1、1第一章 动量守恒研究新课标要求（1）探究物体弹性碰撞的一些特点，知道弹性碰撞和非弹性碰撞；（2）通过实验，理解动量和动量守恒定律，能用动量守恒定律定量分析一维碰撞问题，知道动量守恒定律的普遍意义； 例 1： 火箭的发射利用了反冲现象。 例 2： 收集资料，了解中子是怎样发现的。讨论动量守恒定律在其中的作用。 （3）通过物理学中的守恒定律，体会自然界的和谐与统一。 第二节 动量和 动量定理三维教学目标1、知识与技能：知道动量定理的适用条件和适用范围；2、过程与方法：在理解动量定理的确切含义的基础上正确区分动量改变量与冲量；3、情感、态度与价值观：培养逻辑思维能力，会应用动量定理分析计算有关问题
2、。教学重点：动量、冲量的概念和动量定理。教学难点：动量的变化。教学方法：教师启发、引导，学生讨论、交流。教学用具：投影片，多媒体辅助教学设备。1、动量及其变化（1）动量的定义：物体的质量与速度的乘积，称为(物体的)动量。记为 p=mv 单位：kgm/s 读作“千克米每秒” 。理解要点：状态量：动量包含了“参与运动的物质”与“运动速度”两方面的信息，反映了由这两方面共同决定的物体的运动状态，具有瞬时性。大家知道，速度也是个状态量，但它是个运动学概念，只反映运动的快慢和方向，而运动，归根结底是物质的运动，没有了物质便没有运动.显然地，动量包含了“参与运动的物质”和“运动速度”两方面的信息，更能从本
3、质上揭示物体的运动状态，是一个动力学概念。矢量性：动量的方向与速度方向一致。综上所述：我们用动量来描述运动物体所能产生的机械效果强弱以及这个效果发生的方向，动量的大小等于质量和速度的乘积，动量的方向与速度方向一致。（2）动量的变化量：1、定义：若运动物体在某一过程的始、末动量分别为 p 和 p，则称：p= pp 为物体在该过程中的动量变化。2、指出：动量变化p 是矢量。方向与速度变化量v 相同。一维情况下：p=m= m 2- m 1 矢量差例 1：一个质量是 0.1kg 的钢球，以 6m/s 的速度水平向右运动，碰到一个坚硬的障碍物后被弹回，沿着同一直线以 6m/s 的速度水平向左运动，碰撞前
4、后钢球的动量有没有变化？变化了多少？2、动量定理（1）内容：物体所受合外力的冲量等于物体的动量变化（2）公式：Ft m mv vp2让学生来分析此公式中各量的意义： 其中 F 是物体所受合外力，mv 是初动量，m 是末动量，t 是物体从初动量变化到末动量所需时间，v也是合外力 F 作用的时间。（3）单位：F 的单位是 N，t 的单位是 s，p 和 的单位是 kgm/s（kgms -1） 。（4）动量定理不仅适用恒力作用，也适用变力作用的情况（此时的力应为平均作用力）（5）动量定理不仅适用于宏观低速物体，对微观现象和高速运动仍然适用前面我们通过理论推导得到了动量定理的数学表达式，下面对动量定理作
5、进一步的理解。 （6）动量定理中的方向性例 2：课本书第 8 页 题 2小结：公式 Ft m mv 是矢量式，计算时应先确定正方向。合外力的冲量的方向与物体动量变v化的方向相同。合外力冲量的方向可以跟初动量方向相同，也可以相反。小结：式中的 F 必须是合外力，因此解题时一定要对研究对象进行受力分析，避免少力的情况。同时培养学生养成分析多过程物理问题的一般方法，分阶段法。学生练习：练习 11 页 题 3 总结：1、应用动量定理解题的基本步骤2、应用动量定理解答时要注意几个问题，一是矢量性，二是 F 表示合外力。同时动量定理既适用恒力，也适用于变力；既适用直线运动，也适用于曲线运动。作业： 课本
6、练习 第 12 页 题 3，4教学反思：组长签字： 年 月 日 33、动量定理的应用演示实验：鸡蛋落地【演示】先让一个鸡蛋从一米多高的地方下落到细沙堆中，让学生推测一下鸡蛋的“命运” ，然后做这个实验，结果发现并没有象学生想象的那样严重：发现鸡蛋不会被打破；然后让鸡蛋从一米多高的地方下落到讲台上，让学生推测一下鸡蛋的“命运” ，然后做这个实验，结果鸡蛋被打破。请学生分析鸡蛋的运动过程并说明鸡蛋打破的原因。鸡蛋从某一高度下落，分别与硬板和细沙堆接触前的速度是相同的，也即初动量相同，碰撞后速度均变为零，即末动量均为零，因而在相互作用过程中鸡蛋的动量变化量相同。而两种情况下的相互作用时间不同，与硬板
