第3节 原子结构的模型
第一课时 原子结构
教学目标
【知识与技能】
(1)了解原子结构模型及其在历史上的发展过程。
(2)知道原子是由原子核和核外电子构成的，原子核又是由质子和中子构成的。
(3)知道原子内各种微粒的电性以及各种微粒之间的数量关系。
【过程与方法】
通过了解原子结构模型及其在历史上的发展过程，认识到建立模型是一个不断完善、不断修正的过程，理解模型方法对人们认识自然和发展科学的作用。
【情感态度与价值观】
让学生感受原子结构模型建立的发展过程，体会科学发展历程的艰辛，感受科技发展与科学进步之间的关系。
教学重难点
【重点】
(1)α粒子散射实验原理及原子的核式结构模型的建立。
(2)原子的结构。
【难点】
原子内部各种微粒之间的数量关系。
教学过程
知识点一 原子结构模型的建立
【自主学习】
阅读教材第42～44页的内容，完成下列填空：
1．原子结构模型的建立过程
(1)1897年，英国物理学家
汤姆生
提出了一个原子模型：原子是一个球体，正电荷均匀分布在整个球体内，电子像面包里的葡萄干那样镶嵌其中。该原子模型后来被实验否定了。
(2)1911年，物理学家
卢瑟福
用带正电的α粒子轰击金属箔，实验发现多数α粒子穿过金属箔后仍保持原来的运动方向，但有绝少数α粒子发生了较大角度的
偏转
。在分析实验结果的基础上，卢瑟福提出了原子的
核式结构
模型：在原子的中心有一个很小的
原子核
，原子的全部
正电荷
和几乎全部的
质量
都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间绕核运动，就像行星绕太阳运动那样。
(3)1913年，丹麦科学家
玻尔
改进了卢瑟福的原子核式结构模型，认为电子只能在原子内的一些特定的稳定轨道上运动。
2．原子由
原子核
和
核外电子
构成。原子核带
正电荷
，居于原子
中心
；核外电子带
负电荷
，在核外空间做高速运动。
3．原子核相对原子来说，体积很
小
，但质量却很
大
，它几乎集中了原子的全部质量。由于原子核和核外电子所带的电量大小
相等
，电性
相反
，所以整个原子呈电中性。
【合作探究】
查找相关资料，了解氦原子的结构，如原子核和核外电子数等，并尝试建立一个氦原子结构的模型(用图表示)。
答：
氦原子的原子核带两个单位正电荷，核外有两个带负电的电子围绕原子核做高速运动，如右图所示。
【教师点拨】
模型方法贯穿在科学领域的各个方面，科学上建立模型的过程一般是：先提出一个设想，然后通过一定的方法(最主要是实验)去验证模型，并不断地修正完善，最后有可能推翻原有模型而重建模型。
【跟进训练】
1．卢瑟福在α粒子(带正电荷)散射实验中，断定原子中的绝大部分空间是空的，他的依据是
( C )
A．α粒子受到金原子的作用，改变了原来的运动方向
B．α粒子受到金原子内的电子吸引，改变了原来的运动方向
C．α粒子中的绝大多数通过金箔并按原来的方向运动
D．α粒子会激发金原子释放出原子内的电子
2．学习完“原子的构成”之后，萍萍同学形成了以下认识，其中错误的是
( C )
A．原子由居于中心的原子核和核外电子构成
B．核外电子在高速运动
C．原子核的质量和电子的质量相差不大
D．原子核的体积与整个原子的体积相比要小很多
知识点二 揭开原子核的秘密
【自主学习】
阅读教材第44页的内容，完成下列填空：
1．用
高能量
的粒子撞击、打碎核的方法是研究微观粒子结构的一种方法。
2．原子核是由两种更小的粒子——
质子
和
中子
构成的。如一种氧原子的原子核就是由8个质子和8个中子紧密相连构成的。
3．一个质子带一个单位的
正电荷
，中子
不带电
，一个电子带一个单位的
负电荷
。如氧原子核内有8个质子，则氧原子核带
8
个单位正电荷(即＋8)。科学上把原子核所带的电荷数称为
核电荷数
，氧原子的核电荷数为
8
。
4．由于原子呈电中性，根据原子中各微粒的电性及电荷量可知：原子中，
核电荷数＝质子数＝核外电子数
。
5．质子、中子和电子的质量比较
微粒名称
电性
质量
核外电子
带
负
电荷
9.1176×10－31千克
原子核
质子
带
正
电荷
1.6726×10－27千克
中子
不带
电荷
1.6748×10－27千克
6.质子和中子都是由更微小的基本粒子——
夸克
构成的。
【合作探究】
为什么说原子的质量集中在原子核上？为什么原子呈电中性？
答：原子核中质子和中子的质量近似相等，都约为一个电子质量的1834倍，故电子的质量可以忽略不计，因此原子的质量主要集中在原子核上。在原子中，原子核中质子带正电，核外电子带负电，一个电子所带电荷量和一个质子所带电荷量相等，由于核电荷数＝质子数＝核外电子数，因此原子核所带正电荷总数与核外电子所带负电荷总数相等，电性相反，整个原子呈电中性。
【教师点拨】
1．原子的中子数不一定等于质子数，如钠原子的质子数为11，中子数为12。
2．原子核内一定含有质子，但不一定含有中子。如普通氢原子核内只有1个质子而无中子。
【跟进训练】
1．科学家制造出原子核内质子数为112的新原子，下列有关该新原子的叙述正确的是
( B )
A．其核内中子数为112
B．其核外电子数为112
