原子结构原子核教材分析与教学建议市公开课一等奖百校联赛特等奖课件.pptx

N A N J I N G Z H O N G H U A M I D D L E S C H O O L原子结构原子核原子结构原子核教材分析与教学提议教材分析与教学提议 王王 高高.5.29第1页N A N J I N G Z H O N G H U A M I D D L E S C H O O L教材分析作用教材分析作用1.实现知识信息转化进行两次转化。把静态知识变为动态，便于传递和学生接纳，转化为学生知识。教科书教科书教师教师学生学生第一次转化第一次转化第二次转化第二次转化自学自学教师备课教师备课教师上课教师上课教材分析教材分析第2页N A N J I N G Z H O N G H U A M I D D L E S C H O O L2.从整体上把握教材教学成功关键。3.挖掘教材中隐含价值隐含知识、技能、过程与方法、情感态度价值观等原因第3页N A N J I N G Z H O N G H U A M I D D L E S C H O O L教材分析内容教材分析内容分析教材地位和作用分析教材内容和结构，明确教学目标、重点和难点挖掘教材科学方法、能力培养原因挖掘情感态度价值观原因，分析教材中学习心理问题设计适当教学方式或提出合理教学提议。第4页N A N J I N G Z H O N G H U A M I D D L E S C H O O L泛读相关资料，明确教学定位1、物理课程标准、教学参考书、省教学要求、考试说明2、相关教材：初中教材、大学教材、相关学科教材、其它模块教材3、相关期刊杂志教材分析基本步骤教材分析基本步骤第5页N A N J I N G Z H O N G H U A M I D D L E S C H O O L通读 对教材有一个总体把握 了解教材基本内容、知识体系、结构特点以及各部分知识之间内在联络和逻辑关系 结合课程标准，分析教材编写意图、内容选取、程度要求、格调特点等第6页N A N J I N G Z H O N G H U A M I D D L E S C H O O L清楚教材中知识逻辑结构；抓住教材中重点和难点；知道在生活、生产、科学技术中实际应用；了解科学方法和能力培养、情感态度价值观教育原因；认识教材地位和作用。细读 进行整体分析 在通读基础上，对教材进行深入研究，从整体上对该章教材进行分析。做到：第7页N A N J I N G Z H O N G H U A M I D D L E S C H O O L透彻了解教材中全部知识；搞清本节教材地位，课程标准、教学要求中详细要求；分析学生学习心理特点，易犯错误及其原因、难点成因及突破方法；找出本节教材教学特点和讲清知识关键，选择适当教学策略、方法、设计教学过程，进行有效教学。精读 进行详细分析在细读基础上，对某一节进行深入钻研，分析每一段，研究每一句，斟酌每一词与每一字，细致、详细地分析教材。做到：第8页N A N J I N G Z H O N G H U A M I D D L E S C H O O L原子物理知识结构原子物理知识结构原子核外电子原子核（一）教材根本和体系（一）教材根本和体系第十八章 原子结构第十九章 原子核第9页N A N J I N G Z H O N G H U A M I D D L E S C H O O L原子结构知识结构原子结构知识结构对阴极射线研究对阴极射线研究电子发觉电子发觉问题问题：原子结构是怎样？：原子结构是怎样？粒子散射试验粒子散射试验原子核式结构模型原子核式结构模型研究：研究：氢原子光谱氢原子光谱玻尔原子模型玻尔原子模型第十八章第十八章原子结构原子结构“枣糕枣糕”模型模型第10页N A N J I N G Z H O N G H U A M I D D L E S C H O O L原子核知识结构原子核知识结构原子核组成原子核组成核子核子原子核改变原子核改变核子作用与核能核子作用与核能衰变人工转变轻核聚变重核裂变第11页N A N J I N G Z H O N G H U A M I D D L E S C H O O L（二）科学发觉历史和科学研究方法（二）科学发觉历史和科学研究方法 在科学发觉中，科学家们经过对试验事实分析，提出模型或假说，这些模型或假说又在试验中经受检验，正确被必定，经不起检验被否定，在新基础上再提出新学说。科学研究就是这么不停发展。阴极射线电子发觉汤姆孙原子模型 粒子散射试验 卢瑟福核式结构模型 氢原子光谱玻尔原子模型 1.