原子与原子核的结构
《原子与原子核的结构》 教学设计
《原子与原子核的结构》教学设计一、教学目标1、知识与技能目标（1）学生能够了解原子的基本构成，包括原子核和核外电子。
（2）理解原子核的组成，知道质子和中子的性质。
（3）掌握原子序数、质量数、质子数和中子数之间的关系。
2、过程与方法目标（1）通过模型构建和类比分析，培养学生的空间想象力和逻辑思维能力。
（2）通过实验观察和数据分析，提高学生的观察能力和处理信息的能力。
3、情感态度与价值观目标（1）激发学生对微观世界的好奇心和探索欲望，培养科学精神。
（2）使学生认识到科学研究的严谨性和不断发展性，培养学生的科学态度。
二、教学重难点1、教学重点（1）原子的结构，包括原子核和核外电子的分布。
（2）原子核的组成，以及质子数、中子数和质量数的关系。
2、教学难点（1）核外电子的运动状态和排布规律。
（2）对原子结构模型的理解和建立。
三、教学方法1、讲授法：讲解原子与原子核的基本概念和结构。
2、直观演示法：利用多媒体展示原子结构模型、动画等，帮助学生理解抽象概念。
3、小组讨论法：组织学生讨论相关问题，促进学生思维的碰撞和交流。
四、教学过程1、导入新课通过展示一些常见的物质，如铁、水、氧气等，提问学生这些物质是由什么组成的，引发学生的思考，从而引出本节课的主题——原子与原子核的结构。
2、新课讲授（1）原子的结构①介绍道尔顿的原子学说，指出其局限性。
②讲解汤姆生发现电子的实验，提出“葡萄干布丁”模型。
③介绍卢瑟福的α粒子散射实验，得出原子的核式结构模型，即原子中心有一个很小的原子核，电子在核外绕核运动。
（2）原子核的组成①讲解质子的发现过程和性质。
②介绍中子的发现以及其特点。
③明确原子核由质子和中子组成，给出质量数的概念，即质子数与中子数之和。
（3）原子序数、质子数、中子数和质量数的关系通过实例，让学生推导并理解原子序数等于质子数，质量数等于质子数加中子数的关系。
（4）核外电子的排布①简单介绍玻尔的原子模型。
②讲解核外电子分层排布的规律，如能量最低原理、泡利不相容原理和洪特规则等。
原子的基本结构
原子的基本结构原子是构成物质的最基本单位，是化学反应和物质性质变化的基础。
本文将介绍原子的基本结构，主要涉及原子的组成和组织，以及科学家对原子结构的发现和研究。
一、原子组成原子由三种基本粒子组成：质子、中子和电子。
质子带正电荷，中子没有电荷，电子带负电荷。
在原子内部，质子和中子集中在原子核中，外部电子绕核旋转。
1. 原子核原子核是原子的中心部分，由质子和中子组成。
质子具有正电荷，并决定了原子的原子序数，中子没有电荷。
质子和中子的集合在原子核中形成了稳定的结构。
2. 电子壳层原子核外部的电子围绕核心在特定轨道上运动，形成电子壳层。
电子壳层的数量与原子的能级相关，决定了原子的化学性质。
第一电子壳层最多容纳2个电子，第二电子壳层最多容纳8个电子，第三电子壳层最多容纳18个电子。
二、原子的发现与研究1. 原子学说的提出古代的希腊哲学家认为物质是由最基本的单元构成的，但对于这个最基本的单元，他们没有确切的观点。
直到19世纪初，英国科学家道尔顿提出了原子学说，认为所有物质都是由不可分割的原子组成的。
2. 原子结构的实验证据为了验证原子学说，科学家进行了一系列的实验。
其中，汤姆逊的阴极射线实验和卢瑟福的金箔散射实验对原子结构的认识有着重大贡献。
汤姆逊通过研究阴极射线的偏转现象，发现存在带负电的粒子，即电子。
他提出了“杏仁布丁模型”，认为正电荷和负电荷均匀分布在整个原子中。
卢瑟福的金箔散射实验进一步揭示了原子内部的结构。
他发现，大部分的正电荷集中在一个非常小且带正电的核心中，并且核周围的电子密度很低。
这证明了原子中有一个小而密集的原子核。
