跨學科實踐活動2制作模型并展示科學家探索物質組成與結構的歷程第三單元

物質構成的奧秘2024人教版化學九年級上冊【精做課件】授課教師：********班級：********時間：********3.3.1元素一、元素概念的引入（一）生活實例激趣展示日常生活中常見的商品標簽，如鈣片標注“富含鈣元素”、礦泉水瓶標明“含鉀、鈉、鈣等多種元素”，以及營養(yǎng)保健品宣傳含有鐵、鋅元素等圖片。提問學生：“這里提到的鈣、鉀、鈉等元素是什么？為什么它們對人體健康如此重要？”引發(fā)學生對元素概念的好奇與思考，拉近化學知識與生活的距離

。（二）化學反應本質追溯回顧之前學習的水電解生成氫氣和氧氣、氫氣在氧氣中燃燒生成水等化學反應。引導學生從微觀角度分析，水電解時，水分子分解為氫原子和氧原子，氫原子重新組合成氫分子，氧原子重新組合成氧分子；氫氣燃燒時，氫分子和氧分子分別分解為氫原子和氧原子，再結合成水分子。盡管反應前后分子發(fā)生變化，但氫原子和氧原子的種類始終不變。由此引出元素概念：元素就是具有相同核電荷數(shù)（即核內質子數(shù)）的一類原子的總稱

。二、元素的概念與理解（一）概念剖析詳細講解元素概念中的關鍵要點：“相同核電荷數(shù)（即核內質子數(shù)）”是區(qū)分不同元素的根本依據(jù)。例如，所有核內質子數(shù)為1的原子都屬于氫元素，無論它是普通氫原子（氕）、重氫原子（氘）還是超重氫原子（氚）；核內質子數(shù)為6的原子都屬于碳元素

。強調元素是宏觀概念，只講種類，不講個數(shù)，用于描述物質的宏觀組成。如可以說“水是由氫元素和氧元素組成的”，但不能說“水是由兩個氫元素和一個氧元素組成的”。（二）元素與原子的關系區(qū)別：原子是化學變化中的最小粒子，既講種類，又講個數(shù)，是微觀概念，用于描述物質的微觀構成，如“一個水分子是由兩個氫原子和一個氧原子構成的”；元素是具有相同核電荷數(shù)的一類原子的總稱，是宏觀概念，用于描述物質的宏觀組成

。聯(lián)系：元素是同一類原子的總稱，原子是元素的具體存在形式，元素的性質通過原子的結構和變化體現(xiàn)出來

。在化學反應中，原子的種類不變，元素的種類也不會改變

。（三）元素的存在與分布地殼中的元素分布：展示地殼中元素含量分布圖，介紹地殼中含量居前四位的元素依次是氧（O）、硅（Si）、鋁（Al）、鐵（Fe），諧音記憶為“養(yǎng)閨女貼（是應）該的”。強調氧元素在地殼中含量最高，鋁是地殼中含量最多的金屬元素

。生物體內的元素：指出生物體內含量最多的元素是氧，其次是碳、氫、氮等。以人體為例，氧元素約占人體質量的65%，碳元素約占18%，這些元素組成了人體內的各種化合物，維持著生命活動

。海水中的元素：說明海水中含量最多的元素是氧，其次是氫，此外還含有大量的氯、鈉、鎂等元素，海水是多種元素的重要來源

。三、元素符號（一）符號的起源與意義介紹元素符號的發(fā)展歷史，從古代煉金術士使用的神秘符號，到道爾頓設計的復雜圖形符號，再到現(xiàn)在通用的由拉丁名稱縮寫而來的元素符號。強調元素符號的重要意義：它是國際通用的化學語言，具有簡明直觀的特點，方便科學家之間的交流與學術研究，也便于表示物質的組成和化學反應

。（二）書寫規(guī)則由一個字母表示的元素符號要大寫：如氫（H）、氧（O）、氮（N）、碳（C）等

。由兩個字母表示的元素符號，第一個字母大寫，第二個字母小寫：例如鈉（Na），“N”大寫，“a”小寫；鎂（Mg），“M”大寫，“g”小寫

。通過列舉常見元素符號，讓學生練習書寫，及時糾正錯誤，強化正確的書寫規(guī)范

。（三）元素符號的意義宏觀意義：表示一種元素，如“O”表示氧元素

。微觀意義：表示這種元素的一個原子，如“O”表示一個氧原子

。對于金屬、稀有氣體和部分固態(tài)非金屬元素，其元素符號還能表示一種物質，如“Fe”既表示鐵元素、一個鐵原子，還表示鐵這種物質；“He”既表示氦元素、一個氦原子，也表示氦氣

