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1、第七章 从粒子到宇宙二、探索更小微粒南京市文枢中学 张恺宁设计说明 本节的教学设计,主要从三个层面来展示比分子更小的微观粒子世界:第一方面通过 学生查阅资料,制作水分子的模型,结合学生在有关科学、自然等课程中所获得的对原子、 分子方面的基本认识,是学生认识到分子是由原子组成的。第二方面展示了比原子更小的 世界,通过学生探究摩擦起电的活动,得出原子还是可以再分的,使看起来很深奥的知识 通过巧妙的探究活动来体会认识。第三方面是展示了人们在探索原子内部的粒子世界所做 的努力以及所取得的成果,激励学生献身科学的志向教学目标 1、知道分子是由原子组成的,原子是由原子核和电子组成的,原子核是由质子和中子组
2、成 的。 2、了解原子的核式模型,了解质子带正电,中子不带电,电子带负电。 3、对物质世界从微观到宏观的尺度有大致数量级的概念。 4、通过对微观粒子的了解,知道自然界还有许多未知的领域需要人类不断去探索、研究, 感知微观世界的丰富,体会人类在揭示微观世界奥秘所取得的重要成就。教具 学具 石墨、金刚石分子模型;DNA 分子模型;反映原子模型的课件;玻璃棒、纸屑、丝绸;阴 极射线管;纸风车、水分子模型、塑料绳教学重点、难点1、重点:分子由原子组成,原子是由原子核和电子组成的,原子核是由质子和中子组 成的,了解人类探索微观世界的历程。2、难点:了解原子的核式模型。 课前研究(学习)的问题 1、 查阅
3、资料,了解水分子的构成,并制作模型 2、 了解一些微观世界中的粒子的基本知识教学过程 教学阶段 与时间分 配教 师 主 导学 生 主 体点评一、导入4 分钟师:师:同学们,通过上节课我们已经知 道了物质是由分子组成的,那么分子 能不能再分呢?我们来看我国古代的 这么一段话“一尺之棰,日取其半, 万世不竭” 。它表达了什么意思呢? 师:师:那么是不是像他们说得那样可以 无休止的分下去呢?上堂课要求大家 回去后查阅资料,了解更多粒子情况, 大家都完成得不错,这里搜罗了一些 相关网站。那么今天就让我们来继续 探索更小的微粒吧!(板书:探索更(板书:探索更 小的微粒)小的微粒)生:生:大致意思是说一根
4、一尺 长的短木棍,每天截取一半, 分也分不完。教师引导。二、通过交流学习知道分子是由原子组成的,介绍单质与化合物。9 分钟师:师:通过前面的学习,大家知道了物 质是由分子组成的(物质(物质分子)分子) , 比如我们喝的水就是由水分子组成的。 那么,前一节课请大家回去制作一个 水分子模型的,都做好了吗? 师:师:大家都做得很好。那么让我们来 结合这个水分子模型谈谈为什么说分 子是保持物质化学性质的最小微粒吧! 在这里我先谈一谈什么是化学性质。 大家对这个名词比较陌生,其实我们 都看到过或听说过这样一些情况,如 棉花可以燃烧,铁会生锈等,这些都 是化学性质。如果将两个氢原子结合 到一起就组成了氢气
5、分子,将两个氧 原子结合到一起就组成了氧气分子。 大家都知道氢气易燃会燃烧,氧气可 以助燃,而水是容易燃烧还是不容易 燃烧呢? 师:师:也就是说它们的化学性质不一样! 所以说分子才是保持物质化学性质的 最小微粒,同时分子是可以再分的, 可以看到分子是由原子组成的。 (分(分 子子原子)原子) 。我这边也有几个分子模 型。 (教师展示石墨、金刚石、富勒烯分(教师展示石墨、金刚石、富勒烯分 子模型给学生看)子模型给学生看) 师:师:这是石墨分子模型,石墨是构成 铅笔心的主要成分;这是金刚石分子 模型,金刚石就是我们俗称的钻石; 这是富勒烯分子模型,富勒烯是很好 的超导材料。它们都是由一种原子即 碳
