原子组成及相对原子质量教学设计

原子组成及相对原子质量教学 教学分析 原子组成是物质可分基础上的对物质组成的更深层次的认识，因此思维方法还是分子概念建立的思维方法—物质是无限可分的。 认识原子的组成主要是从三个方面认识构成原子的微粒： ①微粒种类（质子、中子、电子）和各种微粒的性质； ②各种微粒在原子中的数量关系； ③各种微粒在原子中的位置关系。 认识原子的组成，同样是实物认识，因此要充分让学生“观察”原子的组成，尽量让学生掌握多种原子的组成，通过认识原子数量的增加来巩固对原子组成认识的清晰度。让学生凭借思维“观察”到质子、中子、电子，并对这些微粒的大小、质量，有“感观”的认识，从而清晰地构建这些微粒的概念。 由于有关原子组成的知识是化学理论知识，教学过程中最主要的是讲授法。 相对原子质量是定义性概念，世界上并没有这种事物，相对原子质量是为了解决原子质量太小、不好达也不好计算的问题而人为定义的一个物理量。相对原子质量的教学首先应引导学生形成问题，抓住问题的主要矛盾，然后引导学生导找解决问题的基本方法，这种基本方法一定要让学生自主去找、去探索，然后在学生探索到接近科学的方法后再将具体的科学方法提出来，或是通过总结学生提出的方法而确定问题解决的方法。用此方法去解决问题，形成概念，而后是练习用此方法解决其它同类问题，以巩固和熟悉知识。 此课可以分成两个学时教学，第一个学时教原子的组成，当一种原子的组成了解清楚后，可以引导学生按照教师所出示的思维模式去了解其他原子的组成及相应的有关原子组成的认识，即组成各原子的微粒种类、各微粒数量及数量关系、各微粒的位置关系等。第二课时，学习相对原子质量及其计算。 教学目标 知识与技能： 1）认识组成原子的微粒及其性质。 2）认识各微粒在原子中的位置关系以及各微粒的数量关系。 3）认识常见原子的组成。 4）从质量的角度认识原子，掌握相对原子质量的概念，练习部分常见元素的相对原子质量。 过程与方法： 继续发展物质可分的辨证只唯物主义认识方法。 教学程序 复习分子、原子的有关知识 以氧原子为例，讲解原子构成：氧原子的组成微粒；各微粒的数量和性质；各微粒在原子中的空间位置； 认识多种原子的组成。 小结原子组成，形成原子组成知识结构图 相对原子质量教学过程：原子质量、提出问题、寻找解决方法、确定解决方法、问题解决，形成概念。 查找多种原子的质量和相对原子质量，确定质子和中子的相对质量。 教学过程设计 [教师]前面我们学习了分子、原子等微观粒子的知识：请问： 什么是分子？什么是原子？原子与分子、分子与物质、原子与物质有什么关系？（教学策略建议：教师应引导学生逐问做出较为准确的。） [学生]（分子是保持物质性质的最小微粒，原子是一个个很小的球，是化学反应中最小微粒；分子由原子构成，有些物质是由分子聚集在一起形成的，例如：水是由水分子聚集在一起的，氧气是由氧气分子聚集在一起的；有些物质是直接由同一类原子按一定规则堆集形成的，例如所有的纯金属物质；有些物质是以不同类原子化合在一起的，例如食盐（氯化钠）是由氯原子与钠原子化合的、氧化铁是由铁原子和氧原子化合在一起的。） [教师]现在我们进一步探讨原子组成。原子在化学反应中不变化，是不是原子就是不可再分的微粒呢？ 最开始，道尔顿在发现原子时，确实认为原子是一些不可分的球状颗粒，是不可分的。但随后的科学研究发现原子也是可以再分的。人们是如何发现原子可以再分呢？请参看资料卢瑟福的原子模型。 [学生]阅读教科书中有关卢瑟福原子模型的建立过程。 [教师]阅读了卢瑟福的原子模型资料后，你对卢瑟福的想法有何理解，有何评价？ [教师]总结、评价学生的讨论。 [教师]本课时我们进一步研究原子的构成。主要研究原子可以分成哪些微粒？各种微粒有什么性质？不同的原子中微粒数目有什么关系？各种微粒在原子中的位置？等有关原子构成的知识。 （设计意图：根据物质可分的思想，建立起原子可分的思维，继而产生研究原子组成的动机，通过一系列的问题，指示本节课学习的---先行组织者） [板书]第四单元物质构成的奥秘 课题1 原子的组成 一．