7、碰时作用时间短，与细沙堆相碰时作用时间较长，由 Ft=p 知，鸡蛋与硬板相碰时作用力大，会被打破，与细沙堆相碰时作用力较小，因而不会被打破。在实际应用中，有的需要作用时间短，得到很大的作用力而被人们所利用，有的需要延长作用时间(即缓冲)减少力的作用。请同学们再举些有关实际应用的例子。加强对周围事物的观察能力，勤于思考，一定会有收获。在实际应用中，有的需要作用时间短，得到很大的作用力，而被人们所利用；有的要延长作用时间而减少力的作用，请同学们再举出一些有关实际应用的例子，并进行分析。 （用铁锤钉钉子、跳远时要落入沙坑中等现象） 。（加强对周围事物的观察，勤于思考，一定会有收获。 ）用动量定理解释
8、现象可分为下列三种情况： (l) p 一定， t 短则 F 大，t 长则 F 小； (2) F 一定，t 短则p 小，t 长则p 大；(3)t 一定，F 大则p 大，F 小则p 小。4例如以下现象并请学生分析。l、一个人慢行和跑步时，不小心与迎面的一棵树相撞，其感觉有什么不同?请解释。2、一辆满载货物的卡车和一辆小轿车在同样的牵引力作用下都从静止开始获得相同的速度，哪辆车起动更快?为什么 ?3、人下扶梯时往往一级一级往下走，而不是直接往下跳跃七、八级，这是为什么?第二节 动量守恒定律（1）三维教学目标1、知识与技能：理解动量守恒定律的确切含义和表达式，知道定律的适用条件和适用范围；2、过程与方
9、法：在理解动量守恒定律的确切含义的基础上正确区分内力和外力；3、情感、态度与价值观：培养逻辑思维能力，会应用动量守恒定律分析计算有关问题。教学重点：动量守恒定律。教学难点：动量守恒的条件。教学方法：教师启发、引导，学生讨论、交流。教学用具：投影片，多媒体辅助教学设备。（一）引 入演示：（1）台球由于两球碰撞而改变运动状态。（2）微观粒子之间由于相互碰撞而改变状态，甚至使得一种粒子转化为其他粒子。碰撞是日常生活、生产活动中常见的一种现象，两个物体发生碰撞后，速度都发生变化。两个物体的质量比例不同时，它们的速度变化也不一样。物理学中研究运动过程中的守恒量具有特别重要的意义，本节通过实验探究碰撞过程
10、中的什么物理量保持不变（守恒） 。（二）进行新课1、实验探究的基本思路（1） 一维碰撞我们只研究最简单的情况两个物体碰撞前沿同一直线运动，碰撞后仍沿同一直线运动。这种碰撞叫做一维碰撞。演示：如图所示，A、B 是悬挂起来的钢球，把小球 A 拉起使其悬线与竖直线夹一角度 a，放开后 A 球运动到最低点与 B 球发生碰撞，碰后 B 球摆幅为 角，如两球的质量 mA=mB，碰后 A 球静止，B 球摆角=，这说明 A、B 两球碰后交换了速度；5如果 mAmB，碰后 A、B 两球一起向右摆动； 如果 mAF 外的条件）（2）碰撞过程中，物体没有宏观的位移，但每个物体的速度可在短暂的时间内发生改变。（3）碰
11、撞过程中，系统的总动能只能不变或减少，不可能增加。提问：碰撞中，总动能减少最多的情况是什么？（在发生完全非弹性碰撞时总动能减少最多）（二）进行新课1、展示投影片 1，内容如下：如图所示，质量为 M 的重锤自 h 高度由静止开始下落，砸到质量为 m 的木楔上没有弹起，二者一起向下运动设地层给它们的平均阻力为 F，则木楔可进入的深度 L 是多少？组织学生认真读题，并给三分钟时间思考。13（1）提问学生解题方法：可能出现的错误是：认为过程中只有地层阻力 F 做负功使机械能损失，因而解之为Mg（h+L）+mgL-FL=0。（2）归纳：第一阶段，M 做自由落体运动机械能守恒，m 不动，直到 M 开始接触
12、 m 为止。再下面一个阶段，M 与 m 以共同速度开始向地层内运动，阻力 F 做负功，系统机械能损失。提问：第一阶段结束时， M 有速度， ，而 m 速度为零。下一阶段开始时， M 与 m 就具有共同ghv2速度，即 m 的速度不为零了，这种变化是如何实现的呢？（在上述前后两个阶段中间，还有一个短暂的阶段，在这个阶段中， M 和 m 发生了完全非弹性碰撞，这个阶段中，机械能（动能）是有损失的）（3）让学生独立地写出完整的方程组第一阶段，对重锤有： 21vgh第二阶段，对重锤及木楔有： Mv+0=（ M+m） 第三阶段，对重锤及木楔有： 2)(10)( vmMFLm（4）小结：在这类问题中，没有