3. 波尔的量子理论根据实验证据，丹麦科学家波尔提出了量子理论，进一步解释了原子结构。
他认为电子只能在特定的能级轨道上运动，并在这些轨道上具有固定的能量。
当电子从一高能级跃迁到另一低能级时，会释放出或吸收特定能量的光子。
三、小结原子的基本结构由质子、中子和电子组成。
质子和中子集中在原子核中，而电子围绕核心在不同的壳层上运动。
原子与原子核
原子与原子核原子与原子核是物质世界中最基本的构成单位。
原子由原子核和围绕核运动的电子构成，而原子核则由质子和中子组成。
本文将探讨原子与原子核的组成、结构以及它们在物质世界中的重要性。
一、原子的组成与结构原子是物质的最小单位，由带正电荷的质子、带负电荷的电子和电中性的中子组成。
质子和中子集中在原子的中心部分，形成原子核，而电子则绕核中心运动，保持电中性。
1. 质子质子是氢原子核中的粒子，具有正电荷。
它的质量约为1.67×10^-27千克，相对于电子的质量大约是1836倍。
质子数量决定了元素的原子序数，也决定了元素的化学性质。
2. 中子中子是原子核中的电中性粒子，不带电荷。
它的质量与质子相近，也约为1.67×10^-27千克。
中子的存在对于原子核的稳定性和质量起着重要的作用。
3. 电子电子是原子核外围的带负电荷的粒子。
它的质量相对较小，约为9.1×10^-31千克，且具有负电荷。
电子的数量与质子数量相等，使得原子整体呈电中性。
二、原子与元素不同元素的原子具有不同的原子序数，即质子的数量不同。
原子序数决定了元素的化学性质和周期表中的排列位置。
例如，氢的原子序数是1，是最简单的元素；而铅的原子序数是82，是较重的元素。
在自然界中，元素可以以同位素的形式存在，即原子核中的质子数量相同，但中子数量不同。
同位素具有相同的化学性质，但在核反应和放射性衰变等方面有所不同。
三、原子核的性质与稳定性原子核作为原子的核心部分，具有重要的性质和稳定性的要求。
1. 核力原子核中的质子和中子通过核力相互结合，形成稳定的核。
核力是一种强相互作用力，它能够克服质子间的电磁相互斥力，维持核的稳定。
核力的存在使原子核具有足够的稳定性，能够抵抗外界的扰动。
2. 核衰变在某些情况下，原子核会发生核衰变，即核内质子和/或中子的数量发生变化。
核衰变可以是放射性衰变或人工诱导的核反应。
核衰变的过程中会释放放射线，这对人类和环境具有一定的辐射危害。
原子与原子核——知识介绍
原子和原子核 ——知识介绍一．原子结构（一）原子的核式结构人们认识原子有复杂结构是从1897年汤姆生发现电子开始的。
汤姆生通过研究对阴极射线的分析发现了电子，从而知道，电子是原子的组成部分，为了保持原子的电中性，除了带负电的电子外，还必须有等量的正电荷。
因此汤姆生提出了“葡萄干面包”模型：正电荷部分连续分布于整个原子，电子镶在其中。
1909年卢瑟福在α粒子散射实验中，以α粒子轰击重金属箔发现：大多数α粒子穿过薄膜后的散射角很小，但还有八千分之一的α粒子，散射角超过了900，有些甚至被弹回来，散射角几乎达到1800。
1911年卢瑟福提出了原子核式结构模型：在原子的中心有一个很小的核称为原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间绕核高速旋转。
从α粒子散射实验的数据可以估计出原子核的大小约为10-15——10-14米，原子半径大约为10-10米。
原子核式结构模型较好的解释了α粒子散射实验现象，也说明了汤姆生的“葡萄干面包”模型是错误的。
（二）玻尔的氢原子理论1．1．巴耳末公式1885年，瑞士物理学家巴耳末首先发现氢原子光谱中可见光区的四条谱线的波长，可用一经验公式来表示：)121(122n R -=λ n =3，4，5……式中λ为波长，R =×10 7米-1称为里德伯恒量，上式称为巴耳末公式。
