2019-2020年高中物理 3.2《原子的結構》教案 粵教版選修3-5.doc

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2019-2020年高中物理 3.2原子的結構教案 粵教版選修3-5新課標要求（一）知識與技能1了解原子結構模型建立的歷史過程及各種模型建立的依據(jù)。2知道粒子散射實驗的實驗方法和實驗現(xiàn)象，及原子核式結構模型的主要內容。（二）過程與方法1通過對粒子散射實驗結果的討論與交流，培養(yǎng)學生對現(xiàn)象的分析中歸納中得出結論的邏輯推理能力。2通過核式結構模型的建立，體會建立模型研究物理問題的方法，理解物理模型的演化及其在物理學發(fā)展過程中的作用。3了解研究微觀現(xiàn)象。（三）情感、態(tài)度與價值觀1通過對原子模型演變的歷史的學習，感受科學家們細致、敏銳的科學態(tài)度和不畏權威、尊重事實、尊重科學的科學精神。2通過對原子結構的認識的不斷深入，使學生認識到人類對微觀世界的認識是不斷擴大和加深的，領悟和感受科學研究方法的正確使用對科學發(fā)展的重要意義。教學重點1引導學生小組自主思考討論在于對粒子散射實驗的結果分析從而否定葡萄干布丁模型，得出原子的核式結構；2在教學中滲透和讓學生體會物理學研究方法，滲透三個物理學方法：模型方法，黑箱方法和微觀粒子的碰撞方法；教學難點引導學生小組自主思考討論在于對粒子散射實驗的結果分析從而否定葡萄干布丁模型，得出原子的核式結構教學方法教師啟發(fā)、引導，學生討論、交流。教學用具：投影片，多媒體輔助教學設備課時安排1 課時教學過程（一）引入新課講述：湯姆生發(fā)現(xiàn)電子，根據(jù)原子呈電中性，提出了原子的葡萄干布丁模型。學生活動：師生共同得出湯姆生的原子葡萄干布丁模型。點評：用動畫展示原子葡萄干布丁模型。（二）進行新課1粒子散射實驗原理、裝置（1）粒子散射實驗原理：湯姆生提出的葡萄干布丁原子模型是否對呢？原子的結構非常緊密，用一般的方法是無法探測它的內部結構的，要認識原子的結構，需要用高速粒子對它進行轟擊。而粒子具有足夠的能量，可以接近原子中心。它還可以使熒光屏物質發(fā)光。如果粒子與其他粒子發(fā)生相互作用，改變了運動方向，熒光屏就能夠顯示出它的方向變化。研究高速的粒子穿過原子的散射情況，是研究原子結構的有效手段。學生：體會粒子散射實驗中用到科學方法；滲透科學精神（勇于攀登科學高峰，不怕苦、不怕累的精神）的教育。教師指出：研究原子內部結構要用到的方法：黑箱法、微觀粒子碰撞方法。（2）粒子散射實驗裝置粒子散射實驗的裝置，主要由放射源、金箔、熒光屏、望遠鏡和轉動圓盤幾部分組成。粒子散射實驗在課堂上無法直接演示，希望借助多媒體系統(tǒng)，利用動畫向學生模擬實驗的裝置、過程和現(xiàn)象，使學生獲得直觀的切身體驗，留下深刻的印象。通過多媒體重點指出，熒光屏和望遠鏡能夠圍繞金箔在一個圓周上運動，從而可以觀察到穿透金箔后偏轉角度不同的粒子。并且要讓學生了解，這種觀察是非常艱苦細致的工作，所用的時間也是相當長的。動畫展示粒子散射實驗裝置動畫展示實驗中，通過顯微鏡觀察到的現(xiàn)象（3）實驗的觀察結果必須向學生明確：入射的粒子分為三部分。大部分沿原來的方向前進，少數(shù)發(fā)生了較大偏轉，極少數(shù)發(fā)生大角度偏轉。提問學生，師生共同用科學語言表述實驗結果。2原子的核式結構的提出（1）投影出三個問題讓學生先自己思考，然后以四人小組討論。其中第1、2個問題學生基本上能討論出，第三個問題，通過師生共同分析，然后讓學生小組討論，進行邏輯推理得出原子的結構。三個問題是：用湯姆生的葡萄干布丁模型能否解釋 粒子大角度散射？請同學們根據(jù)以下三方面去考慮：（1）粒子出現(xiàn)大角度散射有沒有可能是與電子碰撞后造成的？