【推荐阅读】高中物理新课程教学设计与课堂教学案例(3)

来源:仪征中学 时间:2021-02-26
 

 案例二原子结构
  教学目的:
  知识与技能:
  了解人类认识原子结构的历史进程
  知道原子的核式结构模型
  过程与方法:
  了解α粒子散射实验的实验过程及现象
  引导学生通过分析α粒子散射实验结果建立原子的核式结构模型
  帮助学生了解物理学认识客观世界的“现象-假设(解释现象)—模型-新的实验现象—新假说—新模型”这样一种不断证伪,不断接近事物本质的研究方法
  教学重点:
  由α粒子散射实验现象分析原子结构,建立正确的原子模型
  教学难点:
  引导帮助学生根据实验现象分析原因,建立正确的原子及原子核模型,物理学研究问题的科学方法
  教学设计:
  学生已经了解原子是由原子核及核外电子组成,也知道原子核由质子和中子组成。但对原子内部的情况仍缺乏认识。因此,在本节课的教学中,重点是通过了解物理学史上的实验认识原子的内部结构,建立原子的核式结构模型。
  在教学过程中,按照古希腊对于原子的论述、17世纪科学家对原子的认识、汤姆生发现电子、提出原子的枣糕模型、卢瑟福α粒子散射实验,原子核式结构这一物理学史的演进,通过对α粒子散射实验现象的讨论,让学生去思索探究原子的核式结构,帮助学生建立正确的原子模型。
  因为在中学物理实验条件下有些实验不能实际操作,因此,借助多媒体辅助教学,通过动画
  方式帮助学生了解实验现象。
  结合实验,让学生了解汤姆生、卢瑟福、玻尔等物理学家生平事迹,培养学生以事实为依据,不迷信权威,敢于质疑的科学精神。
  教学用具:
  阴极射线管、磁铁、多媒体教学系统
  ?教学过程:
  创设问题情境
  请同学回忆关于物质组成的知识:物质是由分子组成的-分子是由原子组成的-原子由原子核和核外电子组成的-原子核是由质子和中子组成的。原子的内部结构是看不见的,科学家们是怎样得到这些结论的?
  自古以来,人类一直想从千变万化的自然现象中找到如何认识物质世界的客观规律,从而知道各种物质来源于何处?它们是由什么东西组成的?人类早期对物质结构的认识影响最大的要算由德谟克利特首先提出的“原子说”,他认为万物皆由大量不可分割的微小物质粒子组成,这种粒子被称为原子(希腊文“不可分割”之意)。于此同时,德谟克利特还认为“原子”具有不同的性质。这就是说,在大自然中能够同时存在各种各样的原子。有些原子很轻,空气和其它各种气体就是由这类轻原子所组成的。相比之下,液体中的原子要重一些,它们虽然相互粘连在一起,但仍能流动,故液体具有体积不变而形状可任意改变的特性。至于固体中的原子,一定是更大、更重的。它们相互结合得更紧密,同圆润而又光滑的液体原子相比,固体原子表面想必是粗糙不平的,因此团体原子间能互相钩牢而不能自由转动,结果形状和体积都可保持不变。由此可知,早期的原子说虽粗浅,但仍能像现在一样,可用来解释固体、液体和气体的某些物理现象。
  1897年,汤姆生在对阴极射线的研究中,通过研究阴极射线的速度及在电场中偏转,否定了阴极射线是电磁波的说法,并且通过实验验证了阴极射线是一种粒子流,测出了这种粒子流的粒子的质量及电性。并且发现,许多物质中都包含这种粒子。因此他确定这种粒子是包含在原子之中的构成物质的一种基本微粒,将其命名为“电子”。电子是人类认识的第一个基本粒子,在物理学史上是有划时代意义的。
  实验演示:阴极射线在磁场中的偏转(说明阴极射线是带电粒子流)
  我们知道,原子本身电中性的,既然原子中存在带负电的电子,则原子中一定还有带正电的物质。也就是说,原子并不是不可再分的,而是有内部结构的。原子的内部结构究竟是什么样的?
  三、展示物理学史上围绕焦点问题开展的研究工作
  根据已知的实验事实,汤姆生提出了第一个原子结构模型—枣糕模型。汤姆生认为:原子是一个球体,正电荷均匀分布在整个球体内,电子像枣糕里的枣那样镶嵌在原子里面。汤姆生的模型可以解释一些实验事实,但是不久,这一模型就被新的实验事实否定了。图片演示汤姆生的原子模型,简要介绍汤姆生的生平事迹
  1909年,卢瑟福(简要介绍人物)作了一个历史上非常有名的实验—α粒子散射实验(介绍实验装置),按照汤姆生的枣糕模型,由于α粒子质量远远大于电子的质量,又以很大的速度轰击原子,就好像“空气中的尘埃对飞行的子弹的影响一样”,不会对其运动产生影响。但实验的结果却是:当粒子穿过金箔时,大多数沿原方向前进,少数粒子发生了大角度的偏转,偏转角在90°以上的约占1/8000,极少数粒子偏转角达180°。卢瑟福对实验结果非常惊讶。他说:“它是这样叫人难以相信,正好像你用15英寸的炮弹射击一张薄纸,而炮弹居然反弹回来把你打中了一样。”(多媒体演示实验现象)
  四、引导学生评价与交流探究结果(学生思考讨论,教师引导得出)

 
打印本页】【关闭窗口