13、出现碰撞两个字，碰撞过程是隐含在整个物理过程之中的，在做题中，要认真分析物理过程，发掘隐含的碰撞问题。2、展示内容如下：如图所示，在光滑水平地面上，质量为 M 的滑块上用轻杆及轻绳悬吊质量为 m 的小球，此装置一起以速度 v0向右滑动，另一质量也为 M 的滑块静止于上述装置的右侧。当两滑块相撞后，便粘在一起向右运动，则小球此时的运动速度是多 少？（1）提问学生解答方案：可能出现的错误有：在碰撞过程中水平动量守恒，设碰后共同速度为 v，则有：（ M+m） v0+0（2 M+m） v 解得：小球速度 02vmMv（2）明确表示此种解法是错误的。提醒学生注意碰撞的特点：即宏观没有位移，速度发生变化，
14、然后要求学生们寻找错误的原因（3）归纳，明确以下的研究方法：碰撞之前滑块与小球做匀速直线运动，悬线处于竖直方向。两个滑块碰撞时间极其短暂，碰撞前、后瞬间相比，滑块及小球的宏观位置都没有发生改变，因此悬线仍保持竖直方向。碰撞前后悬线都保持竖直方向，因此碰撞过程中，悬线不可能给小球以水平方向的作用力，因此小球的水平速度不变。结论是：小球未参与滑块之间的完全非弹性碰撞，小球的速度保持为 v0小结：由于碰撞中宏观无位移，所以在有些问题中，不是所有物体都参与了碰撞过程，在遇到具体问题时一定要注意分析与区别。3、展示内容如下：14在光滑水平面上，有 A、 B 两个小球向右沿同一直线运动，取向右为正，两球的
15、动量分别是pA=5kgm/s， pB=7kgm/s，如图所示，若能发生正碰，则碰后两球的动量增量 pA、 pB可能是 （ ）A pA=-3kgm/s； pB =3kgm/sB pA=3kgm/s； pB =3kgm/sC pA=-10kgm/s； pB =10kgm/sD pA=3kgm/s； pB =-3kgm/s（1）提问：解决此类问题的依据是什么？归纳：系统动量守恒；系统的总动能不能增加；系统总能量的减少量不能大于发生完全非弹性碰撞时的能量减少量；碰撞中每个物体动量的增量方向一定与受力方向相同；如碰撞后向同方向运动，则后面物体的速度不能大于前面物体的速度。（2）提问：题目仅给出两球的动量
16、，如何比较碰撞过程中的能量变化？（帮助学生回忆 的关mpEk2系）（3）提问：题目没有直接给出两球的质量关系，如何找到质量关系？要求学生认真读题，挖掘隐含的质量关系，即 A 追上 B 并相碰撞，所以： ，即 ，最后得到正确答案为 ABAvBAm7554、展示内容如下：如图所示，质量为 m 的小球被长为 L 的轻绳拴住，轻绳的一端固定在 O 点，将小球拉到绳子拉直并与水平面成 角的位置上，将小球由静止释放，则小球经过最低点时的即时速度是多大？组织学生认真读题，并给三分钟思考时间。（1）提问学生解答方法：可能出现的错误有：认为轻绳的拉力不做功，因此过程中机械能守恒，以最低点为重力势能的零点，则：得
17、21)sin(mvgL)sin1(2gL（2）引导学生分析物理过程第一阶段，小球做自由落体运动，直到轻绳位于水平面以下，与水平面成 角的位置处为止在这一阶段，小球只受重力作用，机械能守恒成立。下一阶段，轻绳绷直，拉住小球做竖直面上的圆周运动，直到小球来到最低点，在此过程中，轻绳拉力不做功，机械能守恒成立。提问：在第一阶段终止的时刻，小球的瞬时速度是什么方向？在下一阶段初始的时刻，小球的瞬时速度是什么方向？在学生找到这两个速度方向的不同后，要求学生解释其原因，总结归纳学生的解释，明确以下观点：在第一阶段终止时刻，小球的速度竖直向下，既有沿下一步圆周运动轨道切线方向（即与轻绳相垂直的方向）的分量，
18、又有沿轨道半径方向（即沿轻绳方向）的分量在轻绳绷直的一瞬间，轻绳给小球一个15很大的冲量，使小球沿绳方向的动量减小到零，此过程很类似于悬挂轻绳的物体（例如天花板）与小球在沿绳的方向上发生了完全非弹性碰撞，由于天花板的质量无限大（相对小球） ，因此碰后共同速度趋向于零在这个过程中，小球沿绳方向分速度所对应的一份动能全部损失了因此，整个运动过程按机械能守恒来处理就是错误的（3）要求学生重新写出正确的方程组21sin2mvgLcos/v2/ )i(1v解得： )1sin3 小结：很多实际问题都可以类比为碰撞，建立合理的碰撞模型可以很简洁直观地解决问题，下面继续看例题。5、展示内容如下：如图所示，质量
