第一章打开原子世界的大门
从葡萄干面包原子模型到原子结构的行星模型
一、教材分析 、教学设想
本节课着重体现化学学习思维，使学生感受到科学研究过程与方法。因此，我在设计这一课时，通过大量的众位科学家的经典实验以及故事激发学生兴趣，让学生愉快地参与教学实践活动。
、教材的地位和作用
本节课位于上教版化学教材第一章第一节，是高中阶段的一个教学起点。通过一年的化学知识的学习，学生对化学这门学科有一定的认识，本章节主要在与培养学生的科学研究思维及素养。
二、三维教学目标 教学目标:
、知识目标：了解原子结构发现的过程及相关实验,明确它对现代化学发展的影响；了解现代原子结构模型确立的过程。
、情感目标：学生通过体验科学探索的过程，体会踏实创新的科学精神，培养学生形成探索科学的意识；初步体会科学家探索原子结构奥秘中的科学方法（模型方法和实验方法）的价值，增强科学素养，积累间接经验。
、技能目标：培养学生阅读、分析、比较、归纳的能力。 三、教学重难点
.原子结构发现过程中科学实验的重要性。 .学生主动探索、主动体验的自主学习方式的培养。 教学方式：自主探究、讨论的教学模式。 四、教学过程 、引言
通过一年的化学学习，同学都知道化学成为一门独立的学科的时间很短，相较于其他学科来说。从分子原子学说开始，人类才开始将化学做为一门学科来研究。“原子说”成为其转折点。
、阅读一段资料，说说古典原子理论。
我国战国时期施惠说过：“一尺之棰，日取其半，万世不竭。”墨子则认为，物质分割
是有条件的，存在不能分割的部分，其将这部分称之为“端”。古希腊哲学家德谟克利特（约公元前前），他认为物质是由极小的称为“原子”的微粒构成，且物质只能分割到原子。
提问：结合以上资料，说说古人对物质的构成有怎样的观点？ 、道尔顿的原子论。
探究：道尔顿做了一个气体混合的实验，将两种气体混合，方向气体都能均匀混合。你从中得到什么启发？（联想大风吹沙）
可能：气体是运动的；构成气体的微粒很小；微粒的质量较小。。。。。。。 道尔顿的原子结构观点：
、化学元素均由不可再分的微粒构成；、原子在一切化学变化中均保持其不可再分性；、同一元素的原子在质量和性质上都相同，不同元素的原子在质量和性质上有不同；、不同元素化合时，这些元素的原子按简单整数比结合成化合物。
讨论：从现代化学理论分析，道尔顿的观点是否合理。 、汤姆生的实验体验做科学家。 假设大家做了以下实验：。。。。。。。。。 实验内容 在克鲁克斯管内的阴极包一层化学制品（该制品受到阴极射线的撞击会发出荧光），并在阴极射线的路径上放一个金属十字架。 在阴极射线上放一个精巧的小风车 在管子的两边分别放上磁铁的南极和北极 用电荷板，测定粒子的质量 用不同的阴极做实验 粒子所发生的变化相同 这些粒子是一切物质共有，始终是一样的。 综合上述实验，汤姆生提出原子中存在电子。 进一步，他推测原子的模型，提出葡萄干面包模型。
、卢瑟福α粒子散射实验
阴极射线的轨道弯曲了 射线使风车转动 阴极射线有物质的粒子构成，而不仅仅是一束光 粒子是带电荷的 现象 在阳极上看到了十字架的阴影 结论 阴极射线是直线传播的 随着德国物理学家伦琴发现射线和英法国贝克勒尔发现铀的放射性，英国的卢瑟福提出一个问题“放出的射线是什么？”他做了进一步研究，发现两种不同的辐射，一种是α辐射，另一种称为β辐射。当然后来证明还存在一种γ射线。卢瑟福测定α粒子的电荷及质量，正实α粒子是氦核。
探究：（）实验装置：铅盒内放有少量放射性元素钋，向外发射具有一定能量的α粒子，一束α粒子射线射到金箔上。穿过金箔的α粒子打到荧光屏上产生一个亮点，用显微镜可以观察到，整个装置放在真空容器中。
（）实验现象：绝大部分α粒子穿过金箔后仍然沿原来方向前进；少数α粒子发生较大偏转，极少数α粒子偏转角大于°，甚至有的α粒子原路返回。
思考讨论：为什么用α粒子轰击金箔？产生的现象说明了什么？
指导：卢瑟福的实验设计以汤姆生的理论做基础，他设计的前提是原子象葡萄干面包一样。α粒子当时已知其质量远远大于电子，且带正电，不会被电子阻挡，当然也不会被均匀的正电荷吸引，应畅通无阻。
结论：他提出了原子结构行星模型。
*、年度诺贝尔物理学奖的获得者玻尔原子理论：年提出。
）.原子只能处于一系列不连续的能量状态中，这些状态是稳定的叫定态。
）.原子从一种定态（设其能量为），跃迁到另一个定态（设其能量为）时，它辐射或吸收一定频率的光子。光子的能量与两个定态能量之差的关系是：·－。
