原子结构模型教学设计

原子结构模型教学设计（共6篇）

篇1：原子结构模型教学设计

《原子结构的模型》教学设计

浙江省海宁市实验初中

宋竺

《原子结构的模型》是学生在教师的指导下，进行自主的学习、合作学习。案例的动画模型有直观、形象的优点，动画与单纯用语言描述相比，教学效果较好。

一、教学分析

（一）教材分析

本节为浙教版初中《科学》八年级（下）第一章《粒子的模型与符号》的第3节第一课时，本节两个课时，第一课时主要对学生学习原子结构模型的建立完善。让学生沿着科学家的道路去构建原子模型，同时渗透模型的构建方法。通过对有关科学家和其研究的介绍，培养学生的科学兴趣，使学生体验、学习科学家提出问题、建立假设、修正模型的研究方法。教会学生学会观察、学会分析、学会总结，帮助学生认知，从而帮助学生构建知识。

本节的基本概念和基础原理多，如原子结构的概念，这些内容抽象，肉眼不可见，远离学生的生活，所以运用了大量的图片和动画来展示或模拟结构，使之形象化，便于直观认识。

本节还密切联系现代生活、生产和科学技术的实际，有着浓郁的生活气息和时代气息。使学生更好地理解科学与生活、科学与社会的关系。

（二）学生分析

从知识水平来看，本节内容抽象，肉眼又不可见，远离生活，学生难以理解，但学生在学习了前面的模型、符号的建立与作用，物质与微观粒子模型的基础上，继续来学习原子结构的模型，有一定的微观认识基础。

从人的思维发展阶段看，初中的学生还处于具体形象思维的阶段，要使他们形成正确的微观的结构表象和概念，需要教师提供直观的动画模型，帮助学生由感性认识上升到理性认识，帮助学生构建知识。

从学生的学习兴趣看，本节的丰富内容，精美的图片，与生活、科技紧密接合的事例，激起了学生探索科学的兴趣。

（三）网络教室

学生上课时可以直接查找网络或到自主学习网站学习，方便快捷，课堂容量大。

二、教学目标

知识与技能：

1.了解原子的构成、原子结构模型及其在历史上的发展过程，体验建立模型的思想

2.了解a粒子散射实验和卢瑟福的原子核式结构。

过程与方法：

1.培养学生的空间想象能力、抽象思维能力、科学的分析推理能力及对所学知识的应用能力。培养学生自主学习的能力。

2.结合教学内容，进行科学思维方法的教育，培养学生的创造意识。3.了解原子的构成、原子结构模型及其在历史上的发展过程，体验建立模型的思想，体会原子结构模型建立的过程是不断完善和修正的过程。

情感、态度、价值观：

1.使学生感受人类对微观世界的认识是不断扩大和加深的。

2.组织学生探索发现并掌握（运用）“不断完善、不断修正，接近事物本质”的过程。

3.从直观的角度解释微观现象及原子结构模型发展中的思维演绎过程。

三、教学重难点 1.教学重点：

了解原子的构成、原子结构模型及其在历史上的发展过程，体验建立模型的思想。

2.教学难点：对原子结构知识的初步了解

四、教学用具：

多媒体电脑、学生电脑、网络教室 保龄球（瓶子）实心球 鸡蛋 烧杯

五、教学模式：

“主导一主体”的教学模式

六、教与学的过程设计如下：

教师活动案例的教学媒体学生活动设计的意图

出示一只鸡蛋并设问：假如你以前从来没有吃过鸡蛋，甚至没有见过鸡蛋，你想知道蛋壳里面是什么，有什么办法吗？

学生们异口同声地回答：把它打碎！

又问：如果你不想打破它但又想知道这里面是什么，有什么办法呢？

学生议论，提出实验方案：透视、摇晃、称量„„等等

【引言】分子是由原子构成的，那么原子又是由什么构成？科学家是怎样揭开原子结构的秘密呢？

为了探索原子内部的构造，科学家们进行了无数次的实验。他们使用原子模型来表示原子并用实验不断地修正模型。【媒体展现】片头。教学媒体展现了从哲学家德漠克利特提出来的“物质是由原子产生”的哲学思想到道尔顿、汤姆生、卢瑟福、波尔、薛定谔提出的原子模型整个过程中各科学家头像、原子模型图片和视频。观看媒体、听讲，对原子结构模型的建立与修正的过程进行情绪体验。导入新课，激发学生学习兴趣和学习动机。学生通过了解这些赫赫有名的科学家在认识原子结构的成就和贡献，思想得到了熏陶。引发学生对新知识的探求情感，使学生产生学习的需要。