2．2．里德伯公式1889年，里德伯发现氢原子光谱德所有谱线波长可用一个普通的经验公式表示出来：)11(122n m R -=λ式中n=m+1，m+2，m+3……，上式称为里德伯公式。
对于每一个m ，上式可构成一个光谱系： m=1，n=2，3，4……赖曼系（紫外区）m=2，n=3，4，5……巴尔末系（可见光区）m=3，n=4，5，6……帕邢系（红外区）m=4，n=5，6，7……布喇开系（远红外区）3．3．玻尔的氢原子理论卢瑟福的原子核式结构模型能成功地解释α粒子散射实验，但无法解释原子的稳定性和原子光谱是明线光谱等问题。
初三化学2原子结构讲义
第三单元物质构成的奥秘课题2原子的结构原子和原子核的结构示意图a、原子是由居于原子中心的带正电的和带负电的两部分组成。
b、在原子中：一个质子带一个单位，一个电子带一个单位，中子。
C、在原子中，电子的质量很小，只有质子和中子质量的1 / 1836,故原子的质量主要集中在d、每一个原子只有一个原子核,的多少决定了原子的种类，所以同一类的原子中，其核内的一定相同。
e、原子中，核电荷数==问题：1、原子对外不显电性的原因是什么？2、为什么原子的质量主要集中在原子核上总结:1）原子的构成情况：核外电子（在核外作高速的无规则的运动）广原子 Y 「质子' 原子核士1（居于原子中央）昌工I中子注意：构成原子的粒子有三种：质子、中子、电子。
但并不是所有的原子都是由这三种粒子构成的。
如有一种氢原子中只有质子和电子，没有中子。
b、电性关系不带电的微粒：中子、原子（分子）；带负电荷的微粒：电子；带正电荷的微粒：原子核、质子c、电量关系：核电荷数=质子数（原因是中子不带电）；质子数=电子数（原因是原子不带电）所以在原子中：核电荷数二质子数=电子数注意：在原子中，原子核所带的正电荷数（核电荷数）就是质子所带的电荷数（中子不带电），而每个质子带1个单位正电荷，因此，核电荷数二质子数，由于原子核内质于数与核外电子数相等，所以在原子中核电荷数=质子数=核外电子数。
2）原子的性质：a.都很小；b.原子之间存在；c.原子总在不断。
1.原子核外电子的排布原子结构示意图：钠原子的原子结构示意图、事（+11）2 8 1—>Y 777I ----- >在化学反应中，金属原子易电子，非金属原子易电子；稀有气体原子电子。
决定了原子的化学性质。
离子形成：原子失去电子后，变成带正电荷的,得到电子后，变成带负电荷的离子是构成物质的一种基本微粒，例如食盐是由离子构成的。
注意：原子得失电子后，核外电子数一定改变，而质子数不变。
观察1---18号元素的原子结构示意图，探究元素周期表编排的规律。
原子结构 原子核的组成
原子结构原子核的组成
原子是构成物质的基本单位，由带正电荷的原子核和带负电荷的电子云组成。
原子核位于原子的中心，是原子的重要组成部分。
原子核的组成
原子核由质子和中子构成。
质子是带正电的粒子，中子则是不带电的粒子。
质子和中子都是由夸克构成的，质子由两个上夸克和一个下夸克组成，中子则由两个下夸克和一个上夸克组成。
夸克是一种基本粒子，是构成质子和中子的基本组成部分。
原子核的质量
原子核的质量主要由质子和中子的质量之和决定。
质子和中子的质量几乎相等，都约为1.67×10^-27千克。
因此，原子核的质量主要由质子和中子的数量决定。
原子核的电荷
原子核带有正电荷，其大小等于其中质子数的数量。
因为原子中电子的数目等于质子数，所以原子是电中性的。
例如，氢原子只有一个质子和一个电子，因此氢原子是电中性的。
而氦原子有两个质子和两个电子，因此氦原子的电荷为+2。
原子核的大小
原子核的大小约为10^-15米，即1个飞米。
原子核的大小与原子核的质量和电荷数有关。
