7.3 探索更小的微粒 教案
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上课时间： 年 月 日 第 周 星期
第 章（单元） 第 节（课） 总第 课时
课题
§7.3 探索更小的微粒
课型
新授课
教
学
目
标
通过对人类探究物质微观世界历程的了解，知道分子是由原子构成的，原子是由原子核和电子构成的，原子核是由质子和中子构成的，质子和中子是由夸克构成的。
运用建立模型的方法探究微观世界，了解卢瑟福发现的原子核式结构；运用类比的方法，将原子核式结构和太阳系行星模型相类比，从而对原子结构有感性的认识。
了解质子带正电，中子不带电，电子带负电。
对物质世界从微观到宏观的尺度有大致数量级的概念。
通过对微观粒子的了解，知道自然界还有许多未知的领域需要人类不断去探索研究，感知微观世界的丰富，体会人类在揭示微观世界奥秘方面所取得的重要成就。
重
点
知道分子是由原子组成的，原子是由原子核和电子组成的，原子核是由质子和中子组成的，质子和中子是由夸克组成的。
难点
了解原子的核式结构模型；了解质子带正电，中子不带电，电子带负电。
课前
准备
多媒体课件、核式结构模型（3D打印）、行星轨道运动动画等
教 学 内 容 及 教 师 指 导 过 程
备注
教 学 过 程
一、创设情境，导入新课。
师：相信同学们都在电视节目中看过台球比赛。运动选手击出球的角度和力度都会使球运动往不同的方向。科学家就利用类似的方法探索微观粒子的组成。今天，就让我们紧跟科学家的步伐，共同探索更小的微粒。
自主探究，建构模型。
师：我在课前分给每个小组不同任务，在互联网上查找资料。我会请小组代表上来介绍你们组找到的历史人物和他们发现微观粒子的历史故事。
（一）电子的发现
师：微观世界是许多科学家经历了漫长的时间探索出的美妙世界。这个故事还要从电子的发现说起。
请第一小组同学上台展示。
（例：19世纪末，电学兴起，这提供了破坏原子的方法。在低压气体下放电，原子被分为带电的两部分。1897年，美国的汤姆生在研究该两部分电荷时，发现其一带负电（称为电子），而另一个较重的部分则带正电。）
教师总结：电子存在的这一事实说明原子不再是不可分割的。
师：那带负电的电子和带正电的那部分在整个原子中是怎样分布的呢？
（二）原子的核式结构模型
我们虽然看不见这个小颗粒，但是可以通过模型来认识这些微粒的性质。其实科学家以前也就是用了这样的方法，所以在最初，对于原子内部的结构模型有了很多种猜想。比较典型有1904年，发现电子的汤姆生提出了“枣糕”模型。（葡萄干吐司面包）
有位科学家提出了与之不同的模型，请第二小组代表给大家介绍一下科学家的名字，以及提出该模型的经过。
（例：1911年卢瑟福（英国物理学家，是20世纪最伟大的实验物理学家之一，在放射性核原子结构等方面，都作出了重要的贡献）做了著名的α粒子散射实验，实验的目的是想证实汤姆生原子模型的正确性，实验结果却成了否定汤姆生原子模型的有力证据。在此基础上，卢瑟福提出了原子核式结构模型。）
卢瑟福的α粒子散射实验原理就似于我们已经认识的台球。他用一束高速运动的带正电的α粒子轰击很薄的金箔。发现，只有少数的粒子路径发生改变，且极少数粒子被反弹回来。由此，提出了核式结构模型。
展示3D打印的原子核式结构模型，介绍原子核和核外电子。
提问：观察这个模型，它与你知道的什么相类似？他们的相似之处在哪里？
生答：行星绕日（太阳系行星模型）。他们的共同点在于：电子和行星都是绕着一个中心旋转。
（三）摩擦起电的解释
师：刚才我们认识了原子核式结构模型，知道了原子的构成。那你能不能用所学知识，来解释一下摩擦起电呢？请阅读“读一读”，回答：摩擦起电是否产生了电荷？
生答：摩擦起电并不是产生了电荷，而只是将电子由一个物体转移到另一个物体。（观看动画）
（四）原子核的探索
师：位于原子中心的原子核他又能不能再分呢？请第三组同学汇报质子的发现。
（卢瑟福在做α粒子散射实验时，在原子核中打出了带正电荷的粒子，并命名为质子。）
师：现在我们知道了原子核也是可以再分的。那是不是原子核只能分成质子呢？