【过渡】汤姆生、卢瑟福、玻尔都是诺贝尔奖获得者。面对这些伟大的科学家、面对人类认识原子结构的历史。面对如此之多的原子模型，我们该学习和掌握原子的哪些结构呢?请同学们结合教材，利用INTERNET自主学习原子结构模型的建立。

让学生明确学习的任务和目标；引导学生把原子结构模型的建立与修正的过程和本节要学习的内容联系起来。

一段时间后学生汇报学习结果。教师总结。【导言】原子的构成是怎样的呢？

【解释】现在大量的科学实验已经证明，原子是由一个居于中心的带正电荷的原子核和在核周围空间作高速运动的带负电荷的电子所组成。一个电子带一个单位负电荷，整个原子呈电中性。【媒体展现】

【文字】原子是由居于原子中心的带正电荷的原子核和带负电荷的核外电子构成；原子核和核外电子所带的电荷总数相等，电性相反，整个原子显电中性

【动画】氢原子的动画模型

【媒体说明】不停运动的黑色的小球是核外电子，中间的是原子核。理解“原子的组成结构”表述，观看动画，分析、归纳、对照、总结原子的组成结构与动画模型，学生面对动画模型情景的刺激而初步产生了“原子的组成”认识结构，构建微粒带电情况的认识结构。创设情景，激发学生学习兴趣。向学生提供动画情境，用来丰富学生感知，启迪学生思考探究，引导学生联想和想象；动画模型情景的刺激帮助产生学生认识结构和氢原子的动画模型中组成微粒上的“+”“一”号自然迁移到构成原子微粒带电情况。【思考】原子核外有2个电子，你能建立一个氦原子的模型（用图表示）吗？

【解释】我们看到的是氦原子的模型图片。【媒体展现】

【图片】氦原子的模型图片。

【框架】“原子的组成”的框架。观看氦原子的模型图片和框架文字，循序渐进逐步加深对“原子的组成”和微粒带电情况的理解。帮助学生进一步巩固由“原子的组成”认识结构和氦原子的模型图片中构成原子微粒带电情况。

【解释】我们刚提到氢原子的动画模型中原子核的比例其实并不恰当，因为原子核非常小。如果假设原子是一座庞大的体育场，则原子核只相当于体育场中央的一只蚂蚁.如果把原子比作一座摩天大楼，那么原子核相当于摩天大楼中心的一粒绿豆。正如卢瑟福所说的“空荡荡的’。【媒体展现】

【图片】摩天大楼图片。

【框架】“原子的组成”的框架。

绿豆也好、蚂蚁也好都是说明原子核相对于原子来说非常小。学生直观的比较摩天大楼和摩天大楼中央的绿豆大小关系，领会原子与原子核的大小比例关系。根据奥苏贝尔的同化说，知识的获得过程是以文字或其它符号表征的意义同学习者认知结构中原有相关的观念相联系并产生相互作用后转化为个体的意义的过程。摩天大楼和绿豆大小比例是学生认知结构中已有的观念。

【导言】我们知道原子核相对于原子来说非常小，那原子核又是由什么构成的呢？

【解释】由于原子核很小，又带正电荷，因此，要认识原子核的结构就更困难了，科学家提出用高能量的离子撞击核的方法来揭示原子核的秘密。

【导言】原子核中的质子和中子分别是带什么电荷呢？【媒体展现】

【动画】模拟高能量的粒子撞击核的动画

【动画】氧原子核的动画模型

【文字】原子核由质子和中子构成，其中质子带正电，中子不带电

学生与教师一起观察情境，学生分析教学媒体所传递的信息。创设情境，以培养学生的科学性思维。建构主义认为知识是不能传递的，教师传递的是信息，学生通过观察情境主动建构知识一一原子核的结构。

