5.1《天然放射现象 原子结构 》 教学设计
文档属性
| 名称 | 5.1《天然放射现象 原子结构 》 教学设计 |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 234.5KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-07-12 18:09:10 | ||
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文档简介
《天然放射现象 原子结构》教学设计
【教材版本】人教版高中物理2-3，第五章第一节
【物理核心素养的培养】
1、物理观念和应用
通过本节课的学习，树立学生细致严谨的科学观念，从细节出发寻找打开未知世界大门的钥匙。
2、科学探究和交流
通过收集整理资料等方式，让学生更加立体清晰的了解发现原子结构的科学史，通过小组讨论交流感受优秀的物理学家们探索未知领域的艰难过程和蕴含其中思辩的力量。
3、科学思维和创新
重温原子结构的发现历史，深刻感受到人类对未知领域的探究过程可能会有很多意外的伟大发现，科学家的细心、耐心和执行力可能是成功的关键。
4、科学态度和责任
通过学习交流，明确新时代青年的奋斗目标和历史使命，为了中华民族伟大复兴奉献自己的力量。
【教学方法】
资料收集整理提炼、归纳总结提升、合作探究，多媒体融合
【新课导入】
人类认识世界，认识自我的过程总是充满艰难险阻，但每一次伟大的发现都会带来一系列科学技术的飞跃，比如中国古代的四大发明就曾改变过人类的生活。
【新课教学】
一、原子内部结构
19世纪末的欧洲，一些伟大的发现正预示着我们将要解开原子结构的神秘面纱。而这一切都源于小小的阴极射线管。德国物理学家普吕克尔在一次实验中偶然发现了阴极射线。（演示阴极射线的实验）这漂亮的黄绿色射线引起了无数科学家的兴趣，在探究阴极射线本质的过程中，最伟大的成就之一是发现了电子。
为了让大家对原子结构的发现有更立体直观的认识，课下我们已经将信息收集的任务分发到各个小组，请大家掌声欢迎第一组同学的分享。
第一组，分享人-----解明宇同学
发言梗概：
（1）汤姆孙对阴极射线的研究过程
（2）汤姆孙发现这种粒子的质量比氢原子的质量要小得多。前者大约是后者的二千分之一，证实了电子的存在。汤姆孙的实验标志着科学的一个新时代，人们称他是“最先打开通向基本粒子物理学大门的伟人”。
（3）汤姆孙提出了原子的“枣糕模型”。正电荷均匀分布在整个原子中，带负电的电子散布在原子中，这些电子分布在对称的位置上。
【教师引导】请结合发言人的介绍，小组讨论：
（1）汤姆孙发现阴极射线的本质了吗？
（2）汤姆孙根据什么判断出电子是原子的组成部分？
（3）汤姆孙的原子模型与现在大家对原子结构的认知一样吗？
【教师总结】
汤姆孙的“枣糕模型”虽然是错误的，但这并不能掩盖汤姆孙在科学史上的贡献，汤姆孙让我们认识到电子是原子的组成部分，原子是可以再分的。另外汤姆孙的另一项伟大贡献是培养了一批优秀的科学家，卢瑟福是其中最为人熟知的一位。卢瑟福的什么发现让他名垂史册？让我们有请第二组同学和我们一起分享。
2、第五组，分享人-----马明远同学
发言梗概：
（1）卢瑟福通过研究天然放射现象意识到α射线应该是理解物质本质的关键
（2）介绍史上最美物理实验之一：α粒子散射实验。卢瑟福用放射性元素钋（Po）放出α粒子轰击金箔，然而实验却得到了出乎意料的结果。绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，少数以粒子却发生了较大的偏转，并且有极少数粒子偏转角超过了90度，有的甚至被弹回，偏转角几乎达到180度。这些用当时流行的汤姆孙原子模型解释不通。卢瑟福曾说过，这是他一生中遇到的最令人惊讶的事件，“它几乎就像发射一发15磅的炮弹，打到一张薄纸上，又被弹回来一样”。
（3）介绍卢瑟福的原子核式结构模型。
【教师引导】请结合发言人的介绍，小组讨论：
（1）卢瑟福发现α粒子是打开物质结构的关键后，他用α粒子做了什么实验？
（2）α粒子散射实验中什么现象与汤姆孙的“枣糕模型”不相符？
（3）卢瑟福发现恩师汤姆孙“枣糕模型”的错误后还是依据实验事实提出了核式结构模型。
【教师总结】
卢瑟福的核式结构模型与我们对原子结构的认知基本是一致的，但是我们有理由相信，随着人类对未知世界的进一步探索，我们对原子内部结构还可能有新的认识。
二、原子核内部结构
