200年,真正取之不尽的核能源材料是氘,在海水中约有1/6000的含量,估计可供人类使用100-200亿年(这相当于现在的宇宙年龄;大于太阳还剩下的一半寿命即50-60亿年)。可预料,21世纪上半叶裂变核能利用将有迅速发展;而下半叶将出现实用的可控聚变反应堆并以此为主要能源。
五、巩固练习:思考与练习1、2、3、4银 河 系
教学目标:
1、知道银河系的构成、形状、大小和数量级和太阳系在其中的位置和运动。
2、知道河外星系 , 认识恒星的巨大和宇宙空间的无限。
教学过程:
一、引入新课:
我们学习了太阳系的组成,你知道太阳系在宇宙中的位置吗?你知道银河系的形状和大小吗?
二、观看VCD宇宙与人类 —— 银河系
(学生阅读教科书银河系)
三、教师讲解:
星系:宇宙中由一大群运动着的恒星、大量的气体和尘埃组成的物质系统称为星系。
银河系:银河系,地球和太阳所在的恒星系统。它是一个普通的星系,因其投影在天球上的乳白亮带——银河而得名。
银河系的构成:是一个庞大的漩涡状星系,它包容了约1500亿颗恒星和无数弥漫的气体、尘埃物质。其中90%是恒星,10%是由气体和尘埃组成的星际物质。银河系整体作自转.
银河系的形状、大小:。银河系呈盘状,银河系像一个中间凸起的铁饼.银河系的直径约十万光年,中心厚度约为1万光年。
银河系的年龄:长达成100亿年。
太阳系在银河系中的位置和运动:太阳就位于银河系的一条旋臂中,像一个旋转着的巨大“飞盘”,银河系里的天体都在绕中心高速运动。太阳处在距银河系中心约2.6万光年,以每秒250米的速度绕着银心转动,绕一周要两亿五千万年。
河外星系:银河系之外的星系,是物状星云。
星系群:以银河系为中心,在方圆三百万光年之间有四十个与银河系一样的星系,就构成了星系群。
宇宙的产生:按大爆炸宇宙学假说,银河系是由1010年前的大爆炸出现的引力不稳定而逐步形成的。近年还从恒星的形成和演化、元素丰度的变迁、银核的活动及其在演化中的地位等角度去探讨银河系的整体演化过程。
四、巩固练习
完成课本P31概念图(空间的阶梯);P31思考与练习1题2题地球 太阳系(3课时)
教学重点及难点:
通过太阳系的缩小模型和九大行星的概貌,进一步认识太阳系。太阳和各行星的相对大小,及它们离日距离的数量级,将原子模型与太阳系模型类比,从而对宏观、微观世界的联系和统一性有一初步体会,了解太阳能来自核聚变。
教学过程:
第一课时
一、阅读教材第23页第一段,引入太阳系。
1、介绍太阳系的位置:太阳系在银河系中只是极小的微小的一部分,太阳也只是恒星家族中的一位普通成员,它不是宇宙的中心,也不是银河系的中心,它正率领着整个太阳系围绕着银河系的中心旋转。
2、介绍太阳系的组成:以太阳为中心,九颗行星几乎在同一平面上绕太阳旋转。
二、对照学习活动卡第21页九大行星状况资料,思考和讨论学习活动卡上的1、2、3、4道练习题。
训练学生分析、归纳和使用有关信息的能力。
三、阅读教材第23页地球和月球(可请学生讲解有关地球和月球的资料)
1、 地球:
地球是太阳系九大行星之一,按离太阳由近及远的次序为第三颗。它有一个天然卫星---月球。地球是太阳系中一颗普通的行星,但它在许多方面却都是独一无二的。譬如,它是太阳系中唯一一颗表面大部分被水覆盖的行星,也是目前所知唯一一颗有生命存在的星球。它的大气圈里有氧气,它的地质活动的激烈程度在九大行星中也是首屈一指的。
形成原始地球的物质主要是氢和氦,它们约占总质量的98%。此外,还有固体尘埃和太阳早期收缩演化阶段抛出的物质。在地球的形成过程中,由于物质的分化作用,不断有轻物质随氢和氦等挥发性物质分离出来,并被太阳光压和太阳抛出的物质带到太阳系的外部,因此,只有重物质或土物质凝聚起来逐渐形成了原始的地球,并演化为今天的地球。
当太阳光照在地球上时,在太空中我们看到一个蔚蓝色的球体。距太阳大约有 150000000 公里。地球每 365.256 天绕太阳运行一圈,每 23.9345 小时自转一圈。它的直径为5000公里,只比金星大了一百多公里。人们梦想能在太空中旅行,能欣赏宇宙的奇观。而从某种意义上说,我们都是太空旅行者。我们的宇宙飞船是地球,飞行速度是每小时 108000 公里。