原子核的大小与原子的大小相比非常小，原子的大小约为10^-10米。
因此，原子核的体积约为原子的1/10万亿。
总结
原子核是原子的重要组成部分，由质子和中子构成。
原子核带有正电荷，大小约为10^-15米。
原子核的质量主要由其中质子和中子的数量决定，而电荷大小与其中质子数的数量相同。
了解原子核的组成和性质，有助于我们更好地理解物质的本质。
帮助学生理解原子与核的结构与性质
帮助学生理解原子与核的结构与性质原子与核的结构与性质原子与核是物质世界的基本组成部分，它们的结构与性质对于学生理解化学、物理等科学知识至关重要。
本文将从原子与核的结构、原子的性质、核的性质等方面进行探讨，以帮助学生深入理解这一重要概念。
一、原子的结构原子是物质的基本单位，由原子核和电子壳层构成。
原子核位于原子的中心，由质子和中子组成。
质子带有正电荷，中子不带电荷。
电子壳层围绕原子核运动，电子带有负电荷，平衡了原子核的正电荷。
在原子结构中，质子和中子集中在原子核中，而电子则围绕核运动。
原子核带有正电荷，而整体原子带有零净电荷。
二、原子的性质原子的性质包括原子半径、原子质量、原子的化学性质等。
1. 原子半径: 原子半径指的是原子核与最外层电子轨道的距离。
原子半径主要由原子核的质子数以及电子的排布方式决定。
原子半径随着电子层次增加而增加，同一周期内，原子半径由左至右逐渐减小。
2. 原子质量: 原子质量由原子核中质子数和中子数之和决定。
质子和中子的相对质量均为1，而电子的质量可忽略不计。
原子质量主要用来标识不同元素。
3. 原子的化学性质: 原子的化学性质取决于原子核中的质子和不同电子层次之间的电子结构。
电子层次的不同排布方式决定了元素的化学性质，例如反应活性和元素化合价等。
三、核的结构与性质核是原子的重要组成部分，它决定了原子的质量、核能等重要性质。
1. 核子: 核子是原子核中的基本组成单位，包括质子和中子。
核子质量相对较大，质子带有正电荷，中子不带电。
质子数目决定了元素的种类，即不同元素的原子核中质子数不同。
2. 质子数与核能: 核能是核结构的重要性质，与核中的质子数密切相关。
在同位素中，质子数增加，核能增大。
3. 同位素与同位素变化: 同位素指的是原子核中质子数相同、中子数不同的核种。
同位素变化包括α衰变、β衰变和γ射线等，这些变化反映了原子核的不稳定性。
四、原子核与放射性放射性是原子核的一种特殊性质，放射性元素的核能不稳定，会自发地发生核衰变过程，放出辐射。
原子结构讲解
原子结构讲解
原子结构是指原子的组成以及各组成部分之间的相对位置。
原子是由原子核和核外电子组成的，原子核位于原子的中心，核外电子围绕原子核高速旋转。
原子结构示意图是一种表示原子结构的图示，它用圆圈和小圈分别表示原子核和核内质子数，弧线表示电子层，弧线上的数字表示该层的电子数。
原子的核外电子是分层排列的，从里到外分别称为第一层、第二层、第三层等。
每层最多可以排2×(n)^2个电子，其中n表示层数。
最外层电子数不
超过8个，次外层电子数不超过18个，倒数第三层不超过32个。
原子的性质由其核外电子的排布决定。
根据电子排布的不同，原子可以分为金属原子、非金属原子和稀有气体原子。
金属原子的最外层电子数一般小于4，容易失去电子，表现出金属的特性；非金属原子的最外层电子数一般大
于或等于4，容易得到电子，表现出非金属的特性；稀有气体原子的最外层电子数为8个（氦为2个），是一种稳定结构，表现出稀有气体的特性。
以上就是原子结构的简要介绍，如需获取更多信息，建议查阅化学书籍或咨询化学专家。
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第三章二、原子与原子核的结构
原子的核式结构模型