在这其中还有一个小故事，卢瑟福是查德威克的研究生导师，有一次卢瑟福在演讲中预言说原子核中还存在一种不带电的微粒，当时查德威克正好在下面听，这样的语言引起了他的重视。遗憾的是居里夫妇没能听到这场精彩的演讲，所以在一次研究中偶然发现一种穿透力很强的射线，当时他们也无法正确解释，认为是一种已知的粒子。查德威克在读了居里夫妇的这篇论文后立即重复他们的实验，最终得出这种可以很容易就穿透2cm的铅板的射线就是中子流。至此，查德威克发现了中子。
师：那么质子和中子能不能在分下去呢？请第四小组代表做汇报。
（1964年，盖尔曼提出了夸克猜想）
师：当时，盖尔曼提出了这个猜想，大家为了验证猜想的正确性，想了很多办法。科学家受到卢瑟福的启发，将带电粒子加速，来获得巨大的能量。以此当炮弹来轰击粒子。加速带电粒子的装置就是加速器，它是我们探索微小粒子的有力武器。
（五）微粒的大小
师：大家把课本翻到32页，我们来了解一下各种微粒的大小尺寸。观察这一张图，你发现了什么？
总结：（引导学生把结论说出来一般学生会认为电子比质子、中子大，在这里总结不仅可以使学生学会看图总结，也可以纠正学生在前面学习知识时的错误概念。）
1、一般分子比原子大，但有的原子比分子大。
2、原子与原子核直径大小比值约为，所以，如果原子是一个乒乓球，原子核就只有针尖般大小。
3、电子比质子和中子小，质子和中子一样大。
师：我们学习的微小粒子中，哪些可以被加速器加速？
三、课堂巩固，总结升华
1、通过本节课的学习，你能不能用所学的微小粒子填空？
原子由原子核和核外电子组成，原子核由质子和中子组成，质子和中子由夸克组成。
2、我们学习的微小粒子中，哪些可以被加速器加速？
质子带正电，中子不带电，电子带负电。
四、布置作业：
1、导学案【课后巩固】；
2、有兴趣的同学可以阅读下列书目：
《走向微观世界——从汤姆逊到盖尔曼》，杨建邺，武汉出版社，2000年4月；
《从原子到夸克》，郁忠强，福建教育出版社，1997年。
板
书
设
计
7.3探索更小的微粒
教
学
反
思
第 章（单元） 第 节（课） 总第 课时
课题
§7.3 探索更小的微粒
课型
新授课
教
学
目
标
通过对人类探究物质微观世界历程的了解，知道分子是由原子构成的，原子是由原子核和电子构成的，原子核是由质子和中子构成的，质子和中子是由夸克构成的。
运用建立模型的方法探究微观世界，了解卢瑟福发现的原子核式结构；运用类比的方法，将原子核式结构和太阳系行星模型相类比，从而对原子结构有感性的认识。
了解质子带正电，中子不带电，电子带负电。
对物质世界从微观到宏观的尺度有大致数量级的概念。
通过对微观粒子的了解，知道自然界还有许多未知的领域需要人类不断去探索研究，感知微观世界的丰富，体会人类在揭示微观世界奥秘方面所取得的重要成就。
重
点
知道分子是由原子组成的，原子是由原子核和电子组成的，原子核是由质子和中子组成的，质子和中子是由夸克组成的。
难点
了解原子的核式结构模型；了解质子带正电，中子不带电，电子带负电。
课前
准备
多媒体课件、核式结构模型（3D打印）、行星轨道运动动画等
教 学 内 容 及 教 师 指 导 过 程
备注
教 学 过 程
一、创设情境，导入新课。
师：相信同学们都在电视节目中看过台球比赛。运动选手击出球的角度和力度都会使球运动往不同的方向。科学家就利用类似的方法探索微观粒子的组成。今天，就让我们紧跟科学家的步伐，共同探索更小的微粒。
自主探究，建构模型。
师：我在课前分给每个小组不同任务，在互联网上查找资料。我会请小组代表上来介绍你们组找到的历史人物和他们发现微观粒子的历史故事。
（一）电子的发现
师：微观世界是许多科学家经历了漫长的时间探索出的美妙世界。这个故事还要从电子的发现说起。
请第一小组同学上台展示。
（例：19世纪末，电学兴起，这提供了破坏原子的方法。在低压气体下放电，原子被分为带电的两部分。1897年，美国的汤姆生在研究该两部分电荷时，发现其一带负电（称为电子），而另一个较重的部分则带正电。）
教师总结：电子存在的这一事实说明原子不再是不可分割的。
师：那带负电的电子和带正电的那部分在整个原子中是怎样分布的呢？