19、分别为 mA 和 mB 的滑块之间用轻质弹簧相连，水平地面光滑，m A、m B原来静止，在瞬间给 mB一很大的冲量，使 mB获得初速度 v0，则在以后的运动中，弹簧的最大势能是多少？（1）m A、m B与弹簧所构成的系统在下一步运动过程中能否类比为一个 mA、m B发生碰撞的模型？（因系统水平方向动量守恒，所以可类比为碰撞模型）（2）当弹性势能最大时，系统相当于发生了什么样的碰撞？（势能最大，动能损失就最大，因此可建立完全非弹性碰撞模型）经过讨论，得到正确结论以后，要求学生据此而正确解答问题，得到结果为： )(20BApvE教学资料一维弹性碰撞的普适性结论：新课标人教版选修 3-5 第 15
20、页讨论了一维弹性碰撞中的一种特殊情况（运动的物体撞击静止的物体） ，本文旨在在此基础之上讨论一般性情况，从而总结出普遍适用的一般性结论。在一光滑水平面上有两个质量分别为 、 的刚性小球 A 和 B，以初速度 、 运动，若它们能1m2 1v2发生碰撞（为一维弹性碰撞） ，碰撞后它们的速度分别为 和 。我们的任务是得出用 、 、 、1v2m1v表达 和 的公式。2v12、 、 、 是以地面为参考系的，将 A 和 B 看作系统。v由碰撞过程中系统动量守恒，有 2121vmvm有弹性碰撞中没有机械能损失，有 2116由得 21 vmv由得 2将上两式左右相比，可得 21 vv即 或 212v1 碰撞前
21、 B 相对于 A 的速度为 ，碰撞后 B 相对于 A 的速度为 ，同理碰撞21v 121v前 A 相对于 B 的速度为 ，碰撞后 A 相对于 B 的速度为 ，故式为12v 12v或 ，21v其物理意义是：碰撞后 B 相对于 A 的速度与碰撞前 B 相对于 A 的速度大小相等，方向相反；碰撞后 A 相对于 B 的速度与碰撞前 A 相对于 B 的速度大小相等，方向相反；故有：结论 1：对于一维弹性碰撞，若以其中某物体为参考系，则另一物体碰撞前后速度大小不变，方向相反（即以原速率弹回） 。联立两式，解得21121mvv2112下面我们对几种情况下这两个式子的结果做些分析。若 ，即两个物体质量相等21
22、m， ，表示碰后 A 的速度变为 ，B 的速度变为 。v1v2v1v故有：结论 2：对于一维弹性碰撞，若两个物体质量相等，则碰撞后两个物体互换速度（即碰后 A 的速度等于碰前 B 的速度，碰后 B 的速度等于碰前 A 的速度） 。若 ，即 A 的质量远大于 B 的质量21m这时 ， ， 。根据 、两式，12112m02有 ， 1v212v17表示质量很大的物体 A（相对于 B 而言）碰撞前后速度保持不变若 ，即 A 的质量远小于 B 的质量21m这时 ， ， 。根据、两式，21221m021有 ， 2v121v表示质量很大的物体 B（相对于 A 而言）碰撞前后速度保持不变综合，可知：结论 3：
23、 对于一维弹性碰撞，若其中某物体的质量远大于另一物体的质量，则质量大的物体碰撞前后速度保持不变。至于质量小的物体碰后速度如何，可结合结论 1 和结论 3 得出。以 为例，由结论 3 可知 ，由结论 1 可知 ，即 ，21mv21v121 v将 代入，可得 ，与上述所得一致。v21v以上结论就是关于一维弹性碰撞的三个普适性结论。练习：如图所示，乒乓球质量为 m，弹性钢球质量为 M（ Mm） ，它们一起自高度 h 高处自由下落，不计空气阻力，设地面上铺有弹性钢板，球与钢板之间的碰撞及乒乓球与钢球之间的碰撞均为弹性碰撞，试计算钢球着地后乒乓球能够上升的最大高度。解析：乒乓球和弹性钢球自状态 1 自由
24、下落，至弹性钢球刚着地（状态 2）时，两者速度相等则ghv2ghv弹性钢球跟弹性钢板碰撞后瞬间（状态 3） ，弹性钢球速率仍为 v，方向变为竖直向上，紧接着，弹性钢球与乒乓球碰，碰后瞬间（状态 4）乒乓球速率变为 v，由结论 3 可知，弹性钢球与乒乓球碰后弹性钢球速度保持不变（速率仍为 v，方向为竖直向上） ；由结论 1 可知，弹性钢球与乒乓球碰前瞬间（状态 3）乒乓球相对于弹性钢球的速度为 2v，方向为竖直向下，弹性钢球与乒乓球碰后瞬间（状态 4）乒乓球相对于弹性钢球的速度为 2v，方向为竖直向上。则： v=3 v由 gH2得： h93218第二章 原子结构第一节 电子的发现与汤姆孙模型三维