1909～1911年，英国物理学家卢瑟福（E．Rutherford，1871-1937）和他的助手们进行了α粒子散射的实验：用α射线照射金箔，由于金原子中的带电微粒对仪粒子有库仑力的作用，一些α粒子穿过金箔后会改变原来运动的方向。
卢瑟福希望通过对实验现象的分析，来了解原子内部电荷与质量分布的情形。
实验的结果是，绝大多数α粒子穿过金箔后仍大致沿原来的方向前进，但是少数α粒子发生了较大的偏转（图3.2-1）。
图3.2-1 α粒子的散射
实验中观察到的大角度散射使卢瑟福感到惊奇。
α粒子的这种大角度散射，不可能是金箔原子内的电子造成的，因为电子的质量很小。
这就像子弹碰到尘埃一样，子弹的方向不会发生什么变化。
α粒子一定是由于正电荷的作用而散射，而且正电荷的质量一定很大，碰撞时才能使α粒子改变运动方向。
卢瑟福猜想：原子中的正电荷与原子的质量一定集中在一个很小的核上。
卢瑟福精确统计了向各个方向散射的α粒子的数目，在此基础上提出了原子的核式结构模型：在原子的中心有一个很小的核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在核内，这个核叫做原子核（atomic nucleus），带负电的电子在核外的空间运动着。
按照原子的核式结构模型，原子内部的空间十分空旷。
近代研究表明，原子直径的数量级为10-10 m，而原子核直径的数量级仅为10-15m，两者相差十万倍！如果把原子比做直径百米左右的大球，那么原子核只有米粒大小。
原子核的组成
原子核虽然很小，但是也有内部结构。
1919年，卢瑟福用镭放射出的α粒子轰击氮原子核，从氮核中打出了一种新的粒子。
根据这种粒子在电场和磁场中的偏转，测出了它的质量和电荷，原来它就是氢原子核，叫做质子（proton），用p表示。
以后，人们用同样的方法从氟、钠、铝等原子核中都打出了质子，因而，质子是原子核的组成部分。
图3.2-2 α粒子轰击氮原子核
质子带正电荷，电荷量与一个电子所带电荷量相等。
质子的质量m p=1.672 623 1×10-27 kg。
原子核只由质子组成吗？如果原子核中只有质子，那么任何一种原子核的电荷量与质量之比，都应该与质子的电荷量与质量之比相同。
实际并不是这样，绝大多数原子核的电荷量与质量之比都比质子相应的比值要小。
卢瑟福猜想：原子核内可能还存在着另一种粒子，它的质量跟质子相同，但是不带电。
卢瑟福把这种粒子叫做中子（neutron）。
卢瑟福的这个猜想被他的学生英国物理学家查德威克（J．Chadwick，1891-1974）通过实验证实了。
中子不带电，用符号n表示。
中子的质量m n=1.674 928 6×10-27 kg，非常接近质子质量，只比质子质量大千分之一左右。
质子和中子除了所带电荷的差异以及质量上的微小差别外，其余性质十分相似，而且都是原子核的组成成分，所以统称核子（nucleon）。
由于中子不带电，原子核所带的电荷等于核内质子电荷的总和。
原子核所带的电荷总是质子电荷的整数倍，通常用这个整数表示原子核的电荷量，叫做原子核的电荷数，用Z表示。
原子核的质量几乎等于核内质子和中子的质量的总和，而质子与中子的质量几乎相等，所以原子核的质量几乎等于核子质量的整数倍，这个倍数叫做原子核的质量数，用A表示。
原子核的电荷数就是核内的质子数，也就是这种元素的原子序数，而原子核的质量数就是核内的核子数。
图3.2-3 原子核示意图
原子核常用符号A Z X表示，X为元素符号，上角标A表示核的质量数，下角标Z表示核的电荷数（原子序数）。
例如氦核，可以表示为42He，它的质量数是4，电荷数是2，即氦核内有2个质子和2个中子。
23892U代表铀核，它的质量数为238，电荷数为92，即核内质子数为92，中子数为146。