大家都知道原子核内部包括质子和中子，而人类对原子核内部的认识仍源于对阴极射线的研究。伟大的物理学家伦琴有了意想不到的发现。下面有请第三组同学和我们进行分享。
1、第三组，分享人-----王端端同学
发言梗概：
（1）伦琴与阴极射线
德国科学家伦琴在研究阴极射线管发现了一个意外的现象，用黑色硬纸板把放电管严密封好,在接上高压电流进行实验时,他发现1米以外的一个荧光屏发出微弱的浅绿色闪光。当时伦琴确信这一现象是迄今为止尚未观察过的。
（2）伦琴与X射线
伦琴经过反复的实验论证确信自己已发现了一种新的神秘射线。1895年12月22日, 当他夫人的手放在荧光屏后时，她简直不敢相信，荧光屏上这只显示戒指和骨骼毕露的造影就是她自己的手！伦琴深信他的观察是证据确凿的。
有人提议将他发现的新射线定名为"伦琴射线"，伦琴却坚持用"X射线"这一名称。
（3）伦琴的贡献
①物理学方面，1901年被授予首次诺贝尔物理学奖。受伦琴的影响，很多科学家在各自的研究领域就取得突破。
②医学方面，x射线直到今天最重要的应用领域仍然是医学诊断。用于诊断的射线强度已被大大降低，同时诊断结果可以显示更清晰的细节。
③后世纪念，化学元素111举行命名仪式，正式将其命名为“?”（Rg），以纪念发现伦琴射线的第一位诺贝尔物理学奖获得者威廉·伦琴。
【教师引导】请结合发言人的介绍，小组讨论：
（1）伦琴通过研究阴极射线发现阴极射线的本质了吗？
（2）伦琴的发现为什么被称为伟大的发现？
【教师总结】
伦琴虽然没有发现阴极射线的本质，但由于伦琴偶然发现的X射线有非常深远的实用意义，同时X射线的发现催生了约25项诺贝尔物理学奖的诞生。由于他在X射线方面取得的巨大成就，伦琴被授予首届诺贝尔物理学奖。
X射线与原子核结构有什么关系呢？下面有请下一组同学和我们分享科学家贝克勒尔的事迹。
2、第四组，分享人-----宋天然同学
发言梗概：
（1）贝克勒尔在研究阴极射线的过程中偶然发现了天然放射现象。
（2）贝克勒尔敏锐的意识到放射线应该与荧光现象无关而与元素本身有关。
（3）天然放射现象证明原子核是有复杂结构的。
【教师引导】请结合发言人的介绍，小组讨论：
（1）贝克勒尔在研究X射线的过程中发现X射线的本质了吗？
（2）天然放射现象说明什么问题？
（3）天然放射现象是铀元素所特有的现象吗？
【教师总结】
贝克勒尔在研究X射线的过程中，虽然没有发现X射线的本质和产生原理，但是由于扎实的科学底蕴，敏锐的科学意识，他发现了解开原子核结构大门的钥匙----天然放射现象。但是贝克勒尔对天然放射现象的认识还是有一定的局限性，他认为放射性是铀所独有的特点，直到我们熟悉的女物理学家居里夫人找到了更多的放射性元素。下面有请居里夫人的代言人和我们一起分享。
3、第二组，分享人-----侯欣然同学
发言梗概：
（1）居里夫人经过实验发现铀射线的强度与物质中的含铀量成一定比例，而与铀存在的状态以及外界条件无关。这也就说明了放射性元素放出的射线来源于原子内部。
（2）居里夫妇发现元素钍也能放出射线，两人还发现了两种新的放射性元素钋和镭。因此元素能自发放出射线的现象决不仅仅是铀的特性，而是一些元素的共同特性。
（3）居里夫人善良崇高的人格。
【教师总结】
居里夫妇的艰难探索使人们对放射性的认识越来越全面，又经过科学家们的艰辛努力，现在我们已经知道所有原子序数大于82的元素都具有放射性。天然放射现象证明原子核是有复杂结构的。
【教师引导】
现在大家都知道原子核内部是由质子和中子组成的，而质子的发现仍然是由伟大的实验物理学家卢瑟福完成。
1919年，卢瑟福做了用α粒子轰击氮核的实验。他从氮核中打出的一种粒子，并测定了它的电荷与质量，由于它的电荷量为一个单位，质量也为一个单位，卢瑟福将之命名为质子。
由于已知的绝大多数元素，原子核的质量数要大于电荷数，因此卢瑟福又预言原子核内可能有一种质量与质子相近的不带电的中性粒子存在，他把它叫做中子。而中子的发现是11年后由他的学生查德威克完成的。
4、第六组，分享人-----黄泽同学
发言梗概：
（1）在查德威克之前，它曾有两次机会出现在几位物理学家面前，但恨相见不相识，中子溜走了。
（2）1931年，约里奥·居里夫妇--居里夫人的女儿和女婿公布了他们关于石蜡在“铍射线”照射下产生大量质子的新发现。
十一年前卢瑟福提出的关于中子存在的假设，在查德威克的脑海中一直没有消失，他立刻意识到，这种射线很可能就是由中性粒子组成的，这种中性粒子就是解开原子核正电荷与它质量不相等之谜的钥匙!