（二）原子的核式结构模型
我们虽然看不见这个小颗粒，但是可以通过模型来认识这些微粒的性质。其实科学家以前也就是用了这样的方法，所以在最初，对于原子内部的结构模型有了很多种猜想。比较典型有1904年，发现电子的汤姆生提出了“枣糕”模型。（葡萄干吐司面包）
有位科学家提出了与之不同的模型，请第二小组代表给大家介绍一下科学家的名字，以及提出该模型的经过。
（例：1911年卢瑟福（英国物理学家，是20世纪最伟大的实验物理学家之一，在放射性核原子结构等方面，都作出了重要的贡献）做了著名的α粒子散射实验，实验的目的是想证实汤姆生原子模型的正确性，实验结果却成了否定汤姆生原子模型的有力证据。在此基础上，卢瑟福提出了原子核式结构模型。）
卢瑟福的α粒子散射实验原理就似于我们已经认识的台球。他用一束高速运动的带正电的α粒子轰击很薄的金箔。发现，只有少数的粒子路径发生改变，且极少数粒子被反弹回来。由此，提出了核式结构模型。
展示3D打印的原子核式结构模型，介绍原子核和核外电子。
提问：观察这个模型，它与你知道的什么相类似？他们的相似之处在哪里？
生答：行星绕日（太阳系行星模型）。他们的共同点在于：电子和行星都是绕着一个中心旋转。
（三）摩擦起电的解释
师：刚才我们认识了原子核式结构模型，知道了原子的构成。那你能不能用所学知识，来解释一下摩擦起电呢？请阅读“读一读”，回答：摩擦起电是否产生了电荷？
生答：摩擦起电并不是产生了电荷，而只是将电子由一个物体转移到另一个物体。（观看动画）
（四）原子核的探索
师：位于原子中心的原子核他又能不能再分呢？请第三组同学汇报质子的发现。
（卢瑟福在做α粒子散射实验时，在原子核中打出了带正电荷的粒子，并命名为质子。）
师：现在我们知道了原子核也是可以再分的。那是不是原子核只能分成质子呢？
在这其中还有一个小故事，卢瑟福是查德威克的研究生导师，有一次卢瑟福在演讲中预言说原子核中还存在一种不带电的微粒，当时查德威克正好在下面听，这样的语言引起了他的重视。遗憾的是居里夫妇没能听到这场精彩的演讲，所以在一次研究中偶然发现一种穿透力很强的射线，当时他们也无法正确解释，认为是一种已知的粒子。查德威克在读了居里夫妇的这篇论文后立即重复他们的实验，最终得出这种可以很容易就穿透2cm的铅板的射线就是中子流。至此，查德威克发现了中子。
师：那么质子和中子能不能在分下去呢？请第四小组代表做汇报。
（1964年，盖尔曼提出了夸克猜想）
师：当时，盖尔曼提出了这个猜想，大家为了验证猜想的正确性，想了很多办法。科学家受到卢瑟福的启发，将带电粒子加速，来获得巨大的能量。以此当炮弹来轰击粒子。加速带电粒子的装置就是加速器，它是我们探索微小粒子的有力武器。
（五）微粒的大小
师：大家把课本翻到32页，我们来了解一下各种微粒的大小尺寸。观察这一张图，你发现了什么？
总结：（引导学生把结论说出来一般学生会认为电子比质子、中子大，在这里总结不仅可以使学生学会看图总结，也可以纠正学生在前面学习知识时的错误概念。）
1、一般分子比原子大，但有的原子比分子大。
2、原子与原子核直径大小比值约为，所以，如果原子是一个乒乓球，原子核就只有针尖般大小。
3、电子比质子和中子小，质子和中子一样大。
师：我们学习的微小粒子中，哪些可以被加速器加速？
三、课堂巩固，总结升华
1、通过本节课的学习，你能不能用所学的微小粒子填空？
原子由原子核和核外电子组成，原子核由质子和中子组成，质子和中子由夸克组成。
2、我们学习的微小粒子中，哪些可以被加速器加速？
质子带正电，中子不带电，电子带负电。
四、布置作业：
1、导学案【课后巩固】；
2、有兴趣的同学可以阅读下列书目：
《走向微观世界——从汤姆逊到盖尔曼》，杨建邺，武汉出版社，2000年4月；
《从原子到夸克》，郁忠强，福建教育出版社，1997年。
板
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设
计
7.3探索更小的微粒
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