。當元素符號前面加上數(shù)字時，只表示原子個數(shù)，不再具有宏觀意義，如“2H”只表示2個氫原子

。四、元素周期表（一）周期表的結構橫行——周期：介紹元素周期表有7個橫行，每一個橫行叫做一個周期。同一周期的元素，電子層數(shù)相同，從左到右，最外層電子數(shù)依次遞增

。以第一周期（氫、氦）和第二周期（鋰、鈹、硼、碳、氮、氧、氟、氖）為例，講解周期內元素性質的遞變規(guī)律

?？v行——族：元素周期表有18個縱行，除第8、9、10三個縱行共同組成一個族外，其余15個縱行，每個縱行叫做一個族

。同一族的元素，最外層電子數(shù)相同，化學性質相似

。例如，第

ⅠA族（氫、鋰、鈉、鉀等）元素，最外層電子數(shù)均為1，它們的化學性質都比較活潑，在化學反應中容易失去電子

。（二）元素周期表的應用查找元素信息：展示元素周期表中一個單元格的信息，包括元素名稱、元素符號、原子序數(shù)（等于核電荷數(shù)、質子數(shù)、核外電子數(shù)）、相對原子質量等，教會學生如何從周期表中快速獲取這些信息

。預測元素性質：根據(jù)元素在周期表中的位置，推測其原子結構和化學性質。例如，位于同一周期的元素，從左到右金屬性逐漸減弱，非金屬性逐漸增強；同一族的元素，從上到下金屬性逐漸增強，非金屬性逐漸減弱

。發(fā)現(xiàn)新元素：元素周期表為科學家尋找新元素提供了理論指導，通過分析元素周期表中的空白位置和性質遞變規(guī)律，預測未知元素的存在及其性質

。五、課堂小結（一）知識回顧與學生一起梳理本節(jié)課內容，強調元素的概念、元素符號的書寫與意義，以及元素周期表的結構和應用。通過對比元素與原子的異同，加深對概念的理解

。（二）拓展思考布置課后思考任務：查閱資料了解元素周期表中某一元素（如鐵、碳等）在生活和工業(yè)中的具體應用，并思考元素周期表對科學研究和社會發(fā)展的重要價值

。鼓勵學生積極探索元素世界的奧秘，培養(yǎng)自主學習和探究能力

。5課堂檢測4新知講解6變式訓練7中考考法8小結梳理學習目錄1復習引入2新知講解3典例講解課前檢測（1）物質時由________、______、__________、分子微觀粒子構成的。（2）常用的科學探究方法有：________、_________、_______、_______、________、_______、________等。原子分子微觀粒子觀察法實驗法轉換法類比法推理法比較法模型法學習和理解“物質的組成與結構”，有助于形成基于元素和分子、原子認識物質及其變化的視角，建立認識物質的宏觀視角和微觀視角之間的聯(lián)系。前面我們已經(jīng)學過人們對微觀世界的認識并不是憑空產(chǎn)生的，而是經(jīng)由科學家們的不斷探索，總結不斷發(fā)展的，在未來我們也許會對微觀世界的探索貢獻自己的一部分力量。今天我們就來通過實踐活動來探索微觀世界！課程導入探究構成物質的微觀粒子“酒香不怕巷子深”、“梅花香自苦寒來”，我們是怎么聞到花香、酒香的呢？蔗糖放到水里為什么會消失？濕衣服為什么會晾干？觀察圖片及文字發(fā)生的現(xiàn)象，說一說原因?在物理學和化學的學習中，我們都對微觀粒子進行了一定的探索，對比兩種不同的實驗方式，比較一下物理和化學探究思路和方法的區(qū)別和聯(lián)系？聯(lián)系：物理和化學的研究都用到了實驗方法，都是通過直接感知的現(xiàn)象，推測無法直接感知的事物。區(qū)別：物理探究通過對物質的形態(tài)、顏色、位置等發(fā)生的變化進行驗證，化學探究通過物質的種類改變做為線索進行探究，即物理和化學研究線索來源不同。奇思妙想2023年諾貝爾物理學獎授予皮埃爾·阿戈斯蒂尼、費倫茨·克勞斯和安妮·盧利爾，以表彰他們“為研究物質中的電子動力學而產(chǎn)生阿秒光脈沖的實驗方法”。這些實驗為人類探索原子和分子內的電子世界提供了新工具,可測量電子移動或改變能量的過程。利用阿秒光脈沖,科學家有望“看清”各種化學反應的過程,從而理解反應的機理，在此基礎上研究如何控制反應過程,進而獲得新的產(chǎn)物。阿秒光脈沖2.模型在科學探究中的作用二認識模型在探索物質組成與結構中的作用

實驗是科學探究的重要手段，實驗方法的不斷進步是化學發(fā)展的關鍵。模型能幫助建立認識宏觀物質和微觀粒子的橋梁。在我們的化學、物理和生物學等課程中都有多種模型能體現(xiàn)物質的組成與結構。