模型化方法模型化方法 第12页N A N J I N G Z H O N G H U A M I D D L E S C H O O L三个原子模型对比三个原子模型对比试验基础结构差异结构差异成功和局限成功和局限“枣糕枣糕”模型模型电子发觉带正电物质均带正电物质均匀分布在原子匀分布在原子内内,电子镶嵌其电子镶嵌其中中解释了一些试验事实,无法说明粒子散射试验核式结核式结构模型构模型粒子散射试验全部正电荷和全部正电荷和几乎全部质量几乎全部质量集中在核里集中在核里,电电子绕核旋转子绕核旋转成功解释了粒子散射试验,无法解释原子稳定性与原子光谱分立特征玻尔原子模型氢原子光谱研究在核式结构模在核式结构模型基础上型基础上,引入引入量子化观点量子化观点成功解释了氢原子光谱,无法解释较复杂原子光谱第13页N A N J I N G Z H O N G H U A M I D D L E S C H O O L2.粒子散射试验方法粒子散射试验方法 这种方法在原子物理、原子核物理和粒子物理研究中被广泛应用。质子和中子发觉都与 粒子散射试验相关。而在原子核式结构建立中，粒子散射试验更是起到决定性作用。教材既关心教材既关心粒子散射试验为何能得出原子核式结构粒子散射试验为何能得出原子核式结构模型这一结果，更关心科学家是怎样进行模型这一结果，更关心科学家是怎样进行粒子散射粒子散射试验？甚至为何用这么试验仪器装置？也就是说，新试验？甚至为何用这么试验仪器装置？也就是说，新教材更关心教材更关心粒子散射试验结果得出过程及其在这一粒子散射试验结果得出过程及其在这一过程中所表达出来科学思想和科学方法。这实际上就过程中所表达出来科学思想和科学方法。这实际上就是提供了一个信息，要求在教学过程中不但要关注结是提供了一个信息，要求在教学过程中不但要关注结果，处理实际问题，更要关注怎样利用这些思想和方果，处理实际问题，更要关注怎样利用这些思想和方法创造性地处理问题。法创造性地处理问题。第14页N A N J I N G Z H O N G H U A M I D D L E S C H O O L 在微观世界中，单个微观事件是不可观察，而量子理论对大量原子核行为能够做出统计预测，如“半衰期”就是描述这种统计规律一个概念。量子统计既考虑到粒子运动状态有不连续性，又考虑到同类微观粒子“全同性”（可用波函数描述）统计规律。3.统计思想方法统计思想方法a 粒子散射试验中绝大多数、少数、极少数第15页N A N J I N G Z H O N G H U A M I D D L E S C H O O L（三）教学目标定位（三）教学目标定位原子结构原子结构内容标准（1）了解人类探索原子结构历史以及相关经典试验。例1用录像片或计算机模拟，演示粒子散射试验。（2）经过对氢原子光谱分析，了解原子能级结构。例2了解光谱分析在科学技术中应用。活动提议:观看相关原子结构科普影片。1电子发觉2原子核式结构模型3氢原子光谱氢原子光谱4玻尔原子模型课程标准第16页N A N J I N G Z H O N G H U A M I D D L E S C H O O L原子核原子核1内容标准（1）知道原子核组成。知道放射性和原子核衰变。会用半衰期描述衰变速度，知道半衰期统计意义。（2）了解放射性同位素应用。知道射线危害和防护。例1了解放射性在医学和农业中应用。例2调查房屋装修材料和首饰材料中含有放射性，了解相关国家标准。（3）知道核力性质。能简单解释轻核与重核内中子数、质子数含有不一样百分比原因。会依据质量数守恒和电荷守恒写出核反应方程。（4）认识原子核结合能。知道裂变反应和聚变反应。关注受控聚变反应研究进展。（5）知道链式反应发生条件。了解裂变反应堆工作原理。了解惯用裂变反应堆类型。知道核电站工作模式。（6）经过核能利用，思索科学技术与社会关系。例3思索评能开发带来社会问题。（7）初步了解恒星演化。初步了解粒子物理学基础知识。例4了解加速器在核物理、粒子物理研究中作用。2活动提议：（1）经过查阅资料，了解惯用射线检测方法。（2）观看相关核能利用录像片。（3）举行相关核能利用科普讲座。1原子核组成2放射性元素衰变3探测射线方法4放射线应用与防护5核力与结合能核力与结合能6重核裂变7核聚变核聚变8粒子与宇宙粒子与宇宙第17页N A N J I N G Z H O N G H U A M I D D L E S C H O O L96.原子核式结构模型原子核式结构模型I97.氢原子光谱氢原子光谱I98.原子能级I99.原子核组成I100.原子核衰变半衰期I用半衰期公式进行定用半衰期公式进行定量计算不作要求量计算不作要求101.