人类对原子结构认识教学设计

《人类对原子结构的认识》教学设计

（福建省德化县第一中学） 【教学目标】

知识与技能

1.了解常见元素原子的核外电子排布，知道它们在化学反应中通过电子得失使最外层达到8电子稳定结构的事实。通过氯化钠的形成了解钠跟氯气发生化学反应的本质。

2.了解原子是由原子核和核外电子构成，绝大多数原子的原子核是由质子和中子构成的。能根据原子组成符号判断原子的构成。

过程与方法

1.通过思考质子、中子、电子及质量数之间的关系，提高分析处理数据的能力。

2.通过氯化钠形成过程的分析，了解钠跟氯气发生化学反应的本质。

情感、态度和价值观

通过了解原子结构模型演变的历史，认识实验、假说、模型等科学方法对化学研究的作用。在对前人研究历程的学习中逐步形成科学的研究方法和对前人研究成果正确的情感态度，树立正确的价值观。

教学重点构成原子的微粒及其数量关系的理解，核素、同位素概念的掌握。

教学难点活泼金属与活泼非金属反应的实质。构成原子的微粒及其数量关系的理解。

教具及教学方法多媒体、比较法、分析法、归纳法。

【教学过程】

【新课导入】

师自古以来，人们对物质的探索就从未停止过。同学们，你们知道在世界史上最早提出“原子”这一名词的人是谁吗？

生有人说道尔顿，有人说德谟克利特。

师古希腊哲学家德谟克利特就提出了哲学概念上的“原子”这一名词，他认为物质是由不可分割的微粒即原子构成的。那么，现代意义上的原子又是什么呢？今天，我们就一起跟随科学家的脚步来学习原子。

一、原子结构模型的演变

师科学家是怎样探索原子的结构的呢？原子结构模型的演变经历了哪几个阶段？又有哪些科学家对此做出了卓越贡献呢？请同学们快速阅读课本中的交流与讨论，并找到重要的科学家及他们的主要观点。

生阅读。

师大家对人类探索原子结构的过程应该有了一个初步的了解。就让我们一起沿着科学家探索原子结构的足迹来认识原子。对此做出重要贡献的科学家有哪几位呢？请一位同学来归纳原子结构模型的演变经历的几个阶段，以及对应的科学家的主要观点。

二、原子核外电子排布

师现在我们知道原子是由什么组成的呢？

生集体回答原子核和核外电子。

师首先我们来学习原子中的核外电子是怎么排布的。

【讲述】让学生打开元素周期表，并简单介绍核外电子排布的一般规律，举例K原子的核外电子是如何分层排布的，让学生有一个大概的了解。

【讲解】以氯原子的结构示意图为例，讲解每一个部分代表的是什么。

【学生练习】钠原子、氧原子、镁原子的原子结构示意图。

【学生板演】原子结构示意图。

【教师讲评】与学生一起分析该学生写的每一部分是否书写正确，并进行巩固。

【提问】如何表示离子的结构示意图？

【预备知识讲解】八电子稳定结构。

【讲述】以氯化钠的形成过程为例拓展离子化合物形成的本质，即电子转移的相关知识。让学生课后再结合书本思考氧化镁形成过程的本质。（在讲述过程中说明离子结构示意图的书写）

【得出规律】活泼金属原子的最外层电子数较少（小于4），易失去电子，表现为正化合价。活泼非金属原子的最外层电子数较多（大于4），易得到电子，表现为负化合价。

三、原子核的组成

师原子是由核外电子和原子核组成的，那原子核能否再分成更小的微粒呢？

生可以。原子核是由质子和中子构成的。

师大家课前预习工作做得很好。根据科学探究，绝大多数的原子核是由更小的质子和中子构成的。原子核位于原子的中心，核外电子围绕原子核高速运动。而且质子、中子和电子的质量和所带电荷也不相同。

【学生活动】观察并描述表格中的数据，思考三种微粒的质量、电量有什么关系？

【师生合作】电量一个质子带一个单位的正电荷，中子不带电，一个电子带一个单位的负电荷，原子核内的质子数与核外的电子数相等，所以原子显电中性。

【问题解决】将有关原子的质子数和中子数之和填入教材表中，并与原子的相对原子质量作比较，你能得出什么结论？

【师生互动】学生回答某原子的相对原子质量≈该原子的质子数（Z）+中子数（N）。

师原子核内所有质子数与中子数的相对质量取整数，加起来得到的数值成为质量数。

【问题解决】如果用X表示元素符号，Z表示原子的质子数，A 表示原子的质量数，请用A、Z、X表示表中原子的组成。

师根据这样的推理，我们来总结一下，在原子中，质子数 和电子数有什么关系？

生原子的质子数=核外电子数。

【知识拓展】阳离子或者阴离子的质子数跟核外电子数的关系。以氯离子和钠离子进行分析，最后?学生自己归纳出结论。并强调在原子中，质子数等于核外电子数。在阴、阳离子中，这个关系就不成立。