地球内部可分为地壳、地幔和地核三大部分。地壳厚约30km,地幔厚约2840km,地核厚约3500km。每一部分又可细分。地核可分为外部液态地核和内部固态地核,地幔可分为上地幔和下地幔,地壳则可分为海洋地壳和大陆地壳。
2、月球
地球只有一个天然卫星——月球。有人认为小行星 3753 (1986 TO) 是地球的另一个卫星,但事实上尽管它与地球的轨道有很复杂的关系,但还不能称之为卫星,最多只能叫它地球的“伙伴”。由于月球的内部构造已经固化,它的地质活动非常不活跃。
关于月球的幻想和神话自从人类有历史起就一直延绵不绝。但一直到现代,月球的成因仍然是个谜。有人认为它是与地球从同一块星际物质中形成的,而有的人认为它是地球在遭到另一不明大天体撞击后产生的碎片重新聚合形成的。但不管怎么说,月球毕竟是离我们最近的天体。它对人类有着不可取代的意义。
四、布置作业:教材25页思考与练习2。
第二课时
一、完成学习活动卡第22页的测量 记录 数据处理
二、阅读教材第24、25页太阳 行星(可请学生讲解有关太阳的一些信息)
1、太阳概况
是巨大炽热的气体球
直径:139万千米
质量:1.989×1030 千克年龄:约46亿年
太阳的形成:太阳是银河系中一颗普通的恒星。根据恒星演化理论,太阳与其他大多数恒星一样,是从一团星际气体云中诞成的。这团气体云存在于约四十六亿年前,位于银河系的盘状结构中,离中心约25亿亿公里。其体积约为现在太阳的500万倍,主要成份是氢分子。这就是“太阳星云”。经历四十多万年的收缩凝聚,星云中心诞生了一颗恒星,它就是太阳。
太阳的结构: 组成太阳的物质大多是些普通的气体,其中氢约占71%, 氦约占27%, 其它元素占2%。太阳内部从里到外,由产能核心区、辐射区和对流区三个层次组成。光热的能源——氢聚变为氦的热核反应,就在产能核心区中进行,能量通过辐射、对流等方式传到太阳表层,最后主要表现为从太阳表层发出的太阳辐射。太阳表层习惯称谓为“太阳大气”,由里向外,它又分为光球、色球和日冕三层。
光球只是太阳表面极薄的一层,厚度只有500公里,太阳的直径就是根据这个圆面定出来的。光球的平均温度约为6000摄氏度,太阳的光辉基本上是从这里发射出来的。正是这层很薄的气层,挡住了人们的视线,使人们难以看清太阳内部的奥秘。
色球是太阳大气的中间层,平均厚度为2000公里,它的密度比光球还要稀薄,几乎是完全透明的,色球的温度高达几千至几万度,但色球发出的光只有光球层的几千分之一,平时我们无法直接看到它,只有在日全食时或用色球望远镜观测才能看到。当发生日全食,即太阳光球被月球完全遮掩时,在暗黑月轮的边缘可以看到一钩纤细如眉的红光,这就是太阳色球的光辉。
日冕是太阳大气的最外层,厚度达几百万公里以上。这层的大气更为稀薄,大约只有地球地面大气的一万亿分之一。日冕发光比色球还要微弱得多,我们平时用肉眼根本看不到它。只有当日全食发生时,才能在暗黑月轮的四周看到大范围延伸的银色光辉,这就是日冕层。
日冕温度极高,有100摄氏度。在这样的高温下,氢、氦等原子早已被电离成带正电的质子、氦原子核和带负电的自由电子等。这些带电粒子的运动速度极快,以致不断有带电的自由粒子挣脱太阳引力的束缚而奔向太阳系空间。如此形成的带电粒子流,人们称为“太阳风”。
日冕层的形状和大小与太阳黑子活动有密切的关系。在太阳黑子活动剧烈的年份,日冕呈圆形,而且伸展得很员;在太阳黑子活动微弱的年份,日冕呈扁长形。
在色球上还能够看到许多腾起的火焰,这就是天文上所谓的“日珥”。日珥是迅速变化着的活动现象,一次完成的日珥过程一般为几十分钟。同时,日珥的形状也可说是千姿百态,有的如浮云如雾,有时好似一弯拱桥,也有的酷似团团草从,真是不胜枚举。
太阳黑子实际上是太阳表面一种炽热气体的巨大旋涡。亮度低于周围的光球,看上去像一些深暗色的斑点。
太阳也在自转,它的自转周期在日面赤道带约为25天,愈近两极愈长,在两极区约为35天。
太阳内部的这种核聚变反应有没有终结的一天?
