一个彩蛋引发的思考

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  我在设计原子的核式结构模型一课时,发现对于为什么要进行α粒子散射实验和实验结果说明什么问题时,感觉学生难以理解,于是设计了一个用纸球砸彩蛋的轻松小实验,成功的解决了这样难点,并且借助与iPad这种全新的教学手段很好的模拟α粒子散射实验,用交互功能很好的讨论了核式结构模型。
  [课程标准] 让学生了解人类探索原子结构的历史以及有关经典实验,知道α粒子散射实验,了解原子核式结构模型。
  【教学目标】
  1。知识与技能
  (1)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α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。
  (3)认识原子和原子核的大小。
  2。过程与方法
  (1)通过对α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)了解研究微观现象的基本方法:黑箱思想与碰撞方法。
  3。情感态度与价值观
  (1)通过对原子模型演变历史的学习,感受科学家们细致、敏锐的科学态度。
  (2)随着对原子结构认识的不断深入,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】
  引导学生小组自主思考讨论在于对α粒子散射实验的结果分析从而否定枣糕式模型,得出原子的核式结构。在教学中渗透和让学生体会物理学研究方法,渗透二个物理学方法。
  【教学难点】
  对α粒子散射实验的结果分析从而否定枣糕式模型,得出原子的核式结构。
  教学环节:导入
  教学设计:实验:用同样的纸球砸大而轻的和小而重的两个不同彩蛋。
  通过彩蛋偏转的角度和纸球被反弹情况判断质量大小。
  寓意α粒子撞击原子核。
  说明:得出物体轻重不仅通过称量还可以通过撞击,当不能直接研究时,可以间接比较。
  说明:100多年前,对于原子的认识就是一个黑箱,当年科学的发现过程其实就是科学侦探发现真相的过程。
  媒体使用:展示背景图片。
  教学环节:做一个预言家
  教学设计:(1)电子的发现
  简单介绍汤姆孙发现电子的过程。
  提问:①不同物质都能发射电子这说明了什么?②电子的发现有何意义?
  (2)汤姆孙原子模型
  根据原子是电中性的、电子是带负电的事实让学生讨论、猜测原子的结构。
  然后介绍汤姆孙原子模型:①原子是球体;②正电荷均匀分布在整个球内;③电子却像枣糕里的枣子那样镶嵌在原子里面。
  板书:汤姆孙枣糕模型
  动画演示:汤姆孙原子模型:球体表示带正电荷的物质,黑色球形小粒子表示电子。
  教学环节(2):做一个明察秋毫的观察者
  教学设计:介绍英国物理学家卢瑟福用α粒子散射实验来探测原子结构。
  介绍α粒子散射实验装置:
  放射源: 放射性元素钋放出α粒子,作为“炮弹”
  金箔:极薄(约1微米),作为“靶子”。
  荧光屏:穿过金箔的α粒子打到荧光屏上出现闪光点。
  显微镜:放大作用,便于观察闪光和荧光屏一起围绕圆盘转动,从而观察α粒子穿过金箔后偏移情况。
  小组讨论归纳粒子散射实验现象。(如图2所示)
  板书实验现象:绝大部分沿原来的方向前进,极少数发生了较大偏转,极个别甚至被弹回。
  学生在教科书上记录:
  (1)1微米厚的金箔内含3000多层原子层,绝大多数α粒子穿过金箔仍沿原方向前进说明什么?
  (2)按照汤姆孙的枣糕模型,α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)α粒子出现大角度散射有没有可能是与电子碰撞后造成的?
  根据汤姆孙原子模型预言粒子的偏转情况,说明与实验结论不吻合。
  说明:破除了一个旧模型就要建立一个新模型。
  媒体使用:学生用iBooks观看学习实验装置视频:(可以反复观看)
  小组用iPad展示:入射的粒子分为二部分。
  课件模拟动态的过程现象: α粒子穿过金箔后偏离原来方向的角度是很小的。
  教学环节(3):做一个物理学大侦探
  教学设计:引导学生把已有的物理学知识和现有的现象结合,组织讨论设计自己的模型。
  引导思考:你认为原子中的正电荷应如何分布,才有可能造成ɑ粒子的大角度偏转?为什么?
