資源簡介

(共24張PPT)
制作模型并展示科學家探索
物質組成與結構的歷程
活動目標
通過制作模型和展示科學家的探索歷程，進一步認識物質是由微觀粒子構成的，進一步體會用元素和分子、原子觀點認識物質組成與結構的思路和方法
凳子和葉子看起來和摸起來都很不一樣，這是為什么
因為不同物質的組成和結構是不同的
我們已經學過物質是由微觀粒子構成的。
科學家是如何把宏觀的物質與微觀粒子聯系起來的呢 讓我們一起去探索一下吧！
活動引入
活動設計與實施
任 務 1
探究構成物質的微觀粒子
生活中有哪些實例可以說明物質是由原子和分子等微觀粒子構成的呢
量體溫時，水銀溫度計汞柱上升
走過花圃會聞到花香
物理、化學學科中對微觀粒子運動特點的描述及相關實驗的原理。
物理
氣體擴散實驗
液體擴散實驗
擴散現象和大量事實表明一切物質的分子都在不停地做無規則運動，這種無規則運動叫做分子的熱運動。
擴散現象表明分子在不停地運動，既然分子在運動，那么通常固體和液體中分子為什么不會飛散開，而總是聚合在一起，保持一定的體積呢？
分子之間存在引力和斥力
分子之間既有引力又有斥力。當固體被壓縮時，分子間的距離變小，作用力表現為斥力;當固體被拉伸時，分子間的距離變大，作用力表現為引力。固體分子間的距離小，不容易被壓縮和拉伸，具有一定的體積和形狀。
復習回顧
化學
品紅溶液在靜置的水中會擴散
濃氨水使另一個燒杯中的酚酞溶液變紅
微觀粒子(如分子)總是在不斷運動著
由分子構成的物質在發生物理變化時，分子本身沒有發生變化。例如，當品紅溶于水時，品紅分子和水分子都沒有變成其他分子，它們的化學性質也各自保持不變。
氣體可壓縮儲存于鋼瓶中，這是因為分子之間有間隔，在受壓的情況下分子間的間隔減小，加壓、降溫可以使氣體液化。相同質量的同種物質在固態、液態和氣態時的體積不同，表明其分子間的間隔不同。
小組討論：不同學科探究思路和方法的區別和聯系是什么？
探究微觀粒子需要觀念、知識和方法的繼承與創新，離不開科學儀器和實驗技術的改進和突破。
超快阿秒激光脈沖
量子精密測量技術
微觀粒子基礎研究領域的新技術和新方法
任 務 2
認識模型在探索物質組成與結構中的作用
化學、物理和生物學等課程中有多種模型體現了物質的組成與結構。這些模型有哪些不同的學科特點呢？
化學
二氧化碳分子
水分子
氧分子
分子模型
銅原子
原子模型
物理
原子結構模型
原子中心是原子核，在原子核周圍，有一部分的電子在核外運動
氫原子和氦原子的結構
生物
細胞壁
細胞膜
細胞核
細胞質
液 泡
線粒體
葉綠體
植物細胞模型
動物細胞模型
細胞核
細胞質
細胞膜
線粒體
結合化學課程“物質的組成與結構”的學習，概括元素、分子、原子(包括原子核、核外電子等)與物質的層次關系，嘗試用概念圖、簡圖等方式表達你的看法。
物質
分子
構成
構成
構成
元素
組成
離子
分成
得失電子
構成
原子
原子核
核外電子
科學家是如何認識原子的結構的呢？
萬物的本源是原子和虛空
德謨克利特
古希臘哲學家
他們的觀點停留在哲學層面和思辨而非科學研究
墨子
中國古代哲學家
“端”是空間中不可分割的最小單位
古代原子觀點
近代原子模型的發展歷程
1808年，道爾頓提出了原子論。“原子”可被認為是原子的“實心球模型”
1911年，盧瑟福用α粒子攻擊金箔，他推測原子中帶正電荷部分的體積很小，但幾乎占有全部質量，電子在原子核外運動
19世紀末，湯姆孫發現了電子。他認為正電荷均勻分布在整個原子內，帶負電荷的電子鑲嵌其中
實心球模型
核式結構模型
1913年，波爾提出核外電子是在某些特定的軌道上運動的，提出波爾原子模型
科學家探索原子結構的腳步一直沒有停下，后來人們對于目前的模型不斷完善、修正，使模型更接近于事物的本質，事實上，目前的原子模型比波爾模型又有了很大的改進。
小組討論：結合科學家探索原子結構的歷程，談談你對科學探究以及科學工作的認識？
動手實踐：
用橡皮泥、綠豆、小米等材料制作下面三種原子結構模型
道爾頓
原子結構模型
湯姆孫
原子結構模型
盧瑟福
原子結構模型
任 務 3
以水為例梳理物質組成與結構的認識思路
1781年，普里斯特利把“易燃空氣”和空氣混合后盛在干燥、潔凈的玻璃瓶中，當用電火花點火時，發出震耳的爆鳴聲，且玻璃瓶內壁出現了液滴。
卡文迪什用純氧代替空氣進行上述實驗，確認所得液滴是水，并確認大約2份體積的“易燃空氣”
科學家是如何發現水的組成的呢？
嘗試寫出反應表達式
氫氣 + 氧氣 → 水
卡文迪什
普里斯特利
1782年，拉瓦錫將水蒸氣通過一根燒紅的鐵制槍管，得到“易燃空氣”。并將“易燃空氣”命名為氫。
1800年，尼科爾森和卡里斯特爾利用伏打電堆進行了水的分解實驗。
反應表達式 水 + 鐵 → 固態物質 + 氫氣
(氫 + 氧) (鐵 + 氧)
嘗試寫出反應表達式
水 → 氫氣 + 氧氣
拉瓦錫實驗： 水 + 鐵 → 固態物質 + 氫氣
(氫+氧) (鐵+氧)
2. 通過上述實驗總結探究物質組成的思路
普里斯特利、卡文迪什實驗：氫氣 + 氧氣 → 水
(化合反應)
尼克爾森和卡里斯特爾電解水實驗：水 → 氫氣 + 氧氣
(分解反應)
水是由氫、氧元素組成
小組討論：
1. 上述實驗得出水是由氫、氧元素組成的理論依據是什么
化學反應前后元素種類不變
物質1
物質2
物質3
+ + ……
分解
化合
未知化合物
已知單質(或化合物)
道爾頓 建立原子學說
認為物質是由原子構成的，并且原子在化學變化中不可分，氫氣和氧氣結合生
成水的微觀過程是：
+
→
氫原子
氧原子
水原子
科學家從分子觀點的角度來認識水的組成的歷程又是怎樣的呢？
蓋 - 呂薩克 提出氣體化合體積定律
通過實驗發現2體積氫氣和1體積氧氣反應生成2體積水蒸氣，推測：
+
→
氫原子
氧原子
水原子
(水屬于復雜原子)
阿伏伽德羅 提出分子學說
認為物質是由分子構成的，分子由原子構成，提出“相同條件下，相同體積氣體含有相同數目分子”，推測：
+
→
氫分子
氧分子
水分子
思考：三位科學家對“氫氣和氧氣反應"實驗做出了不同解釋，你更贊成哪位科學家的說法？為什么？分享你的看法。
19世紀60年代，分子學說被廣泛接受后，水的化學式逐漸被同意確定為H2O
1.用紙板、橡皮泥等材料制作有關原子和分子的模型
動手實踐：
2.拼接模型展示歷史上科學家對氫氣與氧氣反應生成水的典型觀點
①用2個水分子模型展示
②用4個水分子模型展示

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