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1、原子结构原子核 教材分析与教学建议,王 高,2011.5.29,教材分析的作用 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。,教材分析,2.从整体上把握教材教学成功的关键。,3.挖掘教材中的隐含价值 隐含的知识、技能、过程与方法、情感态度价值观等因素,教材分析的内容,分析教材的地位和作用 分析教材的内容和结构，明确教学目标、重点和难点 挖掘教材的科学方法、能力培养因素 挖掘情感态度价值观因素，分析教材中的学习心理问题 设计适当的教学方式或提出合理的教学建议。,泛读 有关资料，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
2、关教材：初中教材、大学教材、相关学科教材、其他模块教材 3、有关期刊杂志,教材分析的基本步骤,通读 对教材有一个总体把握 了解教材的基本内容、知识体系、结构特点以及各部分知识之间的内在联系和逻辑关系 结合课程标准，分析教材的编写意图、内容选取、程度要求、风格特点等,清晰教材中知识的逻辑结构； 抓住教材中的重点和难点； 知道在生活、生产、科学技术中的实际应用； 了解科学方法和能力培养、情感态度价值观教育的因素； 认识教材的地位和作用。,细读 进行整体分析 在通读的基础上，对教材进行深入研究，从整体上对该章教材进行分析。做到：,透彻理解教材中的全部知识； 弄清本节教材的地位，课程标准、教学要求中的
3、具体要求； 分析学生学习心理特点，易犯的错误及其原因、难点的成因及突破方法； 找出本节教材的教学特点和讲清知识的关键，选择合适的教学策略、方法、设计教学过程，进行有效教学。,精读 进行具体分析 在细读的基础上，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、具体地分析教材。做到：,原子物理知识结构,原子,核外电子,原子核,（一）教材的主线和体系,第十八章 原子结构,第十九章 原子核,原子结构知识结构,对阴极射线的研究,电子的发现,问题 ：原子的结构是怎样的？,粒子散射实验,原子核式结构模型,研究： 氢原子光谱,玻尔原子模型,第十八章 原子结构,“枣糕”模型,原子核知识结
4、构,原子核组成核子,原子核变化,核子作用与核能,衰变,人工转变,轻核聚变,重核裂变,（二）科学发现的历史和科学研究的方法,在科学发现中，科学家们通过对实验事实的分析，提出模型或假说，这些模型或假说又在实验中经受检验，正确的被肯定，经不起检验的被否定，在新的基础上再提出新的学说。科学研究就是这样不断发展的。,阴极射线,电子发现,汤姆孙的原子模型,粒子的散射实验,卢瑟福的核式结构模型,氢原子光谱,玻尔原子模型,1.模型化方法,三个原子模型的对比,2.粒子散射实验方法,这种方法在原子物理、原子核物理和粒子物理的研究中被广泛应用。质子和中子的发现都与 粒子散射实验有关。而在原子的核式结构的建立中， 粒
5、子散射实验更是起到决定性的作用。,教材既关心粒子散射实验为什么能得出原子的核式结构模型这一结果，更关心科学家是怎样进行粒子散射实验的？甚至为什么用这样的实验仪器装置？也就是说，新教材更关心粒子散射实验结果的得出过程及其在这一过程中所体现出来的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仅要关注结果，解决实际问题，更要关注如何利用这些思想和方法创造性地解决问题。,在微观世界中，单个的微观事件是不可观测的，而量子理论对大量原子核的行为可以做出统计预测，如“半衰期”就是描述这种统计规律的一个概念。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
6、描述）的统计规律。,3.统计思想方法,a 粒子散射实验中的绝大多数、少数、极少数,（三）教学目标的定位,课程标准,11年江苏考试说明,省教学要求,氢原子光谱（选学）,会用半衰期描述衰变的快慢，知道半衰期的统计意义。 （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、质子数具有不同比例的原因。（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）,了解核反应堆的基本原理。知道核电站的工作模式。（选学）,粒子与宇宙（选学）,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）,教学建议,课时安排,第十八章 原子结构,第1节 电子的发现,阴极射