（2）按照葡萄干布丁模型，粒子在原子附近或穿越原子內部后有沒有可能發(fā)生大角度偏轉？（3）你認為原子中的正電荷應如何分布，才有可能造成粒子的大角度偏轉？為什么？學生小組討論、小組間互相提問，解答。（2）教師小結：對于問題1、2：按照葡萄干布丁模型，碰撞前后，質量大的粒子速度幾乎不變。只可能是電子的速度發(fā)生大的改變，因此不可能出現(xiàn)反彈的現(xiàn)象，即使是非對心碰撞，也不會有大角散射。對于粒子在原子附近時由于原子呈中性，與粒子之間沒有或很小的庫侖力的作用，正電荷在原子內部均勻的分布，粒子穿過原子時，由于原子兩側正電荷將對它的斥力有相當大一部分互相抵消，使粒子偏轉的力不會很大，所以粒子大角度散射說明葡萄干布丁模型不符合原子結構的實際情況。師生互動，學生小組討論，學生分析推理得到盧瑟福的原子結構模型。對于問題3：先通過課件師生分析，然后小組討論，推理分析得到盧瑟福的原子結構模型。教師起引導和組織作用。教師小結：實驗中發(fā)現(xiàn)極少數(shù)粒子發(fā)生了大角度偏轉，甚至反彈回來，表明這些粒子在原子中某個地方受到了質量、電量均比它本身大得多的物體的作用，可見原子中的正電荷、質量應都集中在一個中心上。絕大多數(shù)粒子不偏移原子內部絕大部分是“空”的。少數(shù)粒子發(fā)生較大偏轉原子內部有“核”存在。極少數(shù)粒子被彈回表明：作用力很大；質量很大；電量集中。點評：教師進行科學研究方法教育：模型法（實驗現(xiàn)象）、（分析推理）（構造模型）（通過湯姆生的原子結構模型到盧瑟福的原子的核式結構模型的建立，既滲透科學探究的因素教學，又進行了模型法的教學，并將盧瑟福的原子的核式結構模型與行星結構相類比，指出大自然的和諧統(tǒng)一的美，滲透哲學教育。通過學生對這三個問題的討論與交流，順理成章地否定了葡萄干布丁模型，并開始建立新的模型。希望這一部分由學生自己完成，教師總結，總結時，突出湯姆生原子模型與粒子散射實驗之間的矛盾，可以將粒子分別穿過葡萄干布丁模型和核式結構模型的不同現(xiàn)象用動畫模擬，形成強烈的對比，突破難點）聯(lián)想在以前的學習中有哪些進行了模型法的教學，在哪些方面的研究中可以應用模型法來研究。得到盧瑟福的原子的核式結構模型后再展示立體動畫粒子散射模型，使學生有更清晰的直觀形象、生動的認識。3原子核的電荷與大小關于原子的大小應該讓學生有個數(shù)量級的概念，即原子的半徑在10-10m左右，原子核的大小在10-1510-14m左右原子核的半徑只相當于原子半徑的萬分之一，體積只相當于原子體積的萬億分之一。為了加深學生的印象，可舉一些較形象的比喻或按比例畫些示意圖，同時通過表格展示，對比。半 徑 大 小 （數(shù)量級）類 比原子10-10m足球場原子核10-15m10-14m一枚硬幣（三）課堂小結教師活動：讓學生概括總結本節(jié)的內容。請一個同學到黑板上總結，其他同學在筆記本上總結，然后請同學評價黑板上的小結內容。學生活動：認真總結概括本節(jié)內容，并把自己這節(jié)課的體會寫下來、比較黑板上的小結和自己的小結，看誰的更好，好在什么地方。點評：總結課堂內容，培養(yǎng)學生概括總結能力。教師要放開，讓學生自己總結所學內容，允許內容的順序不同，從而構建他們自己的知識框架。教學體會本節(jié)課在未準備前，本人開始和大部分的老師一樣，均認為該課很容易上，也沒什么多少內容可教學，作為上公開課不合適；因為傳統(tǒng)的教學中，只是告訴學生湯姆生的葡萄干布丁模型，粒子散射實驗，盧瑟福的原子核式結構模型，一節(jié)課15分鐘就可以講完了。傳統(tǒng)的教學中只是“授人以魚，并未授人以漁”，學生并不知道盧瑟福的粒子散射實驗為什么要這樣做，并沒有學會盧瑟福通過推理分析得出原子的核式結構模型的科學方法，可以說，這節(jié)課最精華的所在：科學研究方法如模型法、黑箱法、微觀粒子碰撞法，學生并沒有從中體會到，是舍本求末的教學法。