原予核的质子数决定了核外电子的数目，也决定了电子在核外分布的情况，进而决定了这种元素的化学性质。
因此，同种元素的原子，质子数相同，核外电子数也相同，它们就会具有相同的化学性质。
但是，它们的中子数可能不同。
这些具有相同质子数而中子数不同的原子，在元素周期表中处于同一位置，因而互称同位素（isotope）。
例如，氢有三种同位素，分别叫做氢、氘（也叫重氢）、氚，符号是；11H、21H、31H。
中子的发现使人们认识到，如果认为原子核是由质子和中子组成的，与原子核组成有关的问题都可以得到圆满的解释，于是这一看法很快得到了公认。
质能方程
如果某种粒子与原子核发生相互作用，导致核的组成或核的状态发生了变化，这样的过程叫做核反应。
核反应总会伴随着能量的变化。
由于原子核内的核子之间存在着强大的作用力，所以核子结合成原子核或原子核分解为核子时，都伴随着巨大的能量变化。
例如，一个质子和一个中子结合成氘核时，要放出2.2 MeV1的能量。
蕴藏在原子核中的能量称为核能（nuclear energy）。
爱因斯坦在建立相对论时指出，物体的能量与质量之间存在着联系，它们之间的关系是
E=mc2
这就是著名的爱因斯坦质能方程，式中E为物体的能量，m为物体的质量，c是光速。
这个方程表示，物体具有的能量与它的质量之间存在着简单的正比例关系。
既然物体的质量与它的能量之间存在着联系，原子核在其能量释放的前后，它的组成成分的总质量也会有所不同。
精确测定的结果表示，原子核的质量比组成它的所有质子和中子的质量之和要略小一点。
例如，氘核虽然是由一个质子和一个中子组成的，但是氘核的质量比一个质子、一个中子质量之和约小0.12%。
这个现象叫做原子核的质量亏损。
核反应涉及的能量十分巨大。
1 mol碳完全燃烧过程中释放的能量不过393.5 1kJ，每个1eV是能量的单位，叫做电子伏特，常用在原了物理学和核物理学中。
1 eV= 1.6×10-19 J。
碳原子在燃烧过程中放出的能量不过4 eV，而一个质子与一个中子结合成氘核所释放的能量可达2.2 MeV，两者相差近百万倍！
爱因斯坦（Albeli Einstein．1879-1955）是人类历史上最伟大的物理学家之一。
他出生于德国南部的小城马尔姆，1900年毕业于瑞士联邦工业大学。
1905年，是科学史上值得记取的一年。
这一年，爱因斯坦26岁，他在德国《物理学年鉴》上发表了五篇论文，其中的三篇都是划时代的成就。
一篇论文是关于光电效应的。
爱因斯坦将普朗克的量子论大胆推广，指出光是由一定能量的光量子组成，解释了光电效应。
这一工作使他获得了1921年的诺贝尔物理学奖。
第二篇论文是关于布朗运动的，爱因斯坦从数学上对微粒的无规则运动给予了解释。
最重要的成就是第三篇论文，爱因斯坦提出了狭义相对论。
由于爱因斯坦在这一年发表了改变物理学面貌的几篇论文，后人将1905年称为“爱因斯坦奇迹年”。
为了纪念这一奇迹年100周年，2004年6月10日，联合国大会通过了2005年为“国际物理年”的决议。
晚年的爱因斯坦将主要精力投入到统一场论的研究中，希望把引力与电磁力统一起来。
同时，他还关心社会问题，反对战争。
在谈到科学与战争的关系时，他在一封信中写下了如下的话：“科学是一种强有力的工具。
怎样用它，究竟是给人带来幸福还是带来灾难，全取决于人自己，而不取决于工具。
刀子在人类生活上是有用的，但是它也能用来杀人。
”
问题和练习
1．简要说明原了与原子核的结构。
2．为什么从α粒子发生大角度散射的现象，可以设想原子具有原子核？
3．下面的说法中正确的是
A．原子核是由质子和中子组成的
B．质子是卢瑟福发现的
C．中子是卢瑟福发现的
D．中子的电荷量与质子的电荷量差不多
4．什么是原子核的质量亏损？。