（3）查德威克还用其他的物质进行实验，得出的结果都是这种未知粒子的质量与氢核的质量差不多。由于这种粒子不带电，所以叫做中子。
【教师总结】
机会总是留给有准备的人，查德威克对中子的念念不忘铺就了他的诺奖之路。现在我们把原子核内的质子和中子统称为核子。在描述元素X的原子核时，通常写成，Z表示质子数，称为电荷数；A表示核子数，称为质量数。
【课堂小结】
今天通过各组同学的通力协作，我们一起回顾了一百多年前发现原子结构的历史。欧洲各国物理学家不畏艰难，接力前行，在世人面前展现了一副全新的原子画卷。而作为炎黄子孙的我们，不免为探究原子结构的过程中少了国人的身影而有一丝遗憾，1900年的中国大地上正在发生着什么？
学生回顾：①义和团、 ②八国联军进北京、 ③慈禧太后和光绪帝西逃、④不平等条约《辛丑条约》的签订……
今天的中国又再次站在了历史的转折点，我提议在本节课的最后让我们一起齐声诵读这段誓言，不忘初心，矢志不渝，为中华民族的伟大复兴奉献自己的力量。
【全班同学齐声诵读】
落后就要挨打，我辈必须自强！
一直向前走，不忘记走过的路
无论走多远，不忘记为什么出发
我是新时代青年，我要挺起民族的脊梁，继往开来，矢志不渝，为中华民族的伟大复兴奉献自己的力量。
【板书设计】
【教材版本】人教版高中物理2-3，第五章第一节
【物理核心素养的培养】
1、物理观念和应用
通过本节课的学习，树立学生细致严谨的科学观念，从细节出发寻找打开未知世界大门的钥匙。
2、科学探究和交流
通过收集整理资料等方式，让学生更加立体清晰的了解发现原子结构的科学史，通过小组讨论交流感受优秀的物理学家们探索未知领域的艰难过程和蕴含其中思辩的力量。
3、科学思维和创新
重温原子结构的发现历史，深刻感受到人类对未知领域的探究过程可能会有很多意外的伟大发现，科学家的细心、耐心和执行力可能是成功的关键。
4、科学态度和责任
通过学习交流，明确新时代青年的奋斗目标和历史使命，为了中华民族伟大复兴奉献自己的力量。
【教学方法】
资料收集整理提炼、归纳总结提升、合作探究，多媒体融合
【新课导入】
人类认识世界，认识自我的过程总是充满艰难险阻，但每一次伟大的发现都会带来一系列科学技术的飞跃，比如中国古代的四大发明就曾改变过人类的生活。
【新课教学】
一、原子内部结构
19世纪末的欧洲，一些伟大的发现正预示着我们将要解开原子结构的神秘面纱。而这一切都源于小小的阴极射线管。德国物理学家普吕克尔在一次实验中偶然发现了阴极射线。（演示阴极射线的实验）这漂亮的黄绿色射线引起了无数科学家的兴趣，在探究阴极射线本质的过程中，最伟大的成就之一是发现了电子。
为了让大家对原子结构的发现有更立体直观的认识，课下我们已经将信息收集的任务分发到各个小组，请大家掌声欢迎第一组同学的分享。
第一组，分享人-----解明宇同学
发言梗概：
（1）汤姆孙对阴极射线的研究过程
（2）汤姆孙发现这种粒子的质量比氢原子的质量要小得多。前者大约是后者的二千分之一，证实了电子的存在。汤姆孙的实验标志着科学的一个新时代，人们称他是“最先打开通向基本粒子物理学大门的伟人”。
（3）汤姆孙提出了原子的“枣糕模型”。正电荷均匀分布在整个原子中，带负电的电子散布在原子中，这些电子分布在对称的位置上。
【教师引导】请结合发言人的介绍，小组讨论：
（1）汤姆孙发现阴极射线的本质了吗？
（2）汤姆孙根据什么判断出电子是原子的组成部分？
（3）汤姆孙的原子模型与现在大家对原子结构的认知一样吗？
【教师总结】
