原子的核式结构的发现

【来源：易教网 更新时间：2008-05-26】
教学目标

知识目标：1．了解电子的发现和汤姆生原子模型．

２．了解α粒子散射实验的装置和结果．

３．知道卢瑟福的提出的原子的核式结构模型．

4．知道原子的大小和原子核的大小的数量级．

能力目标：培养学生的抽象思维能力，以及对实验结论的逻辑推理能力.

情感目标：理解人类对原子结构的认识和研究经历了一个十分漫长的过程，这一过程也是辩证发展的过程．根据事实建立学说，发展学说，或是决定学说的取舍，发现新的事实，再建立新的学说．人类就是这样逐渐认识微观世界的．引导学生学习科学家们对真理的探索和不懈努力的精神，并进行辨证唯物主义教育．

教学重点和难点

重点是α粒子散射实验和卢瑟福提出的原子的核式结构模型．

难点是汤姆生模型和卢瑟福模型对实验结果的解释．

教学设想

从本节课开始学习原子物理学的初步知识，包括原子的结构、原子核的组成和原子能等．本节课学习原子核式结构的知识，学生过去学过一些关于原子结构的知识，但却不知道人类是怎样认识它的．本节课教学的重点应放在原子核式结构提出的过程和相关的实验基础,研究问题的思路、方法上，通过学习使学生逐渐了解人类是怎样进入微观世界的．通过简要史料的介绍，一方面让学生体会到科学发展是一代一代科学家辛勤劳动的曲折过程，树立为科学献身的精神；另一方面，从中体会到科学研究的一些基本方法：“实验（事实）――理论假设――实验（提供新的事实）――修正理论（甚至建立新的假设）”，以及人们的认识就是从不断地纠正偏差错误中提高的．原子核式结构的认识史，也是对学生进行辨证唯物主义教育的好教材，要充分发挥好教材的德育功能．

本节研究的是微观世界的现象，它不像宏观现象那样摸得着、看得见，比较抽象，同时原子物理学的实验限于条件又不可能在实验室演示，这就要求我们要充分发挥现代教学设备的功能，制做课件，把微观模型和实验现象形象直观地展示出来，变抽象为具体，变微观为宏观，帮助学生形成清晰的物理图象，从而更好的理解知识．

α粒子散射实验既是一个很重要的实验，也是一个锻炼学生分析问题、解决问题的很好的知识点．教学中要注意实验本身的原理和实验结果的分析两部分教学，即不应只记结论而不懂实验原理，也不能过多地讲实验的细节，而忽略了对结论的正确分析．

本节的教学环节是：电子的发现――汤姆生枣糕式模型――α粒子散射实验――原子的核式结构模型．



教学过程

引入新课：

原子中有原子核这已是众所周知的常识，但是你们知道人们是根据什么说原子中有原子核的呢？20世纪初人们连原子都看不见，怎么会知道原子中有一个比原子还小得多的核，即原子具有核式结构呢？



新课教学：

１．历史背景：

一百多年前，人们通过化学反应的事实形成了原子是组成物质的最小微粒的概念，一直到十九世纪末仍是这种认识．

１８９７年汤姆生发现了电子，这表明电子是原子的组成部分．

２０世纪初汤姆生提出了原子的枣糕式模型：原子是一个球体，正电荷均匀分布在整个球内，而电子却象枣糕里的枣子那样镶嵌在原子里面．

１９０９－１９１１年，英国物理学家卢瑟福做了α粒子散射实验，否定了汤姆生模型，提出了原子的核式结构模型．

２．α粒子散射实验：

（１）实验装置：

（２）实验结果：

a．绝大多数α穿过金箔后仍沿原方向前进；

b．少数α粒子却发生了较大的偏转；

c．极少数α粒子偏转超过了９０o，有的甚至被弹回，偏角几乎达到

１８０o．

３．汤姆生模型与实验结果的矛盾．

由于me<<mα, α粒子碰到电子时运动方向不会发生明显改变，正电荷又是均匀分布的，α穿过时受到原子两侧的正电荷的斥力大部分抵消，使α粒子偏转的力不会很大，这直接与实验结果想矛盾．