6、原子组成的。我们可以看到石墨分生:生:通过查阅资料,我知道 了水分子是由氢原子和氧原 子组成的,这是我做的一个 水分子模型,这个乒乓球代 表氧原子,这两个棒棒糖代 表氢原子,它们通过一种作 用结合在一起。生:生:不易燃。生:生:金刚石分子成塔状,富 勒烯分子像个球。培养学生的动 手能力,探索 精神子成层状,那其它的结构是什么样的 呢? 师:师:很好,它们原子的组成形式不一 样,同时也导致了某些性质也不一样, 如石墨较柔软便于书写,金刚石很硬, 能用来刻划玻璃。但这几种物质都是 由一种原子组成,它们是单质,如果 由不同原子组成的物质就是化合物。 大家再看这个分子模型,它是大家所 熟知的 DNA
7、分子模型,它由多种原 子组成,它们组成的就是化合物。三、通过摩擦起电实验,认识到原子是可以再分的。13 分钟师:师:现在我们知道了分子是可以再分 的,它是由原子组成的,那么原子是 不是组成物质的最小微粒呢?那就让 我们来进一步探索吧!大家请看,我 这边有一根玻璃棒,这里还有一些纸 屑,现在当我用玻璃棒靠近纸屑的时 候你看到了什么现象? 师:师:那你能不能凭借我讲台上的仪器 使这根玻璃棒能吸引纸屑呢? 师:师:大家看到什么现象? 师:师:为什么玻璃棒可以吸引纸屑呢? 师:师:原来的橡胶棒可没带电啊,电是 从哪里来的呢? 师:师:这说明了什么? 师:师:下面请大家利用带来的塑料绳做 这样一个实验:
8、用一只手抓住绳的一 端,用另一只干燥的手自上而下的摩 擦几次塑料绳。实验前大家猜猜看会 出现什么情况? 师:师:事实胜于雄辩,请大家动手试试。师:师:这个现象是摩擦起电产生的另一 种作用。我们都知道物质是由分子组 成,而分子是不带电的。分子又是由 原子组成的,原子也是不带电,而物 体相互摩擦带上电后,物体与物体之 间有了两种不同的作用。于是人们就 开始思考原子能不能再分呢? 师:师:1897 年,汤姆逊借助阴极射线管 发现了电子,知道原子中含有电子, 后来人们经实验研究还发现原来原子 是由原子核与电子组成的。 生:生:没看到什么。生:生:老师,我来试试。生:生:纸屑被玻璃棒吸起来了。生:生:摩
9、擦后的橡胶棒带电了 生:生:电是由于毛皮摩擦橡胶 棒后,使橡胶棒带上的。 生:生:原子是可以再分的。生生 1:塑料绳合拢。 生生 2:塑料绳合不拢。 (学生动手操作)(学生动手操作) 发现塑料绳合不拢。学生找相关材 料,做摩擦起 电试验师:师:我有这么个装置,大家可以看到 它里面有一个小风车。当我没有接通 电源时,请大家注意观察小风车,你 们看到了什么? 师:师:当我接通电源时,你又看到了什 么? 师:师:小风车由不转动到转动,这是怎 么回事呢?那先来让我们看一下这个 纸做的风车吧!如果想使它转动,你 会怎么做? 师:师:那也就是要靠外界给它一个作用 才能使它转动。那我们回过头来看一 看这个装
10、置,当接通电源后,小风车 也由静止到转动这说明了什么? 师:师:其实这就是一个阴极射线管,它 会发出电子,小风车由静止到转动就 是因为有别的物体给它一个作用,那 这个物体是什么呢? 师:师:那你看到了电子在撞击小风车了 吗? 师师:小风车却在电子流的冲击下转动 了。说明了电子在高速运动时有什么 样的特点? 师:师:通过这个装置中的小风车的转动 使我们认识到了电子的有关性质,这 对于我们今后在研究看不见,摸不着 得物体的性质时带来了什么样的启示 呢?生:生:没什么现象。生:生:小风车转动了。生生 1:吹。 生生 2:用手指推它。生:生:说明了有外界给了小风 车一个作用生:生:汤姆逊发现的电子。生
11、:生:没有。生:生:电子在冲击小风车时具 有较大的能量 生:生:在研究看不见摸不着的 物体的性质时,可借助它对 其他物体的作用情况来了解。四、体会科学家在探讨其他粒子的情况时采用的科学方法。14 分钟师:师:那么原子核能不能再分呢?这个 问题也是卢瑟福一直在思考的问题。 卢瑟福对原子内部结构早就建立了一 个模型,他认为原子核是由粒子组成 的,可是如何知道里面的具体情况呢? 假如我给你一个核桃,你要想看到里 面的东西,你会怎么办? 师:师:核桃之所以被敲碎,是因为在敲 击过程中锤子给了核桃很大的能量。 而且大家也都知道,当锤子敲下去越 快时,核桃壳碎得也越厉害,这也说生:生:用锤子敲,把它敲碎。