太阳通过热核聚变,靠燃烧集中于它核心处的大量氢气而发光,平均每秒钟要消耗掉600万吨氢气。就这样再燃烧50亿年以后,太阳将耗尽它的氢气储备,然后核区收缩,核反应将扩展发生到外部,那时它的温度可高达1亿多度,导致氦聚变的发生。以后太阳会极度膨胀,进入所谓"红巨星"阶段,它的光亮度将增至如今的100倍,并把靠它最近的行星如水星、金星吞噬掉,地球也会被"烤焦",生命将无法继续生存。随着时间的推移,太阳会越来越快地耗尽它的全部核能燃料,步入风烛残年,随之塌缩成一颗黯淡的白矮星。在这种白矮星上,一块火柴盒大小的物质就可达1吨左右。白矮星没有核反应,它是恒星核反应结束以后留下的残骸,依靠收缩自己的体积来继续辐射出微弱的能量,最后,太阳将成为一个无光无热的"褐矮星",消逝在茫茫的宇宙深处,结束它辉煌而平凡的一生。 当太阳消亡之时,地球早已经不复存在,那么人类怎么办呢?其实这完全不必担心。人类的文明史不过才5000年左右,科学技术水平已经发达到了现在这个地步。50亿年是5000年的100万倍,谁能想象那时的人类科学技术水平会发展到何种程度呢?也许到那时,进化了的人类通过星际航行,业已在遥远的银河系的另一处建起了自己美好的新家园。谁又能说这是不可能的事呢?
三、布置作业:教材25页思考与练习1
第三课时
一、太阳系九大行星:
太阳系是四十六亿年前伴随着太阳的形成而形成的。太阳星云由于自身引力的作用而逐渐凝聚,渐渐形成了一个由多个天体按一定规律排列组成的天体系统。太阳系的成员包括一颗恒星、九大行星、至少六十三颗卫星、约一百万颗小行星、无数的彗星和星际物质等。太阳系九大行星,从下到上分别是水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星和冥王星。教课书25页为太阳系九大行星与太阳的大小比较图。
在太阳光照射下,能看到九颗行星几乎在同一平面上绕太阳旋转,其中最大的是木星,最奇特的是土星,最美丽的是地球。离太阳近的四颗行星——水星、金星、地球和火星,称为类地行星;木星、土星称巨行星;天王星、海王星和冥王星称为远日行星。光从太阳传到地球大约需要分钟,传到冥王星大约要5.5个小时。冥王星的轨道并非太阳系的边缘,在这之外,还存在大量气体、尘埃等物质,太阳系的半径可达3.4光年。
二、可适当请学生介绍各行星的特点。
三、完成学习活动卡第23、24、25页的练习。
四、作业:学生阅读教材25页STS
学生完成巩固练习
板书:
一、太阳系
1、太阳是恒星
2、以太阳为中心,九颗行星绕着太阳旋转,卫星绕行星旋转。
二、地球和月球
1、地球的特点:表面状况有水,大气中有氧气,平均温度为22摄氏度,自转周期为23小时56分,有四季节的变化,昼夜的交替。
2、地球的卫星——月球
三、太阳
1、太阳通过核聚变产生能量。
2、太阳的内部有三部分组成:核心区、辐射层、对流层。
3、太阳的内部各部分的作用:核心(约18万公里)发生氢核聚变,氢转变为氦,释放核能;辐射层(约38万公里)、对流层(约14万公里),将核心能量传到太阳表面的光球层(可见表面)和色球层。
4、太阳大气可分成三层:光球层、色球层和日冕层。
5、光球层、色球层和日冕层的概况。
四、行星
1、 九大行星分成三类:类地行星(水星、金星、地球和火星)、巨行星(木星、土星)、远日行星(天王星、海王星和冥王星)。
2、 九大行星的特点。原子模型
能力目标:
培养学生的观察能力和设疑、解疑、探求规律的分析推理能力;启迪科学精神与创新意识;以学科教学为载体,渗透研究性学习的内容和方法。
德育目标:
进行科学态度、科学方法和辩证唯物主义教育,感悟物理学研究中理论与实践的辩证关系。
教学目标:
1、初步了解“模型”在认识微观世界结构中的意义,知道原子模型的建立过程。
2、了解原子的行星模型和原子核的组成。初步了解数量级的意义和能用数量级表示原子和原子核的大小。
教学重点:
1、了解原子模型的建立过程 ;
