八年级物理探索更小的微粒3.docx

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八年级物理探索更小的微粒3

第七章从粒子到宇宙

二、探索更小微粒

[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：

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：

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：

探索更小的微粒）

生：

大致意思是说一根一尺长的短木棍，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：

通过前面的学习，大家知道了物质是由分子组成的（物质→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：

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：

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、富勒烯分子模型给学生看）

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原子组成的。

我们可以看到石墨分子成层状，那其它的结构是什么样的呢？

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分子模型，它由多种原子组成，它们组成的就是化合物。

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：

不易燃。

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

三、通过摩擦起电实验，认识到原子是可以再分的。

13分钟

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：

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：

大家看到什么现象？

师：

为什么玻璃棒可以吸引纸屑呢？

师：

原来的橡胶棒可没带电啊，电是从哪里来的呢？

师：

这说明了什么？

师：

下面请大家利用带来的塑料绳做这样一个实验：

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：

事实胜于雄辩，请大家动手试试。

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：

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。

原子核

电子

原子

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：

当我接通电源时，你又看到了什么？

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：

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置，当接通电源后，小风车也由静止到转动这说明了什么？

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：

那你看到了电子在撞击小风车了吗?

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：

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：

没看到什么。

生：

老师，我来试试。

生：

纸屑被玻璃棒吸起来了。

生：

摩擦后的橡胶棒带电了

生：

电是由于毛皮摩擦橡胶棒后，使橡胶棒带上的。

生：

原子是可以再分的。

生1：

塑料绳合拢。

生2：

塑料绳合不拢。

（学生动手操作）

发现塑料绳合不拢。

生：

没什么现象。

生：

小风车转动了。

生1：

吹。

生2：

用手指推它。

生：

说明了有外界给了小风车一个作用

生：

汤姆逊发现的电子。

生：

没有。

生：

电子在冲击小风车时具有较大的能量

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。

学生找相关材料，做摩擦起电试验

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：

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：

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，这也说明此时的能量与什么有关？

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：

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：

原子核里面还会不会有其他粒子呢？

师：

是怎么被发现的呢？

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？

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）

师：

大家看一下这有点像什么？

介绍原子的行星结构模型

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：

那么谁来说一说夸克的发现呢？

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：

现在我们知道了原来质子、中子都是由夸克组成的。

那么夸克可不可以再分呢？

师：

如果想找到更小的微粒，假如你是科学家，你会怎么做？

师：

很好。

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：

用锤子敲，把它敲碎。

生：

与速度有关。

生：

1919年，卢瑟福用α粒子从氮原子核中打出了质子。

（学生结合资料汇报情况）

生：

有中子。

生：

1932年，查德威克发现了中子。

（学生结合资料汇报情况）

生1：

枣糕模型。

生2：

行星模型。

生：

像地球绕太阳旋转一样。

生：

能，它们都是由夸克组成的。

生：

1964年盖尔曼提出了夸克的猜想。

（学生结合资料汇报情况）

生：

可以吧。

生：

我会进一步提高粒子的运动速度，改进加速器。

学生认识加速器的作用

五、信息反馈。

2分钟

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：

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：

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。

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[保留板书]

二、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

[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，另一方面要让学生建立“小”的概念，了解探索微观世界的科学方法的形成过程。

3、充分运用各种教学媒体如多媒体得展示、观看教学碟片、采用网络教学等渠道来呈现，帮助学生认识微观结构和物质微观结构的探究历程。

[教学资源]

从原子到基本粒子

寻找基本粒子之路：

卢瑟福发现了原子核以后，原子研究成为物理学家的热门研究领域，原子不可分的观点消声匿迹，物理学家们不仅不再相信原子是物质的最小组块，而且认为比原子小得多的原子核也是一个庞大而神秘的家族。

物理学家们全力以赴探讨原子学中的三大问题：

第一，如何描绘可供人们直观想象的原子核 蓝图。

第二，原子核中的作用力是何种性质的力?

第三，原子核中的各种成员受什么力学规律支配?

回答这三个问题都牵涉到原子核中的一些更小的微粒，也就是原子核物理中所说的基本粒子。

物理学家们尽管已抛弃了原子不可分的观点，但忍不住还是要问物质究竟是由哪些基本粒子组成的呢?

这个问题提出本身就隐含着一种在认识论上尚有分歧的假设，即物质可以被分成最基本的单位。

因此基本粒子的提法受到了许多哲学家的批评，但寻找基本粒子却成了世界物理学家共同的目标。

物理学家认为，在一定层次结构范围内，寻找基本粒子仍然是有意义的工作。