原子的组成 [教师]氧气是我们生命中的基础物质，在前面的学习中我们知道：氧气是由氧气分子聚集而成的，氧气分子是由两个氧原子结合而成的。现在我们来认识氧原子的组成。 科学研究发现：氧原子并不是一个实心球体，氧原子内，其实存在相当大的空间。在氧原子最中间，是质量相当大而体积却极小的实心微粒，科学上称原子核。在氧原子核外有8个电子在绕核高速运转。 [图示] 氧原子是由原子核和核外的电子组成的。 [副板书]： 氧原子组成：  原子核              核外电子（e）：8个 位置： 原子核在中间（很小），      8个电子在核外高速运转。 原子核很小，[教学策略建议：用数据和形象比喻掌握原子核的小。数据：氧原子的半径（核外电子运动的范围）是7.4×10-9cm，原子核的半径约是10-13cm ；形象比喻：如果一个原子有体育馆那么大，那么原子核只有体育馆中心的一个乒乓球大]电子绕核高速运转（图示） 氧原子的原子核还可再分成16个粒子，其中有8个各带一个单位正电荷的粒子，这种粒子科学上称为质子，另外8个不带电荷的粒子，称为中子。（图示氧原子核的组成） [副板书]： 氧原子组成：    原子核              核外电子（e）：8个           （8个质子+8个中子） 各微粒位置：原子核在中间（很小），    8个电子在核外高速运转。 （设计意图：以氧原子为例，学习原子组成） [教师]以下是各种原子的组成：同学们 1）了解这些原子的组成； 2）找到这些原子的质子数、中子数、核外电子数； 3）描述原子核和核外电子的空间关系。 []：各种原子的组成： 原子 原子核组成 电子数 原子质量 相对原子质量 （*最丰元素） 质子数 中子数 氢 1 0*，1，2 1 1.674×10-27kg 1.007825 氦 2 1*,2,3 2 5.008×10-27kg 3.016030 锂 3 3*,4,5 3 9.989×10−27 kg 6.015125 铍 4 3*,5,6 4 1.1652×10-26kg 7.016929 硼 5 5*,6,7 5 1.180×10-27kg 10.012839 碳 6 4,5,6*,7 6 1.993×10−26 kg 12.000000 氮 7 6,7*,8 7 2.325×10−26 kg 14.003074 氧 8 7,8*,9,10 8 2.656×10−26 kg 15.994915 氟 9 9,10*,11 9 3.154×10−26 kg 18.993105 氖 10 10,11*,12 10 3.486×10−26 kg 20.993849 钠 11 11,12*,13 11 3.818×10−26 kg 22.989771 镁 12 11,12*,-15 12 3.983×10−26 kg 23.985042 铝 13 14*,15 13 4.481×10−26 kg 26.981539 硅 14 14*,15,16 14 4.646×10−26 kg 27.976929 磷 15 15,16*,17 15 5.143×10−26 kg 30.973765 硫 16 16*,17-19 16 5.302×10−26 kg 31.972074 氯 17 18*,19,20 17 5.807×10−26 kg 34.968851 氩 18 18-21*,22 18 6.138×10−26 kg 36.964317 钾 19 20,21*,22 19 6.470×10−26 kg 38.963710 铜 29 34,36* 29 1.078×10−25 kg 64.927786 银 47 60* 47 1.79×10−25 kg 106.905094 金 79 118* 79 3.271×10−25 kg 196.966541 [学生] 自选原子回答上述问题 （设计意图：让学生观察到尽可能多的原子组成（可以用PPT列出1-20号元素的所有原子组成，为学习元素符号准备资料），然后对这些数据进行分析，小结得出原子组成的知识，并且为接下来学习元素符号打基础） [教师] 现在我们可以小结一下原子的构成， 所有的原子都含有2种微粒：原子核、核外电子； 原子核又由2种微粒—质子和中子构成（氢原子核中没中子）； 核外电子在核外一定空间内绕核高速运转。 [板书] 一）原子构成 1. 原子由原子核和核外电子组成     2．原子核由质子和中子组成（氢原子核没中子）     3．原子核在中间，很小；电子在核外绕核高速运转。 [教师] 我们了解了原子的构成，知道原子中含有三种微粒，现在我们介绍这三种微粒的性质： 质子、中子、电子的形象： [教师] 讲述并主板书： 二）质子、中子、电子 质子：质量：1.6726×10-27kg        带一个单位正电荷（e+） 中子：质量：1.6749×10-27kg        电中性（不带电荷）。 电子：质量：1.6726×10-27kg/1836  带一个单位负电荷（e-）                             （ 相对于质子或中子的质量可忽略） [教师]  请问： ①氧原子的构成如何？ ②氧原子的原子核带什么电荷？有多少？为什么？ ③氧原子核外电子带的电荷又是多少？ ④氧原子的电荷是多少？ ⑤氧原子的质子数、原子核带的电荷数、核外电子数有什么关系？为什么？ [学生] 根据氧原子组成总结这些关系。得出结论： ①原子核带正电荷，有多少质子，原子核就带多少单位电荷（核电荷数=质子数）； ②一个电子带一个单位负电荷； ③原子不带电荷：质子数（核电荷数）=核外电子数； ④中子不带电荷，原子的中子数与其他微粒数无关； ⑤所有原子中，质子、中子、电子没有差别。 （设计意图：学习质子、中子、电子的概念，引导学生小结时，可按微粒数量、电性、数量关系进行有序归纳，如先归纳各原子的微粒数，然后总结电荷数，然后找到微粒数量之间关系） [板书] 三）原子中各微粒数量关系 1． 原子核带正电荷，又称核电荷，核电荷数=质子数。 2． 原子显电中性：核电荷数=核外电子数。 3． 不同种原子的原子核中中子数不同。 [教师] 现在我们可以将原子的构成用一个结构图来表示。 [教师] 我们认识了原子的组成，现在我们研究原子的质量及原子质量的表达方法。我们先看原子的质量：已知16 g 16O原子约有6.02×1023个，请大家计算一个氧原子的质量是多少？通过计算氧原子的质量你发现什么问题？ [学生] 计算氧原子的质量，一部分学生计算其他原子的质量。 [教师] 原子的质量集中在原子核上，电子的质量相对原子核很小，因此可以忽略。 [板书] 电子的质量可以忽略（补充到结构图中去） [教师] 还发现了什么问题？ [学生] 原子质量小，表示起来不方便。 （设计意图：通过学生计算原子质量，培养学生计算能力，并能从中发现规律或问题，这种通过学生自己体验到的知识和问题，学习效率是高的） [教师] 原子都有一定的质量，质量是原子十分重要的数据。请大家观察各种原子的质量，发现什么问题了吗？ [学生]回答问题 [教师]但原子质量很小，表达、记忆起来很不方便，更不方便使用。如何较为方便地表达原子质量呢？请大家想办法？ [学生] 讨论 [教师] 如果将其质量的数字变大到常用数字，其质量数据就好用、好记了。如何将数字变大到常用数字呢，但又能表示的原子的质量呢？请大家想想？ [学生]讨论，寻找解决问题的方法。教师加以思维方法的引导。 [教师] 小结得出解决问题的方法：取一定质量作为原子质量做单位（u）,然后，原子的质量与u相比得到的值作为原子的质量。 取多大质量作为原子质量的单位呢？ 科学上经过多年的研究，确定以一个碳-12原子质量的1/12的质量作为相对原子质量单位，将其它原子的质量与碳-12原子质量的1/12相比，得到的比值就称为该原子的相对原子质量。 [板书]二．相对原子质量 1．定义：将12C原子质量的1/12作为原子量单位u,一个原子的质量与u相比较所得到的数值称为相对原子质量。 