2、原子的组成及原子大小的数量级。
教学难点:
1、从宏观探测的结果怎样构建正确的原子微观图景。
2、初步了解数量级在研究物质世界中的意义。
教学方法:
游戏、探究、讨论、阅读、讲解。
教学过程:
1、先让学生做活动卡上的黑盒子游戏。黑盒子中放橡皮、砂子、铁钉、水等。活动时要让学生记录下猜测、判断的依据,如听觉、手感、磁性等,相互交流讨论。
2、阅读原子及原子模型部分,让学生讨论游戏与物理学家建立“模型”有什么相似之处,明确模型的意义。
一、原子结构的发现过程:我国古代大思想家庄子就提出了物质无限可分的哲理。
公元前五世纪,希腊哲学家德谟克利特提出物质是不连续的,分到最后是一些不可再分的颗粒,这种构成物质的颗粒称为原子。古希腊文的意思是“不可再分的颗粒”。
1、电子的发现:介绍1897年汤姆逊通过阴极射线实验发现电子。
2、电子发现的意义:电子的发现揭开了研究原子结构的序幕。打破了原子不可再分的信念,揭示了原子具有复杂的结构,是人类对物质结构认识的一次飞跃,开创了探索原子结构奥秘的新时代。
电子带负电,原子呈中性,原子应由带负电的电子和带正电的物质组成。带负电的电子和带正电的物质怎样构成原子呢?电子的质量很小,那么原子的质量绝大部分集中在哪里呢?这些问题能再次激发学生的探索欲望,引出原子构成的模型问题。
3、汤姆逊的原子模型:原子是一个球体,是不带电的(电中性的)。因此,汤姆逊设想原子中必定有等量的正电荷存在,而正电荷像液体一样均匀地分布在原子里,电子则“浸”在其中,这一模型被人们称为“葡萄干蛋糕模型”
卢瑟福实验:α粒子散射实验
实验现象:α粒子穿过金箔后散射的实验情况,绝大多数粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进,少数粒子却发生了较大的偏转,并且有极少数粒子偏转角超过90度有的甚至被弹回。
结果分析:1、电子不能使α粒子发生大角度散射;2、α粒子大角度散射现象说明汤姆逊的原子模型不符合原子结构的实际情况;3、大角度散射说明原子中有质量很大的粒子存在;4、原子中大部分是空的。α粒子散射实验的结果是从宏观上探测的间接的结果,如何通过结果分析帮助学生在头脑中正确构建原子结构的微观图景,是教学处理中不容忽视的重要环节。这一过程类似科学研究的方式,是学生主动地获取知识、应用知识、解决问题的学习活动。这一过程能充分调动学生的参与意识、培养学生的探索精神、启迪学生的思维,学生能很自然地形成和掌握知识。
4、行星模型:汤姆逊的学生英国物理学家卢瑟福在α粒子的散射实验中发现,原子中全部正电荷和绝大部分质量都集中在原子内一个极小的空间区域,称为原子核。他设想电子像行星一样在核外绕核旋转,这一模型被称为“行星模型”。并通过实验提出了原子的核式结构学说。
二、电子云模型:原子核内除了带正电的质子外还有一种质量与质子相同、不带电的粒子称为“中子”,电子形成电子云绕核高速旋转。
三、原子模型:原子核是由带正电的质子和不带电的中子组成的,质子和中子统称为核子。原子是由原子核和核外绕核高速旋转的带负电的电子所组成的。
四、原子、原子核大小的估计:大部分原子的大小为10-10米左右 ,原子核的大小在10-14~10-15米左右,原子核的半径只相当于原子半径的万分之一,体积只相当于原子体积的亿分之一。为了使学生对原子核的大小有一印象,可以打一个形象的比喻:如果整个原子相当于一个半径为100米的大球,则原子核就是位于大球中心、半径为1毫米~10毫米的一个小球。原子核和原子的半径之比约为1:104~1:105。
五、我国数学家刘徽:提出了“一尺之槌,日取其半,万世不竭… …”
目前已证实了组成某些基本粒子的最小单元——“夸克”的存在。
作业:完成学习活动卡。并阅读STS纳米世界。
板书设计:原子模型
一、原子结构的发现过程:
1、电子的发现
2、汤姆逊的原子模型
3、原子核的发现
4、行星模型
二、原子模型
三、原子、原子核大小的估计