放射性应用与防护放射性同位素I102.核力与结合能核力与结合能质量亏质量亏损损I103.核反应方程核反应方程I104.重核裂变重核裂变核聚变核聚变I江苏考试说明第18页N A N J I N G Z H O N G H U A M I D D L E S C H O O L省教学要求省教学要求氢原子光谱（选学）（选学）会用半衰期描述衰变快慢，知道半衰期统计意义。（不要求用半衰期公式进行定量计算）（不要求用半衰期公式进行定量计算）能简单解释轻核与重核内中子数、质子数含有不一样百分比原因。（选学）（选学）了解爱因斯坦质能方程。（不要求用质能方程进行定量计算）（不要求用质能方程进行定量计算）了解核反应堆基本原理。知道核电站工作模式。（选学）（选学）粒子与宇宙（选学）（选学）新课教学以课程标准和教学要求为准（并集）新课教学以课程标准和教学要求为准（并集）高考复习一考试说明和教学要求为准（交集）高考复习一考试说明和教学要求为准（交集）第19页N A N J I N G Z H O N G H U A M I D D L E S C H O O L教学提议第20页N A N J I N G Z H O N G H U A M I D D L E S C H O O L1 1电子发觉1 12 2原子核式结构模型1 13 3氢原子光谱氢原子光谱氢原子光谱氢原子光谱4 4玻尔原子模型5 5复习1 1课时安排课时安排第十八章第十八章 原子结构原子结构第21页N A N J I N G Z H O N G H U A M I D D L E S C H O O L第第1节节电子发觉电子发觉阴极射线阴极射线关于阴极射线两种观点：电磁波粒子流？关于阴极射线两种观点：电磁波粒子流？汤姆孙测量阴极射线比荷、带负电汤姆孙测量阴极射线比荷、带负电第十八章第十八章原子结构原子结构阴极射线由带电粒子组成阴极射线由带电粒子组成但粒子或者质量非常小，或者电荷量非常大但粒子或者质量非常小，或者电荷量非常大汤姆孙又直接测量了阴极射线粒子电荷量汤姆孙又直接测量了阴极射线粒子电荷量阴极射线粒子电荷与质子相当（负电）质量比质子小阴极射线粒子电荷与质子相当（负电）质量比质子小发觉电子发觉电子第22页N A N J I N G Z H O N G H U A M I D D L E S C H O O L1.汤姆孙直接测比荷汤姆孙直接测比荷复习带电粒子在电磁场中运动，复习带电粒子在电磁场中运动，体验体验科学探究科学探究中分析与论证。中分析与论证。第十八章第十八章原子结构原子结构2.“科学足迹科学足迹”栏目栏目“电子发觉前夜电子发觉前夜”领悟：积累了足够事实，甚至对事实做了一定分析，也不见得能做出新发觉，科学洞察力、思想解放等都是主要原因。提议：第23页N A N J I N G Z H O N G H U A M I D D L E S C H O O L（假说假说）20世纪初：原子是一个世纪初：原子是一个球体球体,正电核均匀分布在整个球正电核均匀分布在整个球内，而电子都象内，而电子都象“枣子枣子”那样镶那样镶嵌在原子里面。嵌在原子里面。1897年：发觉电子年：发觉电子提出问题提出问题19获诺贝尔物理学奖（气体导体与电子发觉）原子原子结构结构第第第第2 2节节节节 原子核式结构模型原子核式结构模型原子核式结构模型原子核式结构模型枣糕模型第24页N A N J I N G Z H O N G H U A M I D D L E S C H O O L试验验证试验验证19获诺贝尔化学奖（原子自然蜕变理论）试验操作试验操作预期结果预期结果试验现象试验现象否定否定枣糕模型枣糕模型粒子散射试验粒子散射试验粒子不会偏转很大粒子不会偏转很大大多数沿原方向前进大多数沿原方向前进(极极)少数偏转角度很大少数偏转角度很大问题重新出现问题重新出现原子结构怎样？原子结构怎样？第25页N A N J I N G Z H O N G H U A M I D D L E S C H O O L得出结论得出结论原原子子核核式式结结构构原子中心有一个很小原子中心有一个很小核，叫原子核，原子核，叫原子核，原子全部正电荷和几乎全全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子部质量都集中在原子核里，带负电电子在核里，带负电电子在核外空间运动。核外空间运动。