师:同学们,今天我们学习第三单元物质构成的奥秘课题二第一课时——原子的构成与相对原子质量。首先来看这节课的学习目标:一、知道原子的构成,能描述构成原子的粒子的电性、电量、质量以及数量关系;二、知道原子不显电性的原因;三、知道相对原子质量的含义,会查找相对原子质量。
原子的体积很小,如果把一个原子跟一个乒乓球相比,就相当于一个乒乓球跟地球相比。原子这么小,它是不是构成物质的最小微粒呢?原子能不能再分呢?大家先思考一下,想象中的原子是什么样的?能不能画出来?
我们来看几位同学想象中的原子。这位同学认为原子是由一个或多个原子组成的球体;这位同学觉得原子是一个带刺的球体;还有一位同学认为原子是带有环形轨迹的球。那这些是不是原子的真实结构呢?接下来看看科学家对原子结构探索的历程。
1803年,英国科学家道尔顿认为物质是由原子构成的,解决了当时很多悬而未决的问题。他还认为原子是实心球体,具有不可分割性,建立了道尔顿原子模型。但后来,“原子是实心球体,具有不可分割性”这一观点受到了挑战。
1897年,英国科学家汤姆生发现原子中存在电子。他认为原子是一个带正电荷的球,电子镶嵌在里面,原子就像一块葡萄干布丁,所以叫枣糕模型。这个模型让人们认识到原子是可分的,不是实心球体,而是具有一定内部结构。
1911年,英国科学家卢瑟福用一束带正电荷的α粒子轰击金箔时,观察到以下现象:大多数α粒子能穿透金箔,并且不改变原来前进的方向;有少数α粒子改变了原来的运动路径;还有极少的α粒子被反弹了回来。大家能解释这些现象吗?
第一个现象说明原子的内部有很大空间,不是实心的;由第二和第三个现象可推测,α粒子遇到了不可穿透的坚硬质点,说明原子内部有一个很小的核。卢瑟福根据这个实验提出了原子结构的行星模型:原子的大部分体积是空的,电子围绕着带正电荷的很小的原子核运转,这为人们进一步认识原子结构做出了贡献。
从以上原子结构模型的演变历史可以看出,科学的发展是在不断修正和补充中进行的。刚才几位同学想象中的原子,也能通过本节课的学习得到修正和补充。
现代科学已经知道了原子的构成,我们来看原子的构成示意图。原子是由居于原子中心的原子核和围绕原子核做高速运动的核外电子构成的。原子核是由质子和中子构成的,每个质子带一个单位正电荷,中子不带电,每个电子带一个单位负电荷。因为原子核由质子和中子构成,所以原子核带正电荷。原子核所带的正电荷数叫做核电荷数,核电荷数在数值上与质子数相同,即核电荷数 = 质子数。
下面思考一个问题:原子是由带正电的原子核和带负电的核外电子构成,为什么整个原子不显电性呢?这是因为在原子中,质子和电子所带的电荷数量相同,电性相反,所以整个原子不显电性。即在原子中,核电荷数 = 质子数 = 核外电子数。
根据下表,大家能从中获得关于原子构成的哪些信息呢?我们先学习表格分析的方法。
第一,分析表格的横行。比如碳原子这一行,质子数是6,中子数是6,核外电子数是6,由此看出质子数 = 中子数 = 核外电子数。再看氧原子这一行,质子数是8,中子数是8,核外电子数是8,同样能看出质子数 = 中子数 = 核外电子数。接着看钠原子这一行,质子数是11,中子数是12,电子数是11,能发现质子数 ≠ 中子数。最后看氯原子这一行,质子数为17,中子数是18,核外电子数是17,也能得出质子数 ≠ 中子数。从这些分析可以得到结论:同种原子中,质子数不一定等于中子数。
第二,分析表格的纵列。比如原子种类和质子数这两列,可以看出不同种类的原子质子数不同。再如原子种类与核外电子数这两列,由于质子数 = 核外电子数,所以也能看出不同种类的原子核外电子数不同。由此我们得到结论:不同种类的原子,质子数即核外电子数不同。所以,质子数不同是区分不同种类原子的依据。
第三,关注特殊数据。像氢原子的中子数为0,说明氢原子的核内只有质子,没有中子。因此可以得出结论:不是所有的原子都有中子,比如氢原子。
下面我们来完成一道课堂练习题:下列关于原子和原子核的讨论,正确的是?
一、原子由居于中心的原子核和核外电子构成,此说法正确。
二、原子带正电。在原子中,由于质子与电子所带电荷数量相同,电性相反,所以整个原子不显电性,可见此说法错误。
