資源簡介

第3節　原子結構的模型
第一課時　原子結構
教學目標
【知識與技能】
(1)了解原子結構模型及其在歷史上的發展過程。
(2)知道原子是由原子核和核外電子構成的，原子核又是由質子和中子構成的。
(3)知道原子內各種微粒的電性以及各種微粒之間的數量關系。
【過程與方法】
通過了解原子結構模型及其在歷史上的發展過程，認識到建立模型是一個不斷完善、不斷修正的過程，理解模型方法對人們認識自然和發展科學的作用。
【情感態度與價值觀】
讓學生感受原子結構模型建立的發展過程，體會科學發展歷程的艱辛，感受科技發展與科學進步之間的關系。
教學重難點
【重點】
(1)α粒子散射實驗原理及原子的核式結構模型的建立。
(2)原子的結構。
【難點】
原子內部各種微粒之間的數量關系。
教學過程
知識點一　原子結構模型的建立
【自主學習】
閱讀教材第42～44頁的內容，完成下列填空：
1．原子結構模型的建立過程
(1)1897年，英國物理學家
湯姆生
提出了一個原子模型：原子是一個球體，正電荷均勻分布在整個球體內，電子像面包里的葡萄干那樣鑲嵌其中。該原子模型后來被實驗否定了。
(2)1911年，物理學家
盧瑟福
用帶正電的α粒子轟擊金屬箔，實驗發現多數α粒子穿過金屬箔后仍保持原來的運動方向，但有絕少數α粒子發生了較大角度的
偏轉
。在分析實驗結果的基礎上，盧瑟福提出了原子的
核式結構
模型：在原子的中心有一個很小的
原子核
，原子的全部
正電荷
和幾乎全部的
質量
都集中在原子核里，帶負電的電子在核外空間繞核運動，就像行星繞太陽運動那樣。
(3)1913年，丹麥科學家
玻爾
改進了盧瑟福的原子核式結構模型，認為電子只能在原子內的一些特定的穩定軌道上運動。
2．原子由
原子核
和
核外電子
構成。原子核帶
正電荷
，居于原子
中心
；核外電子帶
負電荷
，在核外空間做高速運動。
3．原子核相對原子來說，體積很
小
，但質量卻很
大
，它幾乎集中了原子的全部質量。由于原子核和核外電子所帶的電量大小
相等
，電性
相反
，所以整個原子呈電中性。
【合作探究】
查找相關資料，了解氦原子的結構，如原子核和核外電子數等，并嘗試建立一個氦原子結構的模型(用圖表示)。
答：
氦原子的原子核帶兩個單位正電荷，核外有兩個帶負電的電子圍繞原子核做高速運動，如右圖所示。
【教師點撥】
模型方法貫穿在科學領域的各個方面，科學上建立模型的過程一般是：先提出一個設想，然后通過一定的方法(最主要是實驗)去驗證模型，并不斷地修正完善，最后有可能推翻原有模型而重建模型。
【跟進訓練】
1．盧瑟福在α粒子(帶正電荷)散射實驗中，斷定原子中的絕大部分空間是空的，他的依據是
(　C　)
A．α粒子受到金原子的作用，改變了原來的運動方向
B．α粒子受到金原子內的電子吸引，改變了原來的運動方向
C．α粒子中的絕大多數通過金箔并按原來的方向運動
D．α粒子會激發金原子釋放出原子內的電子
2．學習完“原子的構成”之后，萍萍同學形成了以下認識，其中錯誤的是
(　C　)
A．原子由居于中心的原子核和核外電子構成
B．核外電子在高速運動
C．原子核的質量和電子的質量相差不大
D．原子核的體積與整個原子的體積相比要小很多
知識點二　揭開原子核的秘密
【自主學習】
閱讀教材第44頁的內容，完成下列填空：
1．用
高能量
的粒子撞擊、打碎核的方法是研究微觀粒子結構的一種方法。
2．原子核是由兩種更小的粒子——
質子
和
中子