【回顾总结】

今天我们了解了原子结构模型的演变，请大家再回忆一遍。核外电子是分层排布的，要学会写原子结构示意图。我们还从微观的角度了解了原子核的构成，掌握了原子的质子数、中子数、质量数之间的相互关系。学会了用A、Z、X表示核素。我们知道原子核由质子和中子构成，那质子、中子、电子这些基本微粒还能再分解吗？请同学们自己阅读书本中的“拓展视野”，了解神奇的“夸克”。

【课堂练习】

1.氧原子的质量数为16，质子数为8，它的中子数是多少？

2.钠原子的质量数为23，中子数为12，它的核外电子数是多少？

板书设计（略）。

编辑 任 壮

本课时教学内容较多，虽然使用了课件以增加课堂容量，但教学过程仍觉仓促，尚有意犹未尽之感。主要在于学生的活动不够全面与充实，老师课堂讲授的时间较多，从表面上看学生活动与探究的时间与机会较少，未能很好地体现新课程之特征。如果再有半个课时的时间或者课堂教学内容稍少一些，那么在学生的活动与探究方面就会充分些，课堂教学形式也会更为活跃，从表面上看，就可能更符合人们对新课程的直观印象。

在教学内容与形式的处理上，如果事先印发预习提纲给学生，让学生在课前加以充分预习与探讨，老师在课堂上再以一定的形式和问题与学生进行对话与交流，这样学生活动表现的时间与机会就相对会多些，美其名曰“充分调动学生自主学习与活动探究”。但这样的教学，增加了学生课余的学习压力，增加了课后负担，同时降低了课堂45分钟的效率，本质上来说只不过是把本应在课堂上完成的学习任务转移到课余而以，而且这种教学需要学生具有扎实的学习基础和良好、自觉的学习态度与习惯，同时要有较为充裕的课余时间保证。而这些，我们的学生目前尚无法具备。

另外，教材中尚有一些栏目不知该如何处理更为合适。比如：“调查与研究”“查阅资料”等栏目，我们该在什么时间以什么样的方式让学生去找谁调查与研究呢？我们又该在什么时间让学生去查阅资料昵？就算图书馆等外界条件已具备，在目前的条件下，我们的学生有那么多的课余时间吗？虽说教学无定法，但如何才是最好，尚需我们探索、探索、再探索。

人类对原子结构的认识 第三单元 学情分析：在初中《科学》中，学生已经初步了解原子结构模型的演变历史，知道原子是由原子核和核外电子构成的，知道原子核是由质子和中子构成的，初步了解质子、中子、电子的质量、电性关系；
已初步了解元素和同位素的概念及同位素的应用。核外电子的排布规律和原子结构示意图的书写在《科学》教材中未涉及，但在初高中衔接教育中已作初步讲解，学生基本可以写 号元素的原子结构示意图。1~18出 教材分析：本单元的编排在化学学习中起到承前启后的作用。在前两个单元中，学生已经认识到了化学世界物质的精彩纷呈，了解到了研究物质的实验方法的多样性。在有这些知识的基础上，通过本单元的学习，将学生从宏观的物质世界带入化学的微观世界。在本单元中主要介绍原子结》中系统学习原子核外电子排布和元素周期2构模型的演变和原子的构成等内容，再在《化学

表的知识。

三维目标：

知识与技能：

了解原子结构模型演变的历史。

．1了解钠、镁、氧等常见元素原子的核外电子排布情况，知道它们在化学反应中通过电 ．2电子稳定结构的事实。通过氧化镁的形成了解镁跟氧气发生化8子得失使最外层达到

学反应的本质。绝大多数原子的原子核是由质子和中子构成的。了解原子是由原子核和核外电子构成， ．3

能根据原子组成符号判断原子的构成。知道核素、同位素等概念。

过程与方法：通过了解原子结构模型演变的历史，让学生体验科学家探索原子结构的艰难过程，认 1.

