01第七章 核能及应用 第一节 原子结构

课题第七章核能及应用第一节原子结构1课时

教学目标知识目

标

1. 了解原子的核式结构及原子核的组成；

2. 了解天然放射现象，知道α射线、β射线、γ射线

及其特性；

3. 知道放射性物质对生物体的作用，以及放射性物质

的危害和防护。

能力目

标

1. 通过对原子结构的学习，认识物理模型假说的方法

在探索自然规律中的作用；

2. 通过对α粒子散射实验的学习，提高学生分析问

题、解决问题的能力；

3. 通过放射性的学习，提高对放射线的防护意识和能

力。

情感目

标

1. 通过原子结构的学习，帮助学生形成辩证唯物主义

的思想；

2. 通过对放射性的了解，学习科学家勇于为科学献身

的高尚情操。

重点原子的核式结构及原子核的组成；天然放射现象

难点原子的核式结构

教具多媒体展示系统

主要教学过程学生活动

教学过程设计

一、引入课题

用多媒体展示系统展示教材图7-1。

提问：我们在很多科学书籍和杂志封面上经常可

以看到如图所示的图标符号，大家知道它表示什么意

思吗？

（学生可能回答不出来，如果回出来了：表示原

子的结构，教师就继续提问。）

提问：大家知道科学家是如何发现原子的结构的

吗？

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并回答

学生思考

并回答

板书

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（学生一般都不知道。）引入课题：

本节课我们就一起来学习原子的结构及其发现过程——第一节原子结构。

二、原子的核式结构

在19世纪以前，人们一直认为原子是组成物质的最小单元，是不可再分的。1897年，英国物理学家汤姆孙（1856－1940）通过对阴极射线的研究发现了电子，后来人们还发现在X射线使气体电离以及光电效应等现象中，都从物质的原子中击出了电子，这就表明电子是原子的组成部分。电子是带负电的，而原子是中性的，可见原子内部还有带正电的物质。这些带正电的物质和带负电的电子是怎样构成原子的，就成了当时物理学家们最关心的问题之一。

用多媒体展示系统展示教材图7-2。

1903年，汤姆孙综合他的实验结果，提出了一学生观看

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学生思考并回答板书

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用类比的方法帮助学生理解

个原子结构枣糕模型假说。他设想原子中的正电荷是均匀地分布在整个原子球体中，而电子却像枣糕里的枣子那样镶嵌在原子中，如图所示。该模型虽然能解释原子为何呈现中性等现象，但不久就被新的实验事实否定了。

用多媒体展示系统展示教材图7-3。

1909－1911年，英国物理学家卢瑟福（1871－1937）做了用α粒子轰击金箔的实验，如图所示。通过实验发现，绝大多数α粒子穿过金箔片后仍沿原来的方向前进，只有少数α粒子发生大角度的偏转，极少数α粒子的偏转角度几乎达到180°。

提问：同学们说这种现象如何解释呢？

（原子内部几乎是空的）

卢瑟福对α粒子散射实验结果进行了仔细研究，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，叫作原子核。原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核内，带负电的电子在核外空间绕原子核的大小

板书

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回应节前问题

板书

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着原子核旋转。原子核所带的正电荷数等于核外的电子数，整个原子是电中性的。

用多媒体展示系统展示教材图7-4。

根据这个模型，可以很好地解释α粒子散射的现象：大多数α粒子穿过原子时，离原子核的距离都相当远，原子核对它们的作用力很小，因此，它们仍然是沿直线前进的。少数α粒子在穿过原子时，离原子核的距离较近，原子核对它们的排斥力较大，因此使它们发生偏转。偏转角度大的α粒子极少，那是因为原子核非常小，α粒子非常接近原子核的情形很不容易发生，如图所示。

根据α粒子散射实验的数据，可以估算出原子核的半径为10－14～10－15 m，而原子的半径约为10－10 m，所以，原子核的半径只相当于原子半径的万分之一，原子核的体积只相当于原子体积的万亿分之一。如果把原子放大成一座能容纳万人的体育馆，那么原子核只相当于一个乒乓球。板书

学生观看板书

学生观看

学生观看结合生活

结合技术1919年，卢瑟福做了用镭放射出的α粒子轰击

氮原子核的实验，他发现某些α粒子钻进了氮原子

核，并把氮核内的一个粒子驱逐出来，使氮核变成一

个新的原子核。为了了解这个从氮原子核里被驱逐出

来的新粒子的性质，卢瑟福就在这个实验装置里加进

电场和磁场，并根据它在电场和磁场中的偏转，测出

了它的质量和电荷，从而确定了这个新粒子就是氢原

子核，他把它叫作质子。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，表明质子是原

子核的组成部分。

1932年，英国物理学家查德威克（1891－1974）

重复了德国物理学家波特和法国的约里奥·居里夫妇

的实验，先用α粒子轰击铍，再用铍产生的穿透力

极强的射线轰击氢、氮，结果打出了氢核。查德威克

测量了被打出的氢核的速度，并由此推算出这种射线

粒子是一种质量跟质子差不多的中性粒子，并将其命

名为中子。后来人们又从其他许多原子核里都打出中

子来，从而表明中子也是原子核的组成部分。