４．卢瑟福提出的原子的核式结构模型．

　在原子的中心有一个很小的核，叫做原子核，原子的全部正电荷和几乎全部的质量都集中在原子核上，带负电的电子在核外的空间运动．

５．卢瑟福模型对实验结果的解释．

　α穿过原子时，如果离核较远，受到的库仑斥力就很小，运动方向也改变很小，只有当α十分接近核时，才受到很大的库仑斥力，发生大角度的偏转，由于核很小，α十分接近的机会很小，所以绝大多数α基本上仍沿原方向前进，只有极少数发生大角度偏转．

　由实验数据可估算出：原子核大小的数量级为１０－１５m,而原子大小的数量级为１０－１０m．

课堂练习：

（1）在a粒子散射实验中,观察到a粒子穿过金箔后:

A．都偏离了原来的方向

B．大多数粒子偏离了原来的运动方向

C．只有少数粒子偏离了原来的运动方向

D．最大偏角几乎达到1800

（2）a粒子散射实验说明了：

A．原子核由质子和中子组成

B．原子内部大部分是空的

C．电子是原子的组成部分

D．原子中的正电荷集中在一个很小的范围内

（3）在a粒子散射实验中,使少数a粒子发生大角度偏转的作用力是原子核对a粒子的:

A．万有引力 B．磁场力

C．库仑力 D．核力

（4）关于卢瑟福原子的核式结构模型的内容,下述说法正确的是:

A．原子是一个质量分布均匀的球体

B．原子的质量几乎全部集中在很小的核内

C．原子的全部正电荷都集中在原子核内

D．原子核是由中子和质子组成的



结束语：

卢瑟福根据α粒子散射实验初步建立了原子结构的正确图象，但跟经典的电磁理论发生了矛盾．到底发生了什么矛盾？人们又是如何解决这些矛盾的呢？且听下回分解．

课后评议

课后，物理教研组全体教师进行了认真地评议，归纳起来有以下几点：

（1）重视科学方法教育。物理学是一门科学知识与科学方法相结合的自然科学，对于学生来说，方法比知识更重要。因此在物理教学中，指导学生学习科学知识的同时，还应当重视科学方法的教育。本节课要学习的原子核式结构的知识，学生过去学过一些关于原子结构的知识，但却不知道人类是通过什么途径和方法，怎样认识它的。因此，本节课教学的重点应放在了原子核式结构提出的过程和相关的实验基础,研究问题的思路、方法上。通过教学，学生不但掌握了原子核式结构的基础知识，同时学习了“实验（事实）――理论假设――实验（提供新的事实）――修正理论（甚至建立新的假设）”的科学方法。

（2）渗透人文教育。物理学史是一部人类的进步史，每一项重大的发现，都联系着社会，联系着人。许多物理学家的科学态度、研究方法，以及他们的人格、品行，都是我们学习的榜样。因此，物理学史中蕴藏着极其丰富的人文思想。本节课在指导学生学习物理知识的同时，适当进行了一些物理学史的介绍，潜移默化地对学生进行了人文教育，效果较好。

（3）应用现代教育技术。本节研究的是微观世界的现象，它不像宏观现象那样摸得着、看得见，比较抽象，同时原子物理学的实验限于条件又不可能在实验室演示，这就要求我们要充分发挥现代教学设备的功能。本节课制做了关于汤姆生模型，α粒子散射实验，原子核式结构模型的课件，把微观模型和实验现象形象直观地展示出来，变抽象为具体，变微观为宏观，帮助学生形成清晰的物理图象，从而更好的理解知识，效果明显。

（4）教学环节紧凑，层次感强，条理清楚，实验现象解释透彻，突出了物理学的特点，物理规律的发现过程得到了展示。

（5）课堂练习改变了以往教师读题、暗示的现象，由学生读题、解答，有利于培养学生的阅读和表达能力。这种方法应当大力提倡。

（6）在得出α粒子散射实验结果后，如何分析实验结果，得出原子的核式结构模型，分析的还不够深入，不够仔细。

课后反思

正如课后组内老师的评议，本节课在教给学生研究物理问题的方法，对学生进行人文教育，运用多媒体课件展示抽象的物理过程和微观世界，培养学生的阅读和表达能力，以及教学过程和环节的设计等 方面做的较好。但是本节课仍然采用的是传统的以教师演示、讲解为主的启发式教学模式，学生的广泛参与度还不够，特别是与新课程标准要求的探究式学习还有很大的差距，还需要在今后的教学中继续不断的探索。



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