不同學科根據(jù)其學科的研究對象、研究領域的不同具有不同的的特點，能從多方面幫我我們建立更全面的認識。各位同學根據(jù)元素、分子、原子與物質的層次關系，繪制出四者的結構關系圖。奇思妙想科學家認識原子結構的歷程不同科學家對原子結構做出的不同猜想建立的原子結構模型原子結構模型1913年波爾量子軌道模型1808年道爾頓實心球模型1897年湯姆森葡萄干蛋糕模型1911年盧瑟福行星模型1926年薛定諤、海森堡電子云模型3.以水為例探究物質組成與結構水的組成發(fā)現(xiàn)歷程早期觀念在很長一段時間內，人們曾認為水是組成世間萬物的一種元素，不可再分。這種觀念在科學界占據(jù)主導地位，限制了人們對水本質的認識1781年后卡文迪許1781年，卡文迪許改進了實驗方案，用純凈的氧氣代替空氣進行實驗，發(fā)現(xiàn)“可燃空氣”在純氧中可以安靜燃燒，發(fā)出藍色火焰，并且1體積氧氣和2體積“可燃空氣”恰好完全反應，生成物只有水，沒有別的物質。1782拉瓦錫1782年，拉瓦錫將水蒸氣通過1000多攝氏度高溫的金屬鐵管，獲得了“可燃空氣”和一種黑色固體（后確認為四氧化三鐵）。他由此認為水不是一種元素，而是由“可燃空氣”和氧結合形成的化合物。1800年后英國科學家尼克爾森和卡里斯特爾使用“伏打電池”在常溫下進行了水的電解實驗，并獲得了成功。他們進一步證明了拉瓦錫的結論，即水是由氫和氧兩種元素組成的1781普利斯特里普利斯特里將氫氣通入一個含有空氣的封閉球形玻璃瓶中點燃，發(fā)現(xiàn)瓶壁上有露珠生成。他多次向朋友展示這一實驗，但未能給出合理的解釋。水的組成發(fā)現(xiàn)歷程1.[2024·青島]科學家運用了模型建構的方法探索原子的結構。下列對原子結構模型演變過程的認識，不正確的是(

)A.道爾頓認為原子是不可再分的實心球,是構成物質的最小粒子B.湯姆孫等人在原子中發(fā)現(xiàn)了電子，推翻了道爾頓實心球模型C.盧瑟福等人通過粒子散射實驗修正了湯姆孫葡萄干布丁模型D.盧瑟福核式模型是最完善的原子結構模型，不會被替代D原子種類是否發(fā)生改變(4)1919年，盧瑟福用加速的高能α粒子(由2個質子和2個中子構成)轟擊氮原子，α粒子留在氮原子中，使氮原子轉化為氧原子，并釋放出一個質子，實現(xiàn)了人類歷史上第一次人工核反應。該變化不屬于化學變化。你認為核變化和化學變化的根本不同點是____________________。拓展訓練1.①1803年，英國科學家道爾頓在前人研究的基礎上，提出道爾頓原子論:一切物質都由原子構成，原子很小、呈圓球狀、不可再分……但由于受當時實驗條件限制，道爾頓無法用事實證明自己的觀點;②1811年，意大利化學家阿伏加德羅提出:有些物質也是由分子構成，原子的基本工作形式是分子;③1897年，湯姆生通過實驗發(fā)現(xiàn)了____________，進一步發(fā)展了原子、分子論。湯姆生主要是糾正了“道爾頓原子論”中的________________觀點;④1911年，盧瑟福又通過實驗，推測原子是由____________________構成的，并提出了沿用至今的現(xiàn)代原子結構理論。電子原子不可再分原子核和核外電子一.認識物質構成拓展訓練2.為了幫助人們理解原子的結構，很多科學家都運用了原子結構模型的方法，下列關于模型的說法錯誤的是______(填字母）。A.科學模型的建立是一個不斷完善、不斷修正的過程B.模型在科學研究中起著很重要的作用C.湯姆生建立的模型認為電子像行星繞太陽運行D.人類借助模型的建立，對原子的認識逐漸接近本質C2.了解了科學家們提出早期的分子學說，根據(jù)同學們的部分觀點，回答下列問題。觀點1:一切物質都是由分子構成的，分子是由原子構成的。觀點2:單質分子由相同種類原子組成，化合物分子由不同種類原子組成。觀點3:分子不能用物理方法分割，化學方法可使它解離。觀點4:分子質量等于組成它的原子質量總和。①按現(xiàn)代分子理論，觀點1是否正確?_________(填“是”或“否”）;②從元素角度談談你對觀點2的認識:____________________________