構成的。如一種氧原子的原子核就是由8個質子和8個中子緊密相連構成的。
3．一個質子帶一個單位的
正電荷
，中子
不帶電
，一個電子帶一個單位的
負電荷
。如氧原子核內有8個質子，則氧原子核帶
8
個單位正電荷(即＋8)。科學上把原子核所帶的電荷數稱為
核電荷數
，氧原子的核電荷數為
8
。
4．由于原子呈電中性，根據原子中各微粒的電性及電荷量可知：原子中，
核電荷數＝質子數＝核外電子數
。
5．質子、中子和電子的質量比較
微粒名稱
電性
質量
核外電子
帶
負
電荷
9.1176×10－31千克
原子核
質子
帶
正
電荷
1.6726×10－27千克
中子
不帶
電荷
1.6748×10－27千克
6.質子和中子都是由更微小的基本粒子——
夸克
構成的。
【合作探究】
為什么說原子的質量集中在原子核上？為什么原子呈電中性？
答：原子核中質子和中子的質量近似相等，都約為一個電子質量的1834倍，故電子的質量可以忽略不計，因此原子的質量主要集中在原子核上。在原子中，原子核中質子帶正電，核外電子帶負電，一個電子所帶電荷量和一個質子所帶電荷量相等，由于核電荷數＝質子數＝核外電子數，因此原子核所帶正電荷總數與核外電子所帶負電荷總數相等，電性相反，整個原子呈電中性。
【教師點撥】
1．原子的中子數不一定等于質子數，如鈉原子的質子數為11，中子數為12。
2．原子核內一定含有質子，但不一定含有中子。如普通氫原子核內只有1個質子而無中子。
【跟進訓練】
1．科學家制造出原子核內質子數為112的新原子，下列有關該新原子的敘述正確的是
(　B　)
A．其核內中子數為112
B．其核外電子數為112
C．該原子帶112個單位正電荷
D．以上都不對
2．下列關于原子的敘述正確的是
(　D　)
A．原子是不能再分的微粒
B．所有物質都是由原子直接構成的
C．所有原子的原子核都由質子和中子構成
D．對原子而言，核內質子數一定等于核外電子數
3．在分子、原子、原子核、質子、中子、電子等微粒中，找出符合下列條件的粒子，填在相應的橫線上。
(1)能構成物質的是
分子、原子
；
(2)化學變化中的最小粒子是
原子
；
(3)帶正電荷的是
質子、原子核
；
(4)帶負電荷的是
電子
；
(5)呈電中性的是
分子、原子、中子
；
(6)集中原子質量的是
原子核
。
練習設計
完成本課相應練習部分，并預習下一課的內容。第二課時　離子和同位素
教學目標
【知識與技能】
(1)理解離子的概念，知道離子也是構成物質的基本粒子。
(2)理解元素的概念，能分析具體粒子是否屬于同一種元素。
(3)知道同位素的結構特點，能判斷具體粒子是否互為同位素；了解同位素的應用。
【過程與方法】
(1)通過對鈉在氯氣中燃燒的實驗，分析微觀過程，理解離子的概念。
(2)通過比較、分析建立元素的概念和同位素的概念。
【情感態度與價值觀】
通過了解同位素在工業、農業、醫療、國防等方面的廣泛應用，體會科學與人類的生產生活密不可分。
教學重難點
【重點】
(1)離子的概念及其分類。
(2)元素的概念；不同元素之間的本質區別。
(3)同位素原子的結構特點。
【難點】
元素的概念。
教學過程
知識點一　帶電的原子——離子
【自主學習】
閱讀教材第45頁的內容，完成下列填空：
1．鈉在氯氣中燃燒的微觀過程
金屬鈉在氯氣中燃燒時，鈉原子
失去
1個電子后形成帶
正
電荷的鈉離子(陽離子)，氯原子
得到
1個電子后形成帶
負
電荷的氯離子(陰離子)。帶有相反電荷的鈉離子和氯離子之間相互
吸引
，構成了