汤姆孙的“枣糕模型”虽然是错误的，但这并不能掩盖汤姆孙在科学史上的贡献，汤姆孙让我们认识到电子是原子的组成部分，原子是可以再分的。另外汤姆孙的另一项伟大贡献是培养了一批优秀的科学家，卢瑟福是其中最为人熟知的一位。卢瑟福的什么发现让他名垂史册？让我们有请第二组同学和我们一起分享。
2、第五组，分享人-----马明远同学
发言梗概：
（1）卢瑟福通过研究天然放射现象意识到α射线应该是理解物质本质的关键
（2）介绍史上最美物理实验之一：α粒子散射实验。卢瑟福用放射性元素钋（Po）放出α粒子轰击金箔，然而实验却得到了出乎意料的结果。绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，少数以粒子却发生了较大的偏转，并且有极少数粒子偏转角超过了90度，有的甚至被弹回，偏转角几乎达到180度。这些用当时流行的汤姆孙原子模型解释不通。卢瑟福曾说过，这是他一生中遇到的最令人惊讶的事件，“它几乎就像发射一发15磅的炮弹，打到一张薄纸上，又被弹回来一样”。
（3）介绍卢瑟福的原子核式结构模型。
【教师引导】请结合发言人的介绍，小组讨论：
（1）卢瑟福发现α粒子是打开物质结构的关键后，他用α粒子做了什么实验？
（2）α粒子散射实验中什么现象与汤姆孙的“枣糕模型”不相符？
（3）卢瑟福发现恩师汤姆孙“枣糕模型”的错误后还是依据实验事实提出了核式结构模型。
【教师总结】
卢瑟福的核式结构模型与我们对原子结构的认知基本是一致的，但是我们有理由相信，随着人类对未知世界的进一步探索，我们对原子内部结构还可能有新的认识。
二、原子核内部结构
大家都知道原子核内部包括质子和中子，而人类对原子核内部的认识仍源于对阴极射线的研究。伟大的物理学家伦琴有了意想不到的发现。下面有请第三组同学和我们进行分享。
1、第三组，分享人-----王端端同学
发言梗概：
（1）伦琴与阴极射线
德国科学家伦琴在研究阴极射线管发现了一个意外的现象，用黑色硬纸板把放电管严密封好,在接上高压电流进行实验时,他发现1米以外的一个荧光屏发出微弱的浅绿色闪光。当时伦琴确信这一现象是迄今为止尚未观察过的。
（2）伦琴与X射线
伦琴经过反复的实验论证确信自己已发现了一种新的神秘射线。1895年12月22日, 当他夫人的手放在荧光屏后时，她简直不敢相信，荧光屏上这只显示戒指和骨骼毕露的造影就是她自己的手！伦琴深信他的观察是证据确凿的。
有人提议将他发现的新射线定名为"伦琴射线"，伦琴却坚持用"X射线"这一名称。
（3）伦琴的贡献
①物理学方面，1901年被授予首次诺贝尔物理学奖。受伦琴的影响，很多科学家在各自的研究领域就取得突破。
②医学方面，x射线直到今天最重要的应用领域仍然是医学诊断。用于诊断的射线强度已被大大降低，同时诊断结果可以显示更清晰的细节。
③后世纪念，化学元素111举行命名仪式，正式将其命名为“?”（Rg），以纪念发现伦琴射线的第一位诺贝尔物理学奖获得者威廉·伦琴。
【教师引导】请结合发言人的介绍，小组讨论：
（1）伦琴通过研究阴极射线发现阴极射线的本质了吗？
（2）伦琴的发现为什么被称为伟大的发现？
【教师总结】
伦琴虽然没有发现阴极射线的本质，但由于伦琴偶然发现的X射线有非常深远的实用意义，同时X射线的发现催生了约25项诺贝尔物理学奖的诞生。由于他在X射线方面取得的巨大成就，伦琴被授予首届诺贝尔物理学奖。
X射线与原子核结构有什么关系呢？下面有请下一组同学和我们分享科学家贝克勒尔的事迹。
2、第四组，分享人-----宋天然同学
发言梗概：
（1）贝克勒尔在研究阴极射线的过程中偶然发现了天然放射现象。
（2）贝克勒尔敏锐的意识到放射线应该与荧光现象无关而与元素本身有关。
（3）天然放射现象证明原子核是有复杂结构的。