识实验、假说、模型等科学方法对化学研究的作用。．通过学生自主讨论原子中质子、中子、电子及质量数之间的关系，培养学生分析处理数2

据的能力。．通过氧化镁形成过程的分析，以及化合物的化学式的书写，让学生学会推理、归纳的方3 法。

情感、态度和价值观：从科学家探索物质构成奥秘的史实中体会科学探究的过程和方法，并培养学生对科学探 索的热爱。通过氧化镁形成过程的分析，让学生从宏观走向微观，领悟化学反应的本质。

教学重点：

．构成原子的微粒之间的量的关系。

1 ．化学反应中原子核外电子排布的变化，化合价与得失电子数、最外层电子数的关系。

2 教学难点：
化学反应中最外层电子的变化，以及化合价与得失电子数、最外层电子数的关系。

课时安排：
课时 1 教学过程：【引入】同学们，你们知道在世界史上最早提出“原子”这一名词的人是谁吗？（学生中会有人说道尔顿、德谟克利特……）对，在公元前世纪，古希腊哲学家德谟克利特就提出了哲学5概念上的“原子”这一名词，他认为物质是由不可分割的微粒即原子构成的。在希腊语中，原 子就是“不可分割的”意思。那么，现代意义上的原子又是什么呢？

“中国”图片。

【投影】扫描隧道显微镜下的硅晶体、以及在扫描隧道显微镜下用原子书写的【讲述】这是我们借助先进的扫描隧道显微镜观察到得原子的表面，那原子的内部结构又如何能观察到原子的内部结构，个足球场的超级显微镜，5占地亿英镑、3.8英国耗资呢？据报道，此项研究正在进行之中。当然科学家经其他实验研究已证实，原子是由更小的微粒构成的。显2500然，从年来，2500年前的古希腊到今天，“原子”的意义已经发生了明显地变化。那么，科学家是怎样探索原子的结构的呢？原子结构模型的演变经历了哪几个阶段？又有哪些科学家页的交流与讨论，并找到重要的科学27~28对此作出了卓越贡献呢？请同学们快速阅读课本第

家及他们的主要观点。

【学生】学生阅读。

【板书】原子结构的认识过程【讲述】好，阅读完了，大家对人类探索原子结构的过程应该有了一个初步的了解。接下去，就让我们一起沿着科学家探索原子结构的足迹来认识原子。那对此作出重要贡献的科学家有哪

几位呢？年，提出了具体的原1803在【讲述】在近代化学史上，最早提出原子结构模型的人是道尔顿，

子模型，建立了近代原子学说。那道尔顿的主要观点是什么呢？

（集体回答）物质是由原子构成的，原子是不可分割的实心球体。【学生】年，汤姆生在实验中发现了电子，并且发现电子是带负电荷的，且质量1897【讲述】可是，在非常的小。由于原子呈电中性，所以汤姆生认为原子中的正电荷是均匀地分布在整个原子中，年提出了被称为“葡萄干面包1904于是于正负电荷总数相等。而带负电荷的电子则镶嵌其中， 式”的原子结构模型。粒子散射实验时发α年英国物理学家卢瑟福在做1911【讲述】科学探索的脚步并没有停止， 生意想不到的现象。

粒子散射实验图片α【投影】 【提问】从这一实验现象中，你能得出什么结论？

、原子的大部分体积是空的。1【学生】、中间有一个几乎集中了所有原子的质量且体积很小的粒子——原子核。2 原子核：
【板书】卢瑟福：原子 核外电子 【投影】卢瑟福的主要观点：、原子的大部分体积是空的。1、中间有一个几乎集中了所有原子的质量且体积很小的粒子——原子核。23、电子随意地围绕着一个带正电荷的很小的原子核运转。