  小组讨论寻找证据:
  ①绝大多数α粒子不偏移→原子内部绝大部分是“空”的。
  ②少数α粒子发生较大偏转→原子内部有“核”存在。
  ③极少数α粒子被弹回表明→作用力很大;质量很大;电量集中。
  媒体使用:用iPad查找资料,用教学空间展示自己的模型。
  教学环节(4):真相大揭秘
  教学设计:介绍:卢瑟福的原子核式结构学说及发现过程。
  在原子的中心有一个很小的核,叫做原子核,原子的全部正电荷和几乎全部的质量都集中在原子核里,带负电的电子在核外空间里绕着核旋转。[LL]
  原子核大小:原子核半径是原子半径的万分之一,其体积是原子体积的万亿分之一,集中了几乎全部质量和所有的正电荷。[TP12GW13。TIF,Y#]原子核所带的单位正电荷数等于核外的电子数。   介绍卢瑟福生平事迹:根据课前的布置,要求收集有关卢瑟福的资料,让学生代表上讲台介绍卢瑟福生平事迹。
  媒体使用:动画演示:原子的核式结构模型
  动画演示: α粒子散射实验现象解释。
  展示卢瑟福生平事迹。
  总结 原子的认识过程:汤姆孙发现电子→汤姆孙枣糕模型→α粒子散射实验→卢瑟福核式结构模型。
  讨论:怎样做一个科学神探?
  媒体使用:原子模型演化图
  学习检测:精选习题
  媒体使用:利用教学空间当堂反馈
  下面,以在实际教学中的两堂探究式教学实践为例探讨一下如何实施概念教学。
  案例1 探索产生感应电流的条件
  (1)实验探究活动1:(如图1)
  [HT6][BG(!][BHDFG2,WK9,K12W]
  导体棒运动[]实验现象(有无电流)
  [BHD]左右运动
  [BH]上下平动[BG)F]
  (2)实验探究活动2:(如图2)
  [TP12GW22。TIF,BP#]
  ①器材介绍
  ②方案设计
  [HT6][BG(!]
  [BHDFG2,WK8*2,K6*2,K8*2,K6*2W]
  磁铁的动作[]表针摆动方向[]磁铁的动作[]表针摆动方向
  [BHD]N极插入线圈[] []S极插入线圈[]
  [BH]N极停在线圈中[] []S极停在线圈中[]
  [BH]N极从线圈中抽出[] []S极从线圈中抽出[]
  [BG)F]
  (3)实验探究活动3:(如图3)
  ①学生探究
  [HT6][BG(!]
  [BHDFG2,WK20,K10W]
  实验操作[]表针偏转
  [BHD]开关闭合瞬间
  [BH]开关断开瞬间
  [BH]开关闭合时,滑动变阻器不动
  [BH]开关闭合时,迅速移动滑动变阻器的滑片
  [BG)F]
  [TP12GW23。TIF,Y#]
  ②教师引导:闭合电路的部分导线做切割磁感线运动时,电路中产生感应电流,由表针的偏转可知,实验2中也产生了感应电流,这究竟又是怎么回事呢?
  ③小组讨论、归纳、成果交流(教师指导)
  动画演示:条形磁铁插入线圈时磁通量的变化。
  ④概括出结论:穿过闭合电路的磁通量发生变化,闭合电路中就有感应电流产生。
  (4)教学反思
  学生知识的自主建构,是探究式学习的本质与核心。在整个探究活动中,学生积极开动脑筋,认真分析,提出问题,通过亲自进行方案设计、动手实验、交流成果等活动,获得亲身经历和感性认识,更好地培养了自主学习,独立思考、综合分析,交流协作等能力。
  案例2 电场强度概念的探究式教学设计
  1。创设情境,提出问题
  师:电场是物质存在的一种特殊形态,它看不见、摸不着,但客观存在,而且有能量。
  生:电场基本的性质是对放入其中的电荷有电场力。研究电场,我们可以在电场中放入电荷。
  2。猜想环节,设计方案
  师:电荷在电场中不同点受到的电场力一般不同,电场中各点的电场强弱与什么因素有关?