25、教学目标1、知识与技能（1）了解阴极射线及电子发现的过程；（2）知道汤姆孙研究阴极射线发现电子的实验及理论推导。2、过程与方法：培养学生对问题的分析和解决能力，初步了解原子不是最小不可分割的粒子。3、情感、态度与价值观：理解人类对原子的认识和研究经历了一个十分漫长的过程，这一过程也是辩证发展的过程，根据事实建立学说，发展学说，或是决定学说的取舍，发现新的事实，再建立新的学说。人类就是这样通过光的行为，经过分析和研究，逐渐认识原子的。教学重点：阴极射线的研究。教学难点：汤姆孙发现电子的理论推导。教学方法：实验演示和启发式综合教学法。教学用具：投影片，多媒体辅助教学设备。（一）引入新课很早以来，人
26、们一直认为构成物质的最小粒子是原子，原子是一种不可再分割的粒子。这种认识一直统治了人类思想近两千年。直到 19 世纪末，科学家对实验中的阴极射线深入研究时，发现了电子，使人19类对微观世界有了新的认识。电子的发现是 19 世纪末、20 世纪初物理学三大发现之一。（二）进行新课1、阴极射线气体分子在高压电场下可以发生电离，使本来不带电的空气分子变成具有等量正、负电荷的带电粒子，使不导电的空气变成导体。问题：是什么原因让空气分子变成带电粒子的？带电粒子从何而来的？史料：科学家在研究气体导电时发现了辉光放电现象。1858 年德国物理学家普吕克尔较早发现了气体导电时的辉光放电现象。德国物理学家戈德斯坦
27、研究辉光放电现象时认为这是从阴极发出的某种射线引起的。所以他把这种未知射线称之为阴极射线。对于阴极射线的本质，有大量的科学家作出大量的科学研究，主要形成了两种观点。（1）电磁波说：代表人物，赫兹。认为这种射线的本质是一种电磁波的传播过程。（2）粒子说：代表人物，汤姆孙。认为这种射线的本质是一种高速粒子流。思考：你能否设计一个实验来进行阴极射线的研究，能通过实验现象来说明这种射线是一种电磁波还是一种高速粒子流。如果出现什么样的现象就可以认为这是一种电磁波，如果出现其他什么样的现象就可以认为这是一种高速粒子流，并能否测定这是一种什么粒子。2、汤姆孙的研究英国物理学家汤姆孙在研究阴极射线时发现了电子
28、。实验装置如图所示，从高压电场的阴极发出的阴极射线，穿过 C1C2后沿直线打在荧光屏 A上。（1）当在平行极板上加一如图所示的电场，发现阴极射线打在荧光屏上的位置向下偏，则可判定，阴极射线带有负电荷。（2）为使阴极射线不发生偏转，则请思考可在平行极板区域采取什么措施。在平行极板区域加一磁场，且磁场方向必须垂直纸面向外。当满足条件： 时，则阴极qEBv0射线不发生偏转。则： BEv0（3）根据带电的阴极射线在电场中的运动情况可知，其速度偏转角为： 20tanmvL又因为：)2(tanLDy且 BEv0则： Lymq2)(xL萤幕D SSO 电场 E Ayem y1y2v0vC C1 C2Y AS
29、 磁场20根据已知量，可求出阴极射线的比荷。思考：利用磁场使带电的阴极射线发生偏转，能否根据磁场的特点和带电粒子在磁场中的运动规律来计算阴极射线的比荷？汤姆孙发现，用不同材料的阴极和不同的方法做实验，所得比荷的数值是相等的。这说明，这种粒子是构成各种物质的共有成分。并由实验测得的阴极射线粒子的比荷是氢离子比荷的近两千倍。若这种粒子的电荷量与氢离子的电荷量机同，则其质量约为氢离子质量的近两千分之一。汤姆孙后续的实验粗略测出了这种粒子的电荷量确实与氢离子的电荷量差别不大，证明了汤姆孙的猜测是正确的。汤姆生把新发现的这种粒子称之为电子。电子的电荷量 e1.6021773310 19 C第一次较为精确
30、测量出电子电荷量的是美国物理学家密立根利用油滴实验测量出的。密立根通过实验还发现，电荷具有量子化的特征。即任何电荷只能是 e 的整数倍。电子的质量 m9.109389710 31 kg课堂例题例题 1：一只阴极射线管，左侧不断有电子射出，若在管的正下方，放一通电直导线 AB 时，发现射线径迹向下偏，则：（ ）A导线中的电流由 A 流向 BB导线中的电流由 B 流向 AC若要使电子束的径迹往上偏，可以通过改变 AB 中的电流方向来实现D电子束的径迹与 AB 中的电流方向无关例题 2：有一电子（电荷量为 e）经电压为 U0 的电场加速后，进入两块间距为 d，电压为 U 的平行金属板间，若电子从两板