原子大小原子大小:1010-10-10m m 原子核大小原子核大小:1010-15-15m m第26页N A N J I N G Z H O N G H U A M I D D L E S C H O O L解释清楚几个问题解释清楚几个问题第十八章第十八章原子结构原子结构1.试验中为何用金箔试验中为何用金箔2.试验中电子对试验结果有没有影响试验中电子对试验结果有没有影响3.按照汤姆孙原子模型分析：按照汤姆孙原子模型分析：粒子穿过金粒子穿过金箔，受到电荷作用力后，沿哪些方向前进可箔，受到电荷作用力后，沿哪些方向前进可能性较大，最不可能沿哪些方向前进。能性较大，最不可能沿哪些方向前进。提议第27页N A N J I N G Z H O N G H U A M I D D L E S C H O O L掌握方法掌握方法问题问题假说假说试验试验理论理论实践实践yesno领悟：猜测与假设、分析与论证领悟：猜测与假设、分析与论证原子物理也原子物理也能表达能表达 探究精神！探究精神！第28页N A N J I N G Z H O N G H U A M I D D L E S C H O O L 光光 谱谱发射光谱发射光谱定义：由发光体直接产生光谱定义：由发光体直接产生光谱连续光谱连续光谱产生条件：炽热固体、液体和高压气体发产生条件：炽热固体、液体和高压气体发 光形成光形成光谱形式：连续分布，一切波长光都有光谱形式：连续分布，一切波长光都有线状光谱线状光谱（原子光谱）（原子光谱）产生条件：稀薄气体发光形成光谱产生条件：稀薄气体发光形成光谱光谱形式：一些不连续明线组成，不一样光谱形式：一些不连续明线组成，不一样元素明线光谱不一样（又叫特征光谱）元素明线光谱不一样（又叫特征光谱）吸收光谱吸收光谱定义：连续光谱中一些波长光被物质吸收后产生光谱定义：连续光谱中一些波长光被物质吸收后产生光谱产生条件：炽热物体发出白光经过温度较低气体后，产生条件：炽热物体发出白光经过温度较低气体后，再色散形成再色散形成光谱形式：用分光镜观察时，见到连续光谱背景上光谱形式：用分光镜观察时，见到连续光谱背景上出现一些暗线（与特征谱线相对应）出现一些暗线（与特征谱线相对应）各种光谱特点及成因：第十八章第十八章原子结构原子结构第第3节节氢原子光谱氢原子光谱第29页N A N J I N G Z H O N G H U A M I D D L E S C H O O L原子核式结构模型原子核式结构模型与与经典电磁理论经典电磁理论矛盾矛盾核外电子绕核运动核外电子绕核运动辐射电磁波辐射电磁波电子轨道半径连续变小电子轨道半径连续变小原子不稳定原子不稳定辐射电磁波频率连续改变辐射电磁波频率连续改变实际上：实际上：原子是稳定原子是稳定原子光谱是线状谱原子光谱是线状谱第十八章第十八章原子结构原子结构第30页N A N J I N G Z H O N G H U A M I D D L E S C H O O L第十八章第十八章原子结构原子结构要能从公式看出物理量之间关系、能够看到物理量改变趋势 无须为记住巴耳末公式并用来解题无须为记住巴耳末公式并用来解题 提议：提议：1.对于经典电磁理论，没有选修3-4同学无基础，要注意衔接2.对于巴耳末公式第31页N A N J I N G Z H O N G H U A M I D D L E S C H O O L第第第第4 4节节节节 玻尔原子模型玻尔原子模型玻尔原子模型玻尔原子模型第十八章第十八章原子结构原子结构第32页N A N J I N G Z H O N G H U A M I D D L E S C H O O L第十八章第十八章原子结构原子结构建立在量子力学基础上原子理论与玻尔原子理论区分：依据量子力学，核外电子运动服从统计规律，而没有固定轨道，我们只能知道它们在核外某处出现几率大小。核外电子这种运动情况可用“电子云”来形象描述。电子云稠密地方就是电子出现几率大地方。注意书本有意回避了氢原子轨道半径公式和能级公式。注意书本有意回避了氢原子轨道半径公式和能级公式。提议第33页N A N J I N G Z H O N G H U A M I D D L E S C H O O L1 1原子核组成1 19 92 2放射性元素衰变1 13 3探测射线方法1 14 4放射性应用与防护1 15 5核力与结合能核力与结合能1 16 6重核裂变1 17 7 核聚变1 18 8粒子和宇宙复习 11 1第十九章第十九章原子核原子核第34页N A N J I N G Z H O N G H U A M I D D L E S C H O O L第第第第1 1节节节节 原子核组成原子核组成原子核组成原子核组成第十九章第十九章原子核原子核1有什么事实和理由能够说明放射性元素放出射线有什么事实和理由能够说明放射性元素放出射线来自原子核内部？