碳-12原子质量：1.993×10-26 kg      1u = 1.993×10-26 kg /12  ≈ 1.661×10-27kg 请计算下列原子的相对原子质量：并与书中的相对原子质量对照。 1个氧原子的质量是2.657×10-26kg，氧原子的相对原子质量是  u？ 1个铁原子的质量是9.288×10-26kg，铁原子的相对原子质量是    u？ [教师]  请同学们想想这些问题： 1）相对原子质量表示的是原子的质量吗？ 2）与常用质量的计量有什么联系？有什么差别？ 3）你对相对原子质量是如何理解的？ [学生]讨论 [教师] 总结，矫正。 [教师] 相对原子质量数据很多，不需要记忆，用时可以查相对原子质量表。下面是一些元素的平均相对原子质质量。 [PPT]:          表1 一些元素的平均相对原子质量表 原子序数 元素名称 元素符号 相对原子质量 1 氢 H 1.00794(7)≈1 2 氦 He 4.002602(2) ≈4 3 锂 Li 6.941(2) ≈7 4 铍 Be 9.012182(3) ≈9 5 硼 B 10.811(7) ≈11 6 碳 C 12.0107(8) ≈12 7 氮 N 14.0067(2) ≈14 8 氧 O 15.9994(3) ≈16 9 氟 F 18.9984(5) ≈19 10 氖 Ne 20.1797(6) ≈20 11 钠 Na 22.9897(2) ≈23 12 镁 Mg 24.3050(6) ≈24 13 铝 Al 26.98153(8) ≈27 14 硅 Si 28.0855(3) ≈28.1 15 磷 P 30.9737(2) ≈31 16 硫 S 32.065(5) ≈32 17 氯 Cl 35.453(2) ≈35.5 18 氩 Ar 39.948(1) ≈40 19 钾 K 39.0983(1) ≈39.1 20 钙 Ca 40.078(4) ≈40 [教师] 我们学习了原子质量，知道了原子质量很小，表达和计算不方便，所以用相对原子质量表达原子的质量。 我们知道，质子和中子是构成原子核的两微粒，现在我们来计算质子和中子的相对质量： 计算： 一个质子的质量是1.6726×10-27kg,其相对质量是      ? 一个中子的质量是1.6749×10-27kg,其相对质量是        ? [PPT] 表-2 质子和中子的质量及相对质量表               （参看教科书中的表） [板书] 2．质子相对质量：1.007u≈ 1u 中子相对质量：1.008u≈ 1u [教师] 我们已经学习了用相对原子质量来表示原子的质量，请问同学们是如何理解相对原子质量的？ [学生] 讨论 （设计意图：了解学生对相对原子质量认识是否准确，还存在哪些误解？） [教师] 小结学生讨论，进行矫正。 [板书] 二．相对原子质量的理解 相对原子质量的数值表示原子的质量，只是这种质量不是以kg为单位，而是以  1.6605655×10-27 kg =1 u为单位表示的原子质量。 课堂小节：略 作业：略 板书设计：略 资料：   amu是atomic mass unit的缩写，1961年以前被人们广泛用于表示原子质量单位。当时物理和化学上对这个amu的定义存在分歧。物理学认为amu等于1/16的氧-16的质量，而化学则认为amu等于1/16的氧元素的平均质量（这个涉及到各同位素原子的自然丰度）。1u=1.0003179amu（物理学）=1.000043amu（化学）。现在amu一般只在比较老的文献中使用了。 国际纯粹与应用物理联合会（IUPAP）在1960年，国际纯粹与应用化学联合会（IUPAC）在1961年认定unified atomic mass unit（u）为表示原子质量的单位，其值等于1/12的碳-12的质量，即1.660538782×10-27g，同时也是现在的统一单位（但不是SI单位）。国家标准局在1985年12月1日发布的国家标准-原子质量单位与千克的相互换算表中：1u = 1.6605655×10-27g。以上数据来源按此标准换算。