1919【过渡】后来，卢瑟福和他的学生经过进一步的实验研究证实，绝大多数的原子核是由（

年）中子构成的，并且发现质子带一个单位的正电荷，而中子不显电性。1932年）质子和（

质子

原子核 【板书】 中子 【过渡】那么构成原子核的质子、中子以及与核外电子之间有何联系呢？由于原子呈电中性，

粒子散射实验和表中的数据，请思考：α质子数。结合卢瑟福的=由此可见原子中，电子数 【投影】

电子 中子 质子 -31-27-27 /kg 质量 9.109×10 1.675×10 1.673×10

1/1836 1.008 1.007 相对质量 信息提示：

质量数：将原子核内所有的质子和中子的相对质量取整数，加起来所得到的数值。

相比较所得的数值。1/12原子质量的C-12相对质量：质子、中子的质量与 【投影】⑴原子的质量与质子、中子的质量关系

⑵原子的相对原子质量与质子、中子的相对质量的关系

⑶原子中质子数、中子数、电子数和质量数之间的关系

【学生】学生代表回答结论。

所有中子的质量+原子的质量≈所有质子的质量 所有中子的相对质量+原子的相对原子质量≈所有质子的相对质量

中子数+质子数=质量数

电子数=质子数

电子数=、原子中：质子数1【板书】A质量数（ ）N中子数（+）Z质子数（=）

≈原子的相对原子质量 【追问】那在离子中，这些等式关系还成立吗？ 电子数±电荷数=【板书】离子中：质子数【过渡】不同原子中，质子数、中子数、电子数是不同的，那能否用一个符号准确地表示出一 个原子的具体组成呢？AX表示原子的质Z表示元素符号，X其中,来表示【讲述】在这里我们可以用原子的组成符号Z 表示原子的质量数。A子数，AX

【板书】Z可以表示为：C-12【讲述】如 12C 【副板书】6 个电子。6核外有个中子，6个质子和6原子核内有C我们可以看出该从这个式子中，【讲述】2【讲述】接下去，同学们一起来看一下 组原子组成符号，请仔细分析它们有什么特点。321121413HHHCCC ⑵ 【投影】⑴111666 互为同位素。所以应该是同一种元素的不同原子，【学生】它们的质子数相同，但质量数不同， 【讲述】分析得很好。

【投影】元素：具有相同质子数的同一类原子总称；

核素：具有一定质子数和一定中子数的一种原子。质子数相同，质量数（或中子数）不同的核素互称为同位素。

121413CCC它们的、比如 【提问】同位素原子的组成不同，那它们的物理性质是否相同？66614C 的……性质一样吗？在考古断代中就利用了6【讲述】很好。利用某些同位素的放射性，我们已经将同位素广泛地应用于医学、工业、农业、能源和科学研究等各个领域，甚至是国防事业。说到国防，我们自然会想到核武器，大家知道 现在全球局势最紧张的两个地区是——伊朗和朝鲜，都与“核”有关。其焦点是朝鲜核电站采用轻水反应堆还是重水反应堆。“朝核危机”已引起全球瞩目，【投影】239Pu，这种可由铀)-239(重水反应堆核电站在发电的同时还可以生产出可供研制核武器的钚94

239239239PuUU ） C 的说法中正确的是（与衰变而得，下列有关β，经过多次)-239(949292

Ｂ．二者是同一种核素

．二者互为同位素AＤ．二者具有相同的中子数 Ｃ．二者具有相同的质量数 【过渡】从卢瑟福的核式模型，我们充分认识了原子核的结构，由原子核我们认识了核素、同 电子随意地绕核作高速运转吗？那么核外电子又是如何运动的呢？真的像卢瑟福所说的：位素，【讲述】不是的。卢瑟福的学生玻尔和奥地利物理学家薛定谔在进一步的实验和理论研究基础电子在核外年提出了电子云模型。他们都认为，1926在年提出了轨道模型，913上，又分别在

是按一定的规律排布的。

【讲述】通常我们用原子结构示意图形象地表示原子的核外电子排布，比如：
种原子的结构示意图。6【讲述】请同学们写出下列 Ne O Na Ar Mg S Ne He Ar 【投影】 H Mg O

N Na S

【提问】从原子结构示意图中，你能发现核外电子的排布具有怎样的规律？8个电子，第二层最多只能排2【学生】原子核外电子是分层排布的，其中第一层最多只能排 个电子。8个电子，最外层不超过、规律：电子是分层排布的。1【板书】【过渡】那原子的核外电子排布与元素的性质有何联系呢？ 【投影】⑴稀有气体性质稳定，很难与其他物质发生化学反应。电子的稳定结构，所以很难与其他物质8电子或2【学生】因为稀有气体的最外层电子达到了 发生反应。电子的结构时，它就会变得8电子或2【讲述】分析得很正确。也就是说当原子的最外层达到

非常稳定。从中你能得出什么结论？

【投影】⑵镁原子能与氧原子结合形成氧化镁。【讲述】那请同学们观察镁原子和氧原子结合形成氧化镁的过程中原子核外电子的变化情况， 个事实，2解释第 的原子核外电子排布有什么特点？O【提问】⑴Mg、