天然放射现象发觉对物质微观结构来自原子核内部？天然放射现象发觉对物质微观结构研究有什么意义？研究有什么意义？2当我们发觉了质子，并在很多原子核中打出了质当我们发觉了质子，并在很多原子核中打出了质子以后，有什么理由能够认定原子核中一定还存在着子以后，有什么理由能够认定原子核中一定还存在着另外不一样种类粒子？另外不一样种类粒子？3怎样检测三种射线？三种射线有什么特征？怎样检测三种射线？三种射线有什么特征？4原子核组成以及同位素研究意义。原子核组成以及同位素研究意义。教学中要表达科学探究精神教学中要表达科学探究精神研究射线方法：磁场偏转、电偏转 第35页N A N J I N G Z H O N G H U A M I D D L E S C H O O L第第第第2 2节节节节 放射性元素衰变放射性元素衰变放射性元素衰变放射性元素衰变第十九章第十九章原子核原子核明确提出衰变时明确提出衰变时电荷数守恒和质量数守恒电荷数守恒和质量数守恒规律规律 类 型衰变方程规 律衰 变衰 变第36页N A N J I N G Z H O N G H U A M I D D L E S C H O O L关于关于“用半衰期公式进行定量计算不作要求用半衰期公式进行定量计算不作要求”了解了解不做计算不能真正了解什么是半衰期。不过计算要以学习概念为目标。比如能够问：某核素半衰期是5天，经过多少天后20 g这种核素还剩1.25 g？这么计算不用公式，从定义出发，而且只做整数倍数计算。结合衰变规律图像进行计算结合衰变规律图像进行计算第37页N A N J I N G Z H O N G H U A M I D D L E S C H O O L第第第第3 3节节节节 探测射线方法探测射线方法探测射线方法探测射线方法第十九章第十九章原子核原子核普通性了解要求普通性了解要求1放射线粒子与其它物质作用时产生主要现象：粒子使气体或液体电离，以这些离子为关键，过饱和气会产生云雾，过热液体会产生气泡；使摄影底片感光；使荧光物质产生荧光。2探测射线惯用仪器：云室、气泡室、计数器。3利用传感器探测：教材中“做一做”用传感器测量放射性能够作为研究性学习课题让学生进行设计与研究。第38页N A N J I N G Z H O N G H U A M I D D L E S C H O O L第第第第4 4节节节节 放射性应用与防护放射性应用与防护放射性应用与防护放射性应用与防护第十九章第十九章原子核原子核1.核反应核反应 强调强调“质量数守恒，电荷数守恒质量数守恒，电荷数守恒”掌握两个守恒即可，无须记忆详细核反应方程掌握两个守恒即可，无须记忆详细核反应方程2.放射性应用射线应用探伤仪消除有害静电培育新种毁灭害虫保留食物治疗恶性肿瘤示踪原子农作物检测诊疗器质性和功效性疾病生物大分子结构及功效研究第39页N A N J I N G Z H O N G H U A M I D D L E S C H O O L第第第第5 5节节节节 核力与结合能核力与结合能核力与结合能核力与结合能第十九章第十九章原子核原子核1四种基本相互作用：引力作用、电磁作用、强作用、弱作用。2核力：强相互作用、短程力、饱和性、3结合能 4质量亏损 E=m c2 第40页N A N J I N G Z H O N G H U A M I D D L E S C H O O L第十九章第十九章原子核原子核结合能并不是因为核子结合成原子核而含有能量，结合能并不是因为核子结合成原子核而含有能量，而是为把核子分开而需要能量。而是为把核子分开而需要能量。结合能结合能比结合能比结合能质量亏损质量亏损核能核能第41页N A N J I N G Z H O N G H U A M I D D L E S C H O O L 研究表明：原子核质量即使伴随原子序数增大而增大，不研究表明：原子核质量即使伴随原子序数增大而增大，不过二者之间并不成正比关系，过二者之间并不成正比关系，其其核子平均质量与原子序数核子平均质量与原子序数有如有如图关系：图关系：第42页N A N J I N G Z H O N G H U A M I D D L E S C H O O L第第6节节重核裂变重核裂变核问题核问题爆炸产生危害爆炸产生危害核弹核弹核能利用核能利用核裂变规律核裂变规律核发电核发电第43页N A N J I N G Z H O N G H U A M I D D L E S C H O O L谢谢！谢谢！第44页