31、正中间垂直电场方向射入，且正好能穿过电场，求：（1）金属板 AB 的长度（2）电子穿出电场时的动能第二节原子的核式结构 模型三维教学目标1、知识与技能（1）了解原子结构模型建立的历史过程及各种模型建立的依据；（2）知道 粒子散射实验的实验方法和实验现象，及原子核式结构模型的主要内容。2、过程与方法（1）通过对 粒子散射实验结果的讨论与交流，培养学生对现象的分析中归纳中得出结论的逻辑推理能力；（2）通过核式结构模型的建立，体会建立模型研究物理问题的方法，理解物理模型的演化及其在物理学发展过程中的作用；（3）了解研究微观现象。3、情感、态度与价值观（1）通过对原子模型演变的历史的学习，感受科学家们
32、细致、敏锐的科学态度和不畏权威、尊重事实、尊重科学的科学精神；（2）通过对原子结构的认识的不断深入，使学生认识到人类对微观世界的认识是不断扩大和加深的，领悟和感受科学研究方法的正确使用对科学发展的重要意义。教学重点：（1）引导学生自主思考讨论在于对 粒子散射实验的结果分析从而否定葡萄干布丁模型，得出原子的核A BA BU0v0+ + + + 21式结构；（2）在教学中渗透和让学生体会物理学研究方法，渗透三个物理学方法：模型方法，黑箱方法和微观粒子的碰撞方法。教学难点：引导学生小组自主思考讨论在于对 粒子散射实验的结果分析从而否定葡萄干布丁模型，得出原子的核式结构教学方法：教师启发、引导，学生讨
33、论、交流。教学用具：投影片，多媒体辅助教学设备。（一）引入新课汤姆生发现电子，根据原子呈电中性，提出了原子的葡萄干布丁模型。用动画展示原子葡萄干布丁模型。（二）进行新课1、 粒子散射实验原理、装置（1） 粒子散射实验原理：问题：汤姆生提出的葡萄干布丁原子模型是否对呢？原子的结构非常紧密，用一般的方法是无法探测它的内部结构的，要认识原子的结构，需要用高速粒子对它进行轰击。而 粒子具有足够的能量，可以接近原子中心。它还可以使荧光屏物质发光。如果粒子与其他粒子发生相互作用，改变了运动方向，荧光屏就能够显示出它的方向变化。研究高速的粒子穿过原子的散射情况，是研究原子结构的有效手段。指出：研究原子内部结
34、构要用到的方法：黑箱法、微观粒子碰撞方法。（2） 粒子散射实验装置粒子散射实验的装置，主要由放射源、金箔、荧光屏、望远镜和转动圆盘几部分组成。 粒子散射实验在课堂上无法直接演示，希望借助多媒体系统，利用动画向学生模拟实验的装置、过程和现象，使学生获得直观的切身体验，留下深刻的印象。通过多媒体重点指出，荧光屏和望远镜能够围绕金箔在一个圆周上运动，从而可以观察到穿透金箔后偏转角度不同的 粒子。并且要让学生了解，这种观察是非常艰苦细致的工作，所用的时间也是相当长的。动画展示 粒子散射实验装置动画展示实验中，通过显微镜观察到的现象。（3）实验的观察结果明确：入射的 粒子分为三部分。大部分沿原来的方向前
35、进，少数发生了较大偏转，极少数发生大角度偏转。2、原子的核式结构的提出三个问题：用汤姆生的葡萄干布丁模型能否解释 粒子大角度散射？请同学们根据以下三方面去考虑：（1） 粒子出现大角度散射有没有可能是与电子碰撞后造成的？（2）按照葡萄干布丁模型， 粒子在原子附近或穿越原子内部后有没有可能发生大角度偏转？（3）你认为原子中的正电荷应如何分布，才有可能造成 粒子的大角度偏转？为什么？小结：对于问题 1、2：按照葡萄干布丁模型，碰撞前后，质量大的 粒子速度几乎不变。只可能是电子的速度发生大的改变，因此不可能出现反弹的现象，即使是非对心碰撞，也不会有大角散射。对于粒子在原子附近时由于原子呈中性，与 粒子
36、之间没有或很小的库仑力的作用，正电荷在原子内部均匀的分布， 粒子穿过原子时，由于原子两侧正电荷将对它的斥力有相当大一部分互相抵消，使 粒子偏转的力不会很大所以 粒子大角度散射说明葡萄干布丁模型不符合原子结构的实际情况。对于问题 3：讨论、推理、分析得到卢瑟福的原子结构模型。小结：实验中发现极少数 粒子发生了大角度偏转，甚至反弹回来，表明这些 粒子在原子中某个地方22受到了质量、电量均比它本身大得多的物体的作用，可见原子中的正电荷、质量应都集中在一个中心上。绝大多数 粒子不偏移原子内部绝大部分是“空”的。少数 粒子发生较大偏转原子内部有“核”存在。极少数 粒子被弹回 表明：作用力很大；质量很大；
37、电量集中。点评：教师进行科学研究方法教育：模型法（实验现象）（分析推理）（构造模型）（通过汤姆生的原子结构模型到卢瑟福的原子的核式结构模型的建立，既渗透科学探究的因素教学，又进行了模型法的教学，并将卢瑟福的原子的核式结构模型与行星结构相类比，指出大自然的和谐统一的美，渗透哲学教育。通过学生对这三个问题的讨论与交流，顺理成章地否定了葡萄干布丁模型，并开始建立新的模型。希望这一部分由学生自己完成，教师总结，总结时，突出汤姆生原子模型与 粒子散射实验之间的矛盾，可以将 粒子分别穿过葡萄干布丁模型和核式结构模型的不同现象用动画模拟，形成强烈的对比，突破难点）得到卢瑟福的原子的核式结构模型后再展示立体动