【教师引导】请结合发言人的介绍，小组讨论：
（1）贝克勒尔在研究X射线的过程中发现X射线的本质了吗？
（2）天然放射现象说明什么问题？
（3）天然放射现象是铀元素所特有的现象吗？
【教师总结】
贝克勒尔在研究X射线的过程中，虽然没有发现X射线的本质和产生原理，但是由于扎实的科学底蕴，敏锐的科学意识，他发现了解开原子核结构大门的钥匙----天然放射现象。但是贝克勒尔对天然放射现象的认识还是有一定的局限性，他认为放射性是铀所独有的特点，直到我们熟悉的女物理学家居里夫人找到了更多的放射性元素。下面有请居里夫人的代言人和我们一起分享。
3、第二组，分享人-----侯欣然同学
发言梗概：
（1）居里夫人经过实验发现铀射线的强度与物质中的含铀量成一定比例，而与铀存在的状态以及外界条件无关。这也就说明了放射性元素放出的射线来源于原子内部。
（2）居里夫妇发现元素钍也能放出射线，两人还发现了两种新的放射性元素钋和镭。因此元素能自发放出射线的现象决不仅仅是铀的特性，而是一些元素的共同特性。
（3）居里夫人善良崇高的人格。
【教师总结】
居里夫妇的艰难探索使人们对放射性的认识越来越全面，又经过科学家们的艰辛努力，现在我们已经知道所有原子序数大于82的元素都具有放射性。天然放射现象证明原子核是有复杂结构的。
【教师引导】
现在大家都知道原子核内部是由质子和中子组成的，而质子的发现仍然是由伟大的实验物理学家卢瑟福完成。
1919年，卢瑟福做了用α粒子轰击氮核的实验。他从氮核中打出的一种粒子，并测定了它的电荷与质量，由于它的电荷量为一个单位，质量也为一个单位，卢瑟福将之命名为质子。
由于已知的绝大多数元素，原子核的质量数要大于电荷数，因此卢瑟福又预言原子核内可能有一种质量与质子相近的不带电的中性粒子存在，他把它叫做中子。而中子的发现是11年后由他的学生查德威克完成的。
4、第六组，分享人-----黄泽同学
发言梗概：
（1）在查德威克之前，它曾有两次机会出现在几位物理学家面前，但恨相见不相识，中子溜走了。
（2）1931年，约里奥·居里夫妇--居里夫人的女儿和女婿公布了他们关于石蜡在“铍射线”照射下产生大量质子的新发现。
十一年前卢瑟福提出的关于中子存在的假设，在查德威克的脑海中一直没有消失，他立刻意识到，这种射线很可能就是由中性粒子组成的，这种中性粒子就是解开原子核正电荷与它质量不相等之谜的钥匙!
（3）查德威克还用其他的物质进行实验，得出的结果都是这种未知粒子的质量与氢核的质量差不多。由于这种粒子不带电，所以叫做中子。
【教师总结】
机会总是留给有准备的人，查德威克对中子的念念不忘铺就了他的诺奖之路。现在我们把原子核内的质子和中子统称为核子。在描述元素X的原子核时，通常写成，Z表示质子数，称为电荷数；A表示核子数，称为质量数。
【课堂小结】
今天通过各组同学的通力协作，我们一起回顾了一百多年前发现原子结构的历史。欧洲各国物理学家不畏艰难，接力前行，在世人面前展现了一副全新的原子画卷。而作为炎黄子孙的我们，不免为探究原子结构的过程中少了国人的身影而有一丝遗憾，1900年的中国大地上正在发生着什么？
学生回顾：①义和团、 ②八国联军进北京、 ③慈禧太后和光绪帝西逃、④不平等条约《辛丑条约》的签订……
今天的中国又再次站在了历史的转折点，我提议在本节课的最后让我们一起齐声诵读这段誓言，不忘初心，矢志不渝，为中华民族的伟大复兴奉献自己的力量。
【全班同学齐声诵读】
落后就要挨打，我辈必须自强！
一直向前走，不忘记走过的路
无论走多远，不忘记为什么出发
我是新时代青年，我要挺起民族的脊梁，继往开来，矢志不渝，为中华民族的伟大复兴奉献自己的力量。
【板书设计】