在反应中表现出什么性质？O⑵Mg、⑶在化学反应中哪部分微粒发生了变化？说明元素的性质主要取决于什么？

你能想到哪些类似的原子？在结构上、性质上有何特点？O、Mg⑷从8个，所以不稳定，有形成8【学生】因为镁原子和氧原子的最外层电子数均少于电子稳定结电子的8价的镁离子，达到+2个电子，生成2构的趋势。在化学反应中，镁原子失去最外层的价的氧离子，2电子的稳定结构，生成—8个电子，达到2稳定结构，而氧原子最外层则得到 镁离子和氧离子结合生成了稳定的化合物氧化镁。【学生】在化学反应过程中，原子的最外层电子数发生变化，而原子核不发生变化。元素的化

学性质主要取决于最外层电子数。【学生】像镁原子这样的最外层电子数较少的，较易失电子，像氧原子这样的最外层电子数较

多的，较易得电子，从而形成稳定的电子层结构。

【板书】 最外层电子数 正价 易失电子4 ＜ 典型金属典型非金属 负价 易得电子4 ＞ 【过渡】镁条在氮气中也能燃烧，生成氮化镁，你能写出氮化镁的化学式吗？ 【学生】学生书写。【讲述】要正确书写物质的化学式，就必须知道元素的化合价，那化合价又和什么有关呢？请

同学们填写下列表格，并分析化合价与得失电子数、最外层电子数的关系。

一些元素的原子得失电子的情况 【投影】 失去（或得到）电子的 原子最外层电子数目 化合价 元素 数目 Na 2 Mg 6 O -1 Cl 【学生】学生完成表格，并讨论化合价与得失电子数、最外层电子数的关系。

最外层电子数；
非金属元素的原=失电子数=【学生】金属元素的原子失电子显正价，正化合价

—最外层电子数。=8得电子数=子得电子显负价，负化合价 【投影】 最外层电子数 最外层电子数=失电子数=正价 易失电子 4 ＜典型金属 —最外层电子数=8得电子数=负价 典型非金属 易得电子4 ＞【过渡】由此可见，结构不同，性质不同，结构决定性质。刚才，我们沿着人类探索原子结构的足迹，深入的认识了原子内部的结构，知道原子由原子核和核外电子两部分构成，绝大多数的原子核是由质子和中子构成的，那么人们对于原子结构的认识是否就到此为止了呢？质子、中子是否就是构成原子的最小微粒呢？ 【板书】发现夸克 【投影】夸克的发现史 【讲述】随着科技的发展，人类不仅在地球上探索微观世界，更把目标投向了整个宇宙。【投影】美国等一些国家发射的航天器将我国研制的磁谱仪带入太空，其目的是探索反物质。反物质的主要特征是电子带正电荷，质子带负电荷。请写出反氢原子和反氧原子的原子结构示 意图。【投影】科学家最近发现一种只由四个中子构成的粒子，这种粒子称为“四中子”，也有人称 ( C ) 之为“零号元素”。下列有关“四中子”粒子的说法中错误的是 该粒子不显电性 A.4 该粒子的质量数为 B.在元素周期表中与氢元素占同一位置 C.该粒子质量比氢原子大D.【讲述】随着科学技术的发展，人类对于原子结构的认识还在不断地深入，夸克会是构成物质的最小微粒吗？谁也不知道物质世界的至小尽头会在何处？这个谜底正等待着在座的各位同学 去揭开，也许你就是未来的诺贝尔奖获得者。人类在微观的世界里继续探索前行……【结束语】这堂课，我们沿着科学家探索原子结构的过程，认识了原子的结构，同时人类探索自然科学的这种精神也给了我们很多的启迪，同学们，你们能说说你们的收获吗？从中我们不难感受到科学探究是一个漫长的、艰辛的过程，科学发展总是在不断纠错中前进，科学发现是

永无止境的……相信你们能给人类带来全新的明天！

【板书设计】 人类对原子结构的认识 第三单元 原子结构的认识过程：
质子 电子数=质子数 道尔顿 ）N中子数（+）Z质子数（=）A质量数（ 原子核 中子 ≈原子的相对原子质量 ↓ 汤姆生 ↓ 核外电子 卢瑟福 原子 元素的A

X层外最 ↓ 分层排布Z 化学性质电子数 玻尔 正价 易失电子 4 ＜ 典型金属＞ 典型非金属 负价 易得电子 4 ↓ 薛定谔 ↓ 发现夸克 ↓ ……

认识数对教学设计（共12篇）

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