教学目的
常识目的:1.知道电子的发现和汤姆生原子模型.
2.知道α粒子散射实验的装置和结果.
3.了解卢瑟福的提出的原子的核式结构模型.
4.了解原子的大小和原子核的大小的数目级.
能力目的:培养学生的抽象思维能力,与对实验结论的逻辑推理能力.
情感目的:理解人类对原子结构的认识和研究历程了一个十分漫长的过程,这一过程也是辩证进步的过程.依据事实打造学说,进步学说,或是决定学说的取舍,发现新的事实,再打造新的学说.人类就是如此渐渐认识微观世界的.引导学生学习科学家们对真理的探索和不懈奋斗的精神,并进行辨证唯物主义教育.
教学重点和难题
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.
难题是汤姆生模型和卢瑟福模型对实验结果的讲解.
教学设想
从本节课开始学习原子物理学的初步常识,包含原子的结构、原子核的组成和原子能等.本节课学习原子核式结构的常识,学生过去学过一些关于原子结构的常识,但却不了解人类是如何认识它的.本节课教学的重点应放在原子核式结构提出的过程和有关的实验基础,研究问题的思路、办法上,通过学习使学生渐渐知道人类是如何进入微观世界的.通过简要史料的介绍,一方面让学生领会到科学进步是一代一代科学家辛勤劳动的曲折过程,树立为科学捐躯的精神;其次,从中领会到科学研究的一些基本办法:“实验(事实)――理论假设――实验(提供新的事实)――修正理论(甚至打造新的假设)”,与大家的认识就是从不断地纠正偏差错误中提升的.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程,要充分发挥好教程的德育功能.
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,这就需要大家要充分发挥现代教学设施的功能,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,帮助学生形成明确的物理图象,从而更好的理解常识.
α粒子散射实验既是一个非常重要的实验,也是一个训练学生剖析问题、解决问题的非常不错的要点.教学中应该注意实验本身的原理和实验结果的剖析两部分教学,即不应只记结论而不懂实验原理,也不可以过多地讲实验的细节,而忽视了对结论的正确剖析.
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大家都知道的知识,但你们了解大家是依据什么说原子中有原子核的呢?20世纪初大家连原子都看不见,如何会了解原子中有一个比原子还小得多的核,即原子具备核式结构呢?
新课教学:
1.历史背景:
一百多年前,大家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定义,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.绝大部分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粒子偏转超越了90o,有些甚至被弹回,偏角几乎达到
180o.
3.汤姆生模型与实验结果的矛盾.
因为melt;lt;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穿过时遭到原子两侧的正电荷的斥力大多数抵消,使α粒子偏转的力不会非常大,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非常小的核,叫做原子核,原子的全部正电荷和几乎全部的水平都集中在原子核上,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讲解.
α穿过原子时,假如离核较远,遭到的库仑斥力就非常小,运动方向也改变非常小,只有当α十分接近核时,才遭到非常大的库仑斥力,发生大角度的偏转,因为核非常小,α十分接近的机会非常小,所以绝大部分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:原子核大小的数目级为10-15m,而原子大小的数目级为10-10m.
课堂训练:
(1)在a粒子散射实验中,察看到a粒子穿过金箔后:
A.都偏离了原来的方向
B.大部分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.原子内部大多数是空的
C.电子是原子的组成部分
D.原子中的正电荷集中在一个非常小的范围内
(3)在a粒子散射实验中,使少数a粒子发生大角度偏转有哪些用途力是原子核对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.原子是一个水平分布均匀的球体
B.原子的水平几乎全部集中在非常小的核内
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:
卢瑟福依据α粒子散射实验初步打造了原子结构的正确图象,但跟经典的电磁理论发生了矛盾.到底出了什么事矛盾?大家又是怎么办这类矛盾的呢?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,总结起来有以下几个方面:
(1)看重科学办法教育。物理学是一门科学常识与科学办法相结合的自然科学,对于学生来讲,办法比常识更要紧。因此在物理教学中,指导学生学习科学常识的同时,还应当看重科学办法的教育。本节课要学习的原子核式结构的常识,学生过去学过一些关于原子结构的常识,但却不了解人类是通过什么渠道和办法,如何认识它的。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有关的实验基础,研究问题的思路、办法上。通过教学,学生不但学会了原子核式结构的入门知识,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(甚至打造新的假设)”的科学办法。
(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。很多物理学家的科学态度、研究办法,与他们的人格、品行,都是大家学习的榜样。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物理常识的同时,适合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,成效较好。
(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,这就需要大家要充分发挥现代教学设施的功能。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,帮助学生形成明确的物理图象,从而更好的理解常识,成效明显。
(4)教学环节紧凑,层次感强,条理了解,实验现象讲解透彻,突出了物理学的特征,物理规律的发现过程得到了展示。
(5)课堂训练改变了以往教师读题、暗示的现象,由学生读题、解答,有益于培养学生的阅读和表达能力。这种办法应当大力倡导。
(6)在得出α粒子散射实验结果后,怎么样剖析实验结果,得出原子的核式结构模型,剖析的还不够深入,不够仔细。
课后深思
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办法,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,与教学过程和环节的设计等 方面做的较好。但本节课仍然使用的是传统的以教师演示、解说为主的启发式教学模式,学生的广泛参与度还不够,尤其是与新课程标准需要的探究式学习还有非常大的差距,还需要在以后的教学中继续持续的探索。
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