電中性
的氯化鈉。如下圖所示：
2．離子是帶電的
原子
或
原子團
，帶正電的叫
陽
離子，帶負電的叫
陰
離子。離子也是構成物質的基本粒子，如硫酸銅就是由銅離子和硫酸根離子構成的。
3．離子與原子之間的相互轉化
陽離子原子陰離子
4．陽離子的核內質子數
＞
核外電子數；陰離子的核內質子數
＜
核外電子數。
【教師點撥】
1．原子團是由兩種或兩種以上元素的原子結合而成的，在化學變化中常作為一個整體。
2．由離子構成的物質，陰、陽離子保持其化學性質。如保持硫酸銅化學性質的粒子是銅離子和硫酸根離子。
3．原子的化學性質主要是由最外層電子數決定的，在化學反應中，原子核不變，改變的只是核外電子數。原子得失電子后，形成相對穩定的結構，化學性質更穩定。
【跟進訓練】
1．下列關于原子、分子、離子的說法中，正確的是
(　D　)
A．離子不能直接構成物質
B．原子不能保持物質的化學性質
C．分子的質量肯定比原子的大
D．金屬原子失去電子會形成陽離子
2．下列關于鎂原子、鎂離子兩種粒子的判斷中，不正確的是
(　D　)
A．核電荷數相同
B．質量幾乎相等
C．鎂離子比鎂原子少兩個電子
D．鎂離子的電子數與質子數相同
知識點二　同位素——原子的“孿生兄弟”
【自主學習】
閱讀教材第45～47頁的內容，完成下列填空：
1．科學上把具有相同
核電荷數
(即
質子數
)的一類原子總稱為
元素
。如氧元素就是所有核電荷數為
8
的原子的總稱。
2．原子核內的
質子數
相同、
中子數
不相同的同類原子互為
同位素
原子。元素是互為同位素的原子的總稱。大多數元素都有同位素，如汞元素有7種穩定的同位素。
3．同位素原子的兩種表示方法
(1)常用原子符號(X)表示，其中X表示
原子種類
，Z表示
質子數
，A表示
質子數與中子數之和
。如氫有氕(H)、氘(H)、氚(H)三種同位素原子。
(2)也可以用“原子名稱(或符號)－質子數與中子數之和”來表示。如氧的三種同位素原子分別為氧－16(O－16)、氧－17(O－17)、氧－18(O－18)。
4．同位素的應用
(1)質譜分析中，用
穩定同位素
原子作為示蹤原子；(2)核潛艇利用鈾的同位素
裂變
釋放的能量作為動力；(3)利用
放射性同位素
對一些臟器進行掃描，診斷腫瘤等疾病；(4)根據放射性同位素的
半衰期
，進行古董鑒定。
【合作探究】
氧的3種原子其核外電子各有幾個呢？
答：原子中，質子數＝核電荷數＝核外電子數。氧的3種原子的質子數都為8，故核外電子數也都為8。
【教師點撥】
根據元素的定義可知，不同元素之間最本質的區別是核電荷數(即質子數)不同。
【跟進訓練】
1．氟元素與硅元素最本質的區別是
(　D　)
A．原子質量不同
B．中子數不同
C．中子數與核外電子數之和不同
D．質子數不同
2．氚是氫的一種同位素，氚原子核含有1個質子和2個中子。下列示意圖(圖中“⊙”表示質子，“”表示中子，“”表示電子)能正確表示氚原子結構的是
(　A　)
A　　
B
C　　　
D
3．兩種不同的原子，一種核內有15個質子、15個中子，另一種核內有15個質子、16個中子，則有關它們的說法正確的是
(　B　)
A．它們屬于不同的元素
B．它們屬于同一種元素
C．它們的質量相等
D．它們雖然互為同位素，但核電荷數是不同的
練習設計
完成本課相應練習部分，并預習下一課的內容。

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