38、画 粒子散射模型，使学生有更清晰的直观形象、生动的认识。3、原子核的电荷与大小关于原子的大小应该让学生有个数量级的概念，即原子的半径在 10-10m 左右，原子核的大小在 10-1510 -14m 左右，原子核的半径只相当于原子半径的万分之一，体积只相当于原子体积的万亿分之一。为了加深学生的印象，可举一些较形象的比喻或按比例画些示意图，同时通过表格展示，对比。半 径 大 小 （数量级） 类 比原子 10-10m 足球场原子核 10-15m10-14m 一枚硬币附 1：教学主线设计23第三节 波尔的原子模型三维教学目标1、知识与技能（1）了解玻尔原子理论的主要内容；（2）了解能级、能量量子化以及
39、基态、激发态的概念。2、过程与方法：通过玻尔理论的学习，进一步了解氢光谱的产生。3、情感、态度与价值观：培养我们对科学的探究精神，养成独立自主、勇于创新的精神。教学重点：玻尔原子理论的基本假设。教学难点：玻尔理论对氢光谱的解释。教学方法：教师启发、引导，学生讨论、交流。（一）引入新课提问：（1） 粒子散射实验的现象是什么？（2）原子核式结构学说的内容是什么？（3）卢瑟福原子核式结构学说与经典电磁理论的矛盾？24为了解决上述矛盾，丹麦物理学家玻尔，在 1913 年提出了自己的原子结构假说。（二）进行新课1、玻尔的原子理论（1）能级（定态）假设：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些状态中原
40、子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量。这些状态叫定态。 （本假设是针对原子稳定性提出的）（2）跃迁假设：原子从一种定态（设能量为 En）跃迁到另一种定态（设能量为 Em）时，它辐射（或吸收）一定频率的光子，光子的能量由这两种定态的能量差决定，即 （h 为普朗克恒量） （本假nh设针对线状谱提出）（3）轨道量子化假设：原子的不同能量状态跟电子沿不同的圆形轨道绕核运动相对应。原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道的分布也是不连续的。 （针对原子核式模型提出，是能级假设的补充）2、玻尔根据经典电磁理论和牛顿力学计算出氢原子的电子的各条可能轨道半径和电子在各条轨道上运动时的能量（包括动能
41、和势能）公式：轨道半径： n=1，2 ，3能 量： n=1，2，3式中 r1、 E1、12rn12En分别代表第一条（即离核最近的）可能轨道的半径和电子在这条轨道上运动时的能量， rn、 En 分别代表第 n 条可能轨道的半径和电子在第 n 条轨道上运动时的能量， n 是正整数，叫量子数。3、氢原子的能级图从玻尔的基本假设出发，运用经典电磁学和经典力学的理论，可以计算氢原子中电子的可能轨道半径和相应的能量。电子绕核运动（有加速度）辐射电磁波 频率等于绕核运行的频率能量减少、轨道半径减少 频率变化电子沿螺旋线轨道落入原子核 原子光谱应为连续光谱（矛盾：实际上是不连续的亮线）原子是不稳定的 （矛盾
42、：实际上原子是稳定的） 25（1）氢原子的大小：氢原子的电子的各条可能轨道的半径 rn： r n=n2r1，r1代表第一条（离核最近的一条）可能轨道的半径 r 1=0.5310-10 m例如：n=2， r 2=2.1210-10 m（2）氢原子的能级：原子在各个定态时的能量值 En称为原子的能级。它对应电子在各条可能轨道上运动时的能量 En（包括动能和势能） E n=E1/n2 n=1，2，3，E1代表电子在第一条可能轨道上运动时的能量，E 1=-13.6eV 注意：计算能量时取离核无限远处的电势能为零，电子带负电，在正电荷的场中为负值，电子的动能为电势能绝对值的一半，总能量为负值。例如：n=