）.原子的不同能量状态对应于电子的不同运行轨道，电子的可能轨道是不连续的。 *.电子云模型（薛定谔）
电子云模型中的电子在原子核外很小的空间内做高速运动，其运行没有固定的规律，接近近代人类对原子结构的认识，属于分层排布。
、科学探索的一般过程
提问：综合以上科学家的探索，科学研究的一般过程是什么？ 发现问题→提出假设→实验验证→数据分析→得出结论
教学后记：本节对于学生来讲，不是知识点的灌输，而在于通过探究科学家在研究原子结构的过程中，所付出的努力和艰辛，明白对于未知世界的探索是充满神秘和漫长的道路的，旨在给学生一种思想方法，是一种放之四海皆准的真理。
附：资料
波尔理论
玻尔原子理论（又称波尔模型）是丹麦物理学家尼尔斯·玻尔（）于年提出的关于氢原子结构的模型。玻尔原子理论引入量子化的概念，使用经典力学研究原子内电子的运动，很好地解释了氢原子光谱和元素周期表，取得了巨大的成功。
年，英国物理学家卢瑟福根据年进行的α粒子散射实验，提出了原子结构的行星模型。在这个模型里，电子像太阳系的行星围绕太阳转一样围绕着原子核旋转。但是根据经典电磁理论，这样的电子会发射出电磁辐射，损失能量，以至瞬间坍缩到原子核里。这与实际情况不符，卢瑟福无法解释这个矛盾。
年，正在英国曼彻斯特大学工作的玻尔将一份被后人称作《卢瑟福备忘录》的论文提纲提交给他的导师卢瑟福。在这份提纲中，玻尔在行星模型的基础上引入了普朗克的量子概念，认为原子中的电子处在一系列分立的稳态上。回到丹麦后玻尔急于将这些思想整理成论文，可是进展不大。
1913年2月4日前后的某一天，玻尔的同事汉森拜访他，提到了年瑞士数学教师巴耳末的工作以及巴耳末公式，玻尔顿时受到启发。后来他回忆到“就在我看到巴耳末公式的那一瞬间，突然一切都清楚了，”“就像是七巧板游戏中的最后一块。”这件事被称为玻尔的“二月转变”。
年月、月、月，经由卢瑟福推荐，《哲学杂志》接连刊载了玻尔的三篇论文，标志着玻尔模型正式提出。这三篇论文成为物理学史上的经典，被称为玻尔模型的“三部曲”。
薛定谔与电子云模型
电子云是年奥地利学者薛定谔在德布罗伊关系式的基础上,对电子的运动做了适当的数学处理,提出了二阶偏微分的的著名的薛定谔方程式。这个方程式的解,如果用三维坐标以图形表示的话,就是电子云。
电子云是近代对电子用统计的方法，在核外空间分布方式的形象描绘，它的区别在于行星轨道式模型。电子有波粒二象性，它不像宏观物体的运动那样有确定的轨道，因此画不出它的运动轨迹。我们不能预言它在某一时刻究竟出现在核外空间的哪个地方，只能知道它在某处出现的机会有多少。为此，就以单位体积内电子出现几率，即几率密度大小，用小白点的疏密来表示。小白点密处表示电子出现的几率密度大，小白点疏处几率密度小，看上去好像一片带负电的云状物笼罩在原子核周围，因此叫电子云。
在量子化学中，用一个波函数Ψ（，，）表征电子的运动状态，并且用它的模的平方Ψ值表示单位体积内电子在核外空间某处出现的几率，即几率密度，所以电子云实际上就是Ψ在空间的分布。研究电子云的空间分布主要包括它的径向分布和角度分布两个方面。径向分布
探求电子出现的几率大小和离核远近的关系，被看作在半径为，厚度为的薄球壳内电子出现的几率。角度分布探究电子出现的几率和角度的关系。
例如态电子，角度分布呈球形对称，同一球面上不同角度方向上电子出现的几率密度相同。态电子呈字形纺锤形，不同角度方向上几率密度不等。有了的角度分布，再有时的径向分布，就可以综合两者得到的电子云图形。由于和的径向分布不同，和的电子云图形也不同。
第一章打开原子世界的大门
．从葡萄干面包模型到原子结构的行星模型
知识点梳理
一、从古典原子论到葡萄干面包原子模型 古典原子论 A、 战国施惠： B、 战国墨子：
C、 古希腊提出古典原子论，并提出“”一词
道尔顿学说 提出时间： 主要观点：、 、 、 、
葡萄干模型
英国科学家汤姆孙根据实验发现，并在此基础上提出 实验内容 在克鲁克斯管内的阴极包一层化学制品（该制品受到阴极射线的撞击会发出荧光），并在阴极射线的路径上放一个金属十字架。 在阴极射线上放一个精巧的小风车 在管子的两边分别放上磁铁的南极和北极 用电荷板，测定粒子的质量 用不同的阴极做实验 粒子所发生的变化相同 阴极射线的轨道弯曲了 射线使风车转动 现象 在阳极上看到了十字架的阴影 结论
二、从射线的发现到元素放射性的发现
打开原子世界的大门教案 沪教版(优秀教案)