C．该原子带112个单位正电荷
D．以上都不对
2．下列关于原子的叙述正确的是
( D )
A．原子是不能再分的微粒
B．所有物质都是由原子直接构成的
C．所有原子的原子核都由质子和中子构成
D．对原子而言，核内质子数一定等于核外电子数
3．在分子、原子、原子核、质子、中子、电子等微粒中，找出符合下列条件的粒子，填在相应的横线上。
(1)能构成物质的是
分子、原子
；
(2)化学变化中的最小粒子是
原子
；
(3)带正电荷的是
质子、原子核
；
(4)带负电荷的是
电子
；
(5)呈电中性的是
分子、原子、中子
；
(6)集中原子质量的是
原子核
。
练习设计
完成本课相应练习部分，并预习下一课的内容。第二课时 离子和同位素
教学目标
【知识与技能】
(1)理解离子的概念，知道离子也是构成物质的基本粒子。
(2)理解元素的概念，能分析具体粒子是否属于同一种元素。
(3)知道同位素的结构特点，能判断具体粒子是否互为同位素；了解同位素的应用。
【过程与方法】
(1)通过对钠在氯气中燃烧的实验，分析微观过程，理解离子的概念。
(2)通过比较、分析建立元素的概念和同位素的概念。
【情感态度与价值观】
通过了解同位素在工业、农业、医疗、国防等方面的广泛应用，体会科学与人类的生产生活密不可分。
教学重难点
【重点】
(1)离子的概念及其分类。
(2)元素的概念；不同元素之间的本质区别。
(3)同位素原子的结构特点。
【难点】
元素的概念。
教学过程
知识点一 带电的原子——离子
【自主学习】
阅读教材第45页的内容，完成下列填空：
1．钠在氯气中燃烧的微观过程
金属钠在氯气中燃烧时，钠原子
失去
1个电子后形成带
正
电荷的钠离子(阳离子)，氯原子
得到
1个电子后形成带
负
电荷的氯离子(阴离子)。带有相反电荷的钠离子和氯离子之间相互
吸引
，构成了
电中性
的氯化钠。如下图所示：
2．离子是带电的
原子
或
原子团
，带正电的叫
阳
离子，带负电的叫
阴
离子。离子也是构成物质的基本粒子，如硫酸铜就是由铜离子和硫酸根离子构成的。
3．离子与原子之间的相互转化
阳离子原子阴离子
4．阳离子的核内质子数
＞
核外电子数；阴离子的核内质子数
＜
核外电子数。
【教师点拨】
1．原子团是由两种或两种以上元素的原子结合而成的，在化学变化中常作为一个整体。
2．由离子构成的物质，阴、阳离子保持其化学性质。如保持硫酸铜化学性质的粒子是铜离子和硫酸根离子。
3．原子的化学性质主要是由最外层电子数决定的，在化学反应中，原子核不变，改变的只是核外电子数。原子得失电子后，形成相对稳定的结构，化学性质更稳定。
【跟进训练】
1．下列关于原子、分子、离子的说法中，正确的是
( D )
A．离子不能直接构成物质
B．原子不能保持物质的化学性质
C．分子的质量肯定比原子的大
D．金属原子失去电子会形成阳离子
2．下列关于镁原子、镁离子两种粒子的判断中，不正确的是
( D )
A．核电荷数相同
B．质量几乎相等
C．镁离子比镁原子少两个电子
D．镁离子的电子数与质子数相同
知识点二 同位素——原子的“孪生兄弟”
【自主学习】
阅读教材第45～47页的内容，完成下列填空：
1．科学上把具有相同
核电荷数
(即
质子数
)的一类原子总称为
元素
。如氧元素就是所有核电荷数为
8
的原子的总称。
2．原子核内的
质子数
相同、
中子数
不相同的同类原子互为
同位素
原子。元素是互为同位素的原子的总称。大多数元素都有同位素，如汞元素有7种稳定的同位素。
3．同位素原子的两种表示方法
(1)常用原子符号(X)表示，其中X表示
原子种类
，Z表示
质子数
，A表示
质子数与中子数之和
。如氢有氕(H)、氘(H)、氚(H)三种同位素原子。
(2)也可以用“原子名称(或符号)－质子数与中子数之和”来表示。如氧的三种同位素原子分别为氧－16(O－16)、氧－17(O－17)、氧－18(O－18)。
4．同位素的应用
(1)质谱分析中，用
稳定同位素
原子作为示踪原子；(2)核潜艇利用铀的同位素
裂变
释放的能量作为动力；(3)利用
放射性同位素
对一些脏器进行扫描，诊断肿瘤等疾病；(4)根据放射性同位素的
半衰期
，进行古董鉴定。
【合作探究】
氧的3种原子其核外电子各有几个呢？
答：原子中，质子数＝核电荷数＝核外电子数。氧的3种原子的质子数都为8，故核外电子数也都为8。
【教师点拨】
根据元素的定义可知，不同元素之间最本质的区别是核电荷数(即质子数)不同。
【跟进训练】
1．氟元素与硅元素最本质的区别是
( D )
A．原子质量不同
B．中子数不同
C．中子数与核外电子数之和不同
D．质子数不同
2．氚是氢的一种同位素，氚原子核含有1个质子和2个中子。下列示意图(图中“⊙”表示质子，“”表示中子，“”表示电子)能正确表示氚原子结构的是
( A )
A
B
C
D
3．两种不同的原子，一种核内有15个质子、15个中子，另一种核内有15个质子、16个中子，则有关它们的说法正确的是
( B )
A．它们属于不同的元素
B．它们属于同一种元素
C．它们的质量相等
D．它们虽然互为同位素，但核电荷数是不同的
练习设计
完成本课相应练习部分，并预习下一课的内容。