本節(jié)課最大的成功之處有：（1）通過動畫展示了盧瑟福的粒子散射實驗，突破了傳統(tǒng)教學中本實驗不夠條件做，只能通過圖片介紹的不足；使難的知識變得更形象生動，更容易。（2）通過讓學生小組討論三個問題：有關用湯姆生的葡萄干布丁模型能否解釋粒子散射實驗現(xiàn)象，一步一步得出盧瑟福的原子核式結構模型，從而利于提高學生的邏輯推理能力，觀察能力，有利用培養(yǎng)學生勇于攀登科學高峰，不怕苦、不怕累的科學精神。（3）使學生通過本課的學習，體會并掌握到研究原子內部結構（未知世界）的三種方法：模型法、黑箱法、微觀粒子碰撞法，充分體現(xiàn)了新課程中“授人以魚，不如授人以漁”的基本思想。（4）探索在擴招情況下，進行教學有效性的策略研究，是本節(jié)課的試驗主題之一，也是我校開展的一個重要課題；本節(jié)課在有些學生的能力要求太高的地方，采用小步跑的方法，將難點的梯度設置為幾個臺階，如三個問題的回答討論，就采用這一方法，從而有利于提高學生的學習興趣和保持學習物理的積極性，使學生不斷獲得成就感，在小組中體會到自己的重要性和學會在小組學習中進行協(xié)作團結。（5）在教學中雖然不能進行真實的實驗，但同樣處處滲透著新課程理念的科學探究思想；例如：根據(jù)原子里面的結構是怎樣的？（提出問題）電子的發(fā)現(xiàn)原子呈電中性湯姆生因此提出葡萄干布丁模型（猜想與假設）是否正確？可以解釋一些實驗現(xiàn)象，有其一定的正確性但無法解釋粒子散射實驗（進一步實驗驗證）根據(jù)粒子散射實驗現(xiàn)象在原有葡萄干布丁模型基礎上進行修正，盧瑟福提出新的原子的核式結構建立新的理論（新的猜想與假設）進一步的實驗驗證電子云教學之中要注意的地方和教學中的火花：在學習的回答三個問題中，教師要靈活地處理學生問到的問題，不要回避問題，這些問題有的也許是思想的火花，有的是學生理解中的誤區(qū)，教師要能及時發(fā)現(xiàn)問題，而這些就更要求新課程下的教師要更具有較高的研究水平，要進一步提高教師的備課水平和質量，要能及時引導學生如何去分析問題和進行研究，而不是單一提供現(xiàn)成的答案；例如：（1）學生可能在分析問題同時，粒子能將電子打出，那么在屏上就能看到的是電子的亮點，這樣打在屏上的亮點就不一定是散射后粒子。教師可以引導學生分析：粒子打出電子后，根據(jù)碰撞的相關知識可知，粒子的速度幾乎不變；又由于電子的質量很小，粒子的質量較大，當電子碰撞到屏上時，能量較小，體積較小，不易觀察到，從屏上觀察到的應該是粒子。附1：學情分析1學生的認識水平我校從去年擴招后，由原來的6個班擴招到16個班，而廣州市的其他學校也在擴招，明顯感到學生的整體素質及物理基礎在下降，因此根據(jù)現(xiàn)有學生的具體情況設計教案、一步步設計難度梯度，進行教學有效性的策略研究成為我校的重點課題。為了使教學更具有代表性，所教教學班為物理選修普通班，學生的邏輯思維能力一般，但對物理有較大的興趣。2可能存在的學習困難估計學生利用粒子散射實驗現(xiàn)象進行討論和通過觀察實驗現(xiàn)象推理出盧瑟福的原子的結構模型會有一定的困難；對提出的3個問題，前二個問題放手讓學生進行小組討論，對于問題3采用先讓學生猜想，師生共同分析實驗現(xiàn)象，然后再放手讓學生小組討論出原子的結構。附2：教學主線設計附3：教學媒體設計教師演示實驗：介紹粒子散射實驗的實驗原理、裝置、現(xiàn)象由于中學階段沒有條件進行實驗，采用動畫模擬的方法。 多媒體的應用的設計：由網上下載2個相關的flash小課件，再將其有機地、無縫地插到自制PPT課件，只使用網上小課件的一小部分對自己有用的部分