7、线 关于阴极射线的两种观点：电磁波粒子流？ 汤姆孙测量阴极射线的比荷、带负电 ,第十八章 原子结构,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 汤姆孙又直接测量了阴极射线粒子的电荷量 阴极射线粒子的电荷与质子相当（负电）质量比质子小 发现电子,1.汤姆孙直接测比荷,复习带电粒子在电磁场中的运动， 体验 科学探究 中的分析与论证。,第十八章 原子结构,2.“科学足迹”栏目“电子发现的前夜”,领悟：积累了足够的事实，甚至对事实做了一定的分析，也不见得能做出新的发现，科学的洞察力、思想的解放等都是重要的因素。,建议：,（假说）20世纪初：原子是一个球体,正电核均匀分布在整个球内，
8、而电子都象“枣子”那样镶嵌在原子里面。,1897年：发现电子,提出问题,1906年获诺贝尔物理学奖 （气体导体与电子的发现）,原子 结构,第2节 原子的核式结构模型,枣糕模型,实验验证,1908年获诺贝尔化学奖 （原子自然蜕变理论）,实验操作,粒子散射实验,粒子不会偏转很大,大多数沿原方向前进 (极)少数偏转角度很大,问题重新出现,得出结论,原子的核式结构,原子的中心有一个很小 的核，叫原子核，原子 的全部正电荷和几乎全 部的质量都集中在原子 核里，带负电的电子在 核外空间运动。,原子的大小:10-10m 原子核的大小:10-15m,解释清楚几个问题,第十八章 原子结构,1.实验中为什么用金箔
9、,2.实验中电子对实验结果有无影响,3.按照汤姆孙的原子模型分析：粒子穿过金箔，受到电荷的作用力后，沿哪些方向前进的可能性较大，最不可能沿哪些方向前进。,建议,领悟：猜想与假设、分析与论证原子物理也能体现 探究精神！,光 谱,发射光谱,定义：由发光体直接产生的光谱,连续光谱,产生条件：炽热的固体、液体和高压气体发 光形成的,光谱的形式：连续分布，一切波长的光都有,线状光谱,（原子光谱）,产生条件：稀薄气体发光形成的光谱,光谱形式：一些不连续的明线组成，不同元素的明线光谱不同（又叫特征光谱）,吸收光谱,定义：连续光谱中某些波长的光被物质吸收后产生的光谱,产生条件：炽热物体发出的白光通过温度较低的
10、气体后，再色散形成的,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）,各种光谱的特点及成因：,第十八章 原子结构,第3节 氢原子光谱,原子核式结构模型与经典电磁理论的矛盾,核外电子绕核运动,第十八章 原子结构,第十八章 原子结构,要能从公式看出物理量之间的关系、可以看到物理量变化的趋势,不必为记住巴耳末公式并用来解题,建议：,1.对于经典电磁理论，没有选修3-4的同学无基础，要注意衔接,2.对于巴耳末公式,第4节 玻尔的原子模型,第十八章 原子结构,第十八章 原子结构,建立在量子力学基础上的原子理论与玻尔原子理论的区别：根据量子力学，核外电子的运动服从统计规律，而
11、没有固定的轨道，我们只能知道它们在核外某处出现的几率大小。核外电子的这种运动情况可用“电子云”来形象描述。电子云稠密的地方就是电子出现几率大的地方。,注意课本有意回避了氢原子的轨道半径公式和能级公式。,建议,第十九章 原子核,第1节 原子核的组成,第十九章 原子核,1有什么事实和理由可以说明放射性元素放出的射线来自原子核的内部？天然放射现象的发现对物质微观结构的研究有什么意义？ 2当我们发现了质子，并在很多原子核中打出了质子以后，有什么理由可以认定原子核中一定还存在着另外不同种类的粒子？ 3如何检测三种射线？三种射线有什么特性？ 4原子核的组成以及同位素研究的意义。,教学中要体现科学探究的精神
12、,研究射线的方法：磁场偏转、电偏转,第2节 放射性元素的衰变,第十九章 原子核,明确提出衰变时电荷数守恒和质量数守恒的规律,关于“用半衰期公式进行定量计算不作要求”的理解,不做计算不能真正了解什么是半衰期。但是计算要以学习概念为目的。例如可以问：某核素的半衰期是5天，经过多少天后20 g的这种核素还剩1.25 g？这样的计算不用公式，从定义出发，而且只做整数倍数的计算。,结合衰变规律的图像进行计算,第3节 探测射线的方法,第十九章 原子核,一般性了解的要求,1放射线的粒子与其他物质作用时产生的主要现象： 粒子使气体或液体电离，以这些离子为核心，过饱和气会产生云雾，过热液体会产生气泡； 使照相底
13、片感光； 使荧光物质产生荧光。,2探测射线的常用仪器：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可以作为研究性学习课题让学生进行设计与研究。,第4节 放射性的应用与防护,第十九章 原子核,1.核反应 强调“质量数守恒，电荷数守恒” 掌握两个守恒即可，不必记忆具体的核反应方程,2.放射性的应用,第5节 核力与结合能,第十九章 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,第十九章 原子核,结合能并不是由于核子结合成原子核而具有的能量， 而是为把核子分开而需要的能量。,结合能,比结合能,质量亏损,核能,第6节 重核的裂变,核问题,爆炸产生的危害,核弹,核能的利用,核裂变规律,核发电,谢谢！,