12、生:生:与速度有关。学生认识加速 器的作用原子核原子核电子电子原子原子明此时的能量与什么有关? 师:师:所以卢瑟福就想用高速运动的粒 子轰击原子核的方法,把粒子轰出来。 谁来说说看他是怎么做的?他通过这 种方法发现了什么粒子? 师:师:假如当时他认为原子核是像实心 球一样的,可能发现质子就不会是他 了。 师:师:原子核里面还会不会有其他粒子 呢? 师:师:是怎么被发现的呢?师:师:到目前为止,我们已经知道了原 子是由原子核、电子组成的,而原子 核又是由质子、中子组成的,曾经就有人想象原子核均匀分布 在原子球中,而电子就像葡萄干 一样嵌在球体的某些固定位置。 那么你会怎样想象它们在原子内分布 呢
13、? 师:师:关于原子的内部情况在历史上也 争论了较长时间,但经过实验证明卢 瑟福的原子行星模型比较符合实际。 (教师用课件反映原子模型)(教师用课件反映原子模型) 师:师:大家看一下这有点像什么? 介绍原子的行星结构模型 师:师:那么质子、中子能不能再分下去 呢?如果能,它们又是由什么组成的 呢? 师:师:那么谁来说一说夸克的发现呢? 师:师:通过刚才这位同学的介绍,我们 知道了当时为了检验盖尔曼所提出的 设想,科学家们进行了不懈的努力。 为了使粒子获得巨额的能量,人们采 取的办法就是将粒子的运动速度加至 极快,于是人们便不断的改进加速器。 可见加速器是我们探索微小粒子的有 力武器。 师:师:
14、现在我们知道了原来质子、中子生:生:1919 年,卢瑟福用 粒子从氮原子核中打出了质 子。 (学生结合资料汇报情况)(学生结合资料汇报情况)生:生:有中子。生:生:1932 年,查德威克发现 了中子。 (学生结合资料汇报(学生结合资料汇报 情况)情况) 生生 1:枣糕模型。 生生 2:行星模型。生:生:像地球绕太阳旋转一样。生:生:能,它们都是由夸克组 成的。生:生:1964 年盖尔曼提出了夸 克的猜想。 (学生结合资料汇报情况)(学生结合资料汇报情况)原子核原子核质子质子中子中子都是由夸克组成的。那么夸克可不可以再分呢? 师:师:如果想找到更小的微粒,假如你 是科学家,你会怎么做?师:师:很
15、好。在探索微观世界的进程中, 人们不断发明探测工具,由放大镜到 显微镜再到加速器。 这些工具拓展了人们的视野,随着科 学技术的进步,我们有理由相信人们 对微观世界的探索还会继续深入下去。生:生:可以吧。生:我会进一步提高粒子的 运动速度,改进加速器。五、信息反馈。2分钟师:师:下面请大家看书第 32 页的信息 快递,你从中可以获取什么样的信息 呢?生:生:从“大分子”到“夸 克” ,其直径越来越小,夸克 与电子的直径数量级最小, 它们的结构由复杂到简单。学生得到感性 的认识八、小结。3 分钟师:师:今天这堂课我们踏着前人的足迹 探索了更小的微粒,并进一步学习了 先建立模型,再利用适当的工具进行
16、 实验探究,验证猜想的科学方法。当 然,摆在人类面前还有很多未知的问 题,比如夸克是不是组成物质的最小 微粒?这就有待于在座的各位同学继 续探索下去!激励学生九、布置 作业。www保留板书 二、探索更小的微粒探索更小的微粒1分子是保持物质化学性质的最小微粒 2分子由原子组成,原子由原子核与核外电子组成,原子核由中子和质子组成 原子核带正电,电子带负电,中子不带电,质子带正电 3人类探索更小粒子的历程 1897 年,汤姆孙发现了电子 1919 年,卢瑟福发现了质子 1932 年,查德威克发现了中子 1961 年,盖尔曼提出夸克的设想夸克夸克质子质子 中子中子教学评价 1、本节课的教学建立在老师与学生充分准备的基础上,第一节学生在学习了物质的 分子模型,接触到微小粒子,但深入到分子的内部去研究是不可能的,因此在课前要安排 学生搜集与阅读关于这一方面的资料,在课前与课堂教学中进行交流与讨论。 2、本节是对微观世界进行更深入的探索,一方面要让学生体会微观世界的奥妙,另 一方面要让学生