  生:各点的电场强弱可能与带电体、各点位置、试探电荷有关。
  (1)师生共同设计实验探究方案
  用丝线将一个轻小物体悬挂在木架上,让它与带正电的玻璃棒接触带上同种电荷:
  ①保持带正电的玻璃棒与小物体的位置不变,通过控制丝绸与玻璃棒的摩擦,改变玻璃棒的带电量,观察悬线偏角的变化情况。
  ②设法保持玻璃棒的带电量不变,改变小物体的带电量,观察悬线偏角的变化情况。
  ③改变木架位置,使小物体与带电体的距离改变,观察悬线偏角的变化情况。
  (2)师生共同设计理论研究方案:
  在电荷Q产生的电场中:
  ①将同一试探电荷q分别放在不同的位置A、B处,rA  ②在同一位置P放置电荷量不同的试探电荷,研究其受力等问题。
  ③在不同位置A、B处,rA  [TP12GW24。TIF,BP#][HJ1。35mm]
  3。收集证据,论证探究假设
  (1)学生通过实验研究得到的初步结论
  ①仅改变玻璃棒的带电量,小物体受到的电场力大小变化,说明电场的强弱受玻璃棒所带电量的影响。
  ②仅改变小物体的带电量,小物体受到的电场力大小变化,说明电场的强弱可能与小物体的带电量有关。
  ③仅改变小物体的位置,小物体受到的电场力大小变化,说明电场的强弱与距离玻璃棒的远近有关。
  (2)学生通过理论研究得到的初步结论:
  ①由图4情景,有FA=k[SX(]QqA[]r2A[SX)],FB=k[SX(]QqB[]r2B[SX)]。
  因rAFB,说明某点电场的强弱与距离场源电荷的远近有关。
  ②由图5情景,有
  [JZ]F1=k[SX(]Qq1[]r2[SX)],F2=k[SX(]Qq2[]r2[SX)],F3=k[SX(]Qq3[]r2[SX)],
  [JZ][SX(]F1[]q1[SX)]=k[SX(]Q[]r2[SX)],
  [SX(]F2[]q2[SX)]=k[SX(]Q[]r2[SX)],
  [SX(]F3[]q3[SX)]=k[SX(]Q[]r2[SX)]。
  说明在电场中同一点,试探电荷受到的电场力与其电量的比值是一个定值,而且该定值与位置有关,与场源电荷有关与试探电荷无关。
  ③对图6情景,有
  [JZ][SX(]FA[]qA[SX)]=k[SX(]Q[]r2A[SX)],
  [SX(]FB[]qB[SX)]=k[SX(]Q[]r2B[SX)],
  可以判定[JZ][SX(]FA[]qA[SX)]>[SX(]FB[]qB[SX)]。
  说明在电场中的不同点放置大小不同的试探电荷,电场力与电量的比值相互之间可以比较。
  4。交流讨论,得出结论
  小结:理论和实验探究结果均表明,在电场中的同一点,试探电荷受到的电场力与其电荷量的比值是恒定的,这个比值由试探电荷在电场中的位置决定,跟试探电荷大小无关。我们用单位电荷量的电荷受到的电场力来描述电场的强弱,即电场强度,简称场强。
  5。教学体会
  电场强度概念高度抽象,采用上述设计方案,教师引导学生围绕任务开展探究活动,亲历物理学的研究过程,伴随着问题、尝试、思考、对话而获得探究性体验,对电场强度概念的建立过程留下深刻的印象,教学效果比较理想。
  综上所述,对物理概念尤其是重要的物理概念的教学,教师事先一定要了解学情,清楚学生原有的知识结构和思维障碍,把握学生的认知特点和规律,教学才具有针对性和实效性。
  物理新课程的教学,要求学生自己发现问题,提出猜想,并通过小组合作制定探究计划,验证、得出结论,我认为关键在于物理教师要真正确立新课程的教学理念,认真选择“对于学科未说具有核心和基础地位的那些概念和规律性知识”,精心设计科学探究教学活动,通过教学方式的根本转变来实现物理课程的目标和价值。
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