43、2，E 2=-3.4eV， n=3，E 3=-1.51eV， n=4，E 4=-0.85eV，氢原子的能级图如图所示：4、玻尔理论对氢光谱的解释（1）基态和激发态基态：在正常状态下，原子处于最低能级，这时电子在离核最近的轨道上运动，这种定态，叫基态。激发态：原子处于较高能级时，电子在离核较远的轨道上运动，这种定态，叫激发态。课堂练习（1）对玻尔理论的下列说法中，正确的是（ ACD ）A继承了卢瑟福的原子模型，但对原子能量和电子轨道引入了量子化假设B对经典电磁理论中关于“做加速运动的电荷要辐射电磁波”的观点表示赞同C用能量转化与守恒建立了原子发光频率与原子能量变化之间的定量关系D玻尔的两个公式是
44、在他的理论基础上利用经典电磁理论和牛顿力学计算出来的（2）下面关于玻尔理论的解释中，不正确的说法是（ C ）A原子只能处于一系列不连续的状态中，每个状态都对应一定的能量B原子中，虽然核外电子不断做加速运动，但只要能量状态不改变，就不会向外辐射能量C原子从一种定态跃迁到另一种定态时，一定要辐射一定频率的光子D原子的每一个能量状态都对应一个电子轨道，并且这些轨道是不连续的（3）根据玻尔理论，氢原子中，量子数 N 越大，则下列说法中正确的是（ ACD ）A电子轨道半径越大 B核外电子的速率越大C氢原子能级的能量越大 D核外电子的电势能越大（4）根据玻尔的原子理论，原子中电子绕核运动的半径（ D ）2
45、6A可以取任意值 B可以在某一范围内取任意值C可以取一系列不连续的任意值 D是一系列不连续的特定值（5）按照玻尔理论，一个氢原子中的电子从一半径为 ra 的圆轨道自发地直接跃迁到一半径为 rb 的圆轨道上，已知 rarb，则在此过程中（ C ）A原子要发出一系列频率的光子 B原子要吸收一系列频率的光子C原子要发出某一频率的光子 D原子要吸收某一频率的光子第四节 氢原子光谱与能级结构三维教学目标1、知识与技能（1）了解光谱的定义和分类；（2）了解氢原子光谱的实验规律，知道巴耳末系；（3）了解经典原子理论的困难。2、过程与方法：通过本节的学习，感受科学发展与进步的坎坷。3、情感、态度与价值观：培养
46、我们探究科学、认识科学的能力，提高自主学习的意识。教学重点：氢原子光谱的实验规律。教学难点：经典理论的困难。教学方法：教师启发、引导，学生讨论、交流。教学用具：投影片，多媒体辅助教学设备。（一）引入新课粒子散射实验使人们认识到原子具有核式结构，但电子在核外如何运动呢？它的能量怎样变化呢？通过这节课的学习我们就来进一步了解有关的实验事实。（二）进行新课1、光谱（结合课件展示）早在 17 世纪，牛顿就发现了日光通过三棱镜后的色散现象，并把实验中得到的彩色光带叫做光谱。（如图所示）光谱是电磁辐射（不论是在可见光区域还是在不可见光区域）的波长成分和强度分布的记录。有时只是波长成分的记录。（1）发射光谱
47、物体发光直接产生的光谱叫做发射光谱。发射光谱可分为两类：连续光谱和明线光谱。问题：什么是连续光谱和明线光谱？（连续分布的包含有从红光到紫光各种色光的光谱叫做连续光谱。只含有一些不连续的亮线的光谱叫做明线光谱。明线光谱中的亮线叫谱线，各条谱线对应不同波长的光）炽热的固体、液体和高压气体的发射光谱是连续光谱。例如白炽灯丝发出的光、烛焰、炽热的钢水发出的光都形成连续光谱。如图所示。27稀薄气体或金属的蒸气的发射光谱是明线光谱。明线光谱是由游离状态的原子发射的，所以也叫原子的光谱。实践证明，原子不同，发射的明线光谱也不同，每种原子只能发出具有本身特征的某些波长的光，因此明线光谱的谱线也叫原子的特征谱线
48、。如图所示。（2）吸收光谱高温物体发出的白光（其中包含连续分布的一切波长的光）通过物质时，某些波长的光被物质吸收后产生的光谱，叫做吸收光谱。各种原子的吸收光谱中的每一条暗线都跟该种原子的原子的发射光谱中的一条明线相对应。这表明，低温气体原子吸收的光，恰好就是这种原子在高温时发出的光。因此吸收光谱中的暗谱线，也是原子的特征谱线。太阳的光谱是吸收光谱。如图所示。课件展示：氢、钠的光谱、太阳光谱：投影各种光谱的特点及成因知识结构图：28（3）光谱分析由于每种原子都有自己的特征谱线，因此可以根据光谱来鉴别物质和确定的化学组成。这种方法叫做光谱分析。原子光谱的不连续性反映出原子结构的不连续性，所以光谱分析也可以用于探索原子的结构。2、氢原子光谱的实验规律氢原子是最简单的原子，其光谱也最简单。 （课件展示）4、玻尔理论对氢光谱的解释（1）基态和激发态基态：在正常状态下，原子处于最低能级，这时电子在离核最近的轨道上运动，这种定态，叫基态。激发态：原子处于较高