【导言】你知道每个质子、中子和电子的质量吗? 【导言】你们看电子、质子、中子的质量非常微小。

【媒体展现】

【动画】科学家测定质子、中子和电子的质量 【文字】原子中电子的质量在整个原子质量中所占的比重极小，几乎可以忽略不计，原子的质量主要集中在原子核上。观察动画，比较质子、中子和电子质量。观察动画。学生根据动画所示集体回答问题，体会质子、中子和电子之间质量关系。布鲁纳的发现学习理论：“认识是一个过程，而不是一种产品”。学习不仅是让学生掌握这些知识，更在于让学生去体验知识原理的过程。

【思考】分析表中一个原子中哪些数目总是相等的？

【媒体展现】

【表格】一些原子的核电荷数、质子数、中子数和核外电子数表

【文字】核电荷数＝质子数＝核外电子数

学生根据表格思考各项数目的关系层层推进，由“原子的组成”推进到“核电荷数、中子数、质子数、核外电子数”以及它们之间的关系，学生不断充实知识系，扩充学生的认知结构。

【导言】科学家们又对质子和中子的构成进行研究【媒体展现】

【导言】现在请同学一起来练一练。

教师将学生分成若干个小组，每小组轮流讲出结果并说明理由。

教师根据学生练习与发言中反馈的信息，及时发现问题、调整教学策略。【媒体展现】

【文字】略。

【练习】略。

【练习答案】略。学生做练习。学生认真听取别人的发言，分析其中的正确与错误，积极思维及时筛选、吸收别人有益的东西，整理和组织自己的发言，阐述自己的观点、看法。巩固知识。建构主义认为:对知识的意义建构要借助别人的帮助，即在协作活动课堂中开展，小组内部成员相互合作，小组与小组之间相互竞争，相互交流，相互合作。

【总结】

布置作业。作业本A第3节

（一）提倡和鼓励学生在因特网上问问题。【媒体展现】

片尾。

介绍相关网址。学生自我测评。通过E-MAIL.QQ联系，学生在因特网搜寻资料。培养学生获取信息的能力，促进发散思维，培养学生信息素养。

七、案例分析 信息技术在案例《原子结构的模型》中，从头至尾都发挥了作用，重在信息技术模拟微观结构的突破和创新。

案例主要有以下几个特色方面： 1.控制方便。

案例中有“播放”、“停止”、“倒退”等按钮，在教学时，能非常方便的控制讲课的进程。

2.教学目标明确，解决了教学中的重点，难点问题。

在案例中应用信息技术解决了科学教学中重点难点问题，信息技术模拟的微观结构使抽象的概念变为直观具体生动的动画形象，有了这些动画模型，这些内容不再难教了。

3.教学设计注重合理精湛。

案例中注重合理组织教学内容结构，自然导出基本概念，在教学设计中花了不少功夫，运用了大量的学习理论，应用了大量的教育技术，符合学生的认识规律。

4.版面设计能有效激发学生学习兴趣

运行可靠、稳定、文字字型大小恰当，教学资料典型、珍贵，提供的图像、影像、背景音乐恰当，有效运用动画解释教学内容，对学生有吸引力，教师学生易于操作。

5.恰当合理地渗透情感

原子结构模型地建立和修正过程中牵涉到的科学家都是赫赫有名的，学生都早有耳闻。纵观汤姆生、卢瑟福、玻尔的师生间科学活动，卢瑟福不是停在老师汤姆生的理论上，而是有所创新，玻尔也同样在老师卢瑟福的理论基础上有所突破，这有力的证明了“青出于蓝而胜于蓝的”这个道理。

著名教育家夸美纽斯提出:“让一切教学用书充满图像”。案例中用几幅图片便展现了核技术在核电、医药、农业育种等方面的应用，以加强科学课程与社会生产的整合。6.学生反应较好

学生感到从电脑里展现出来的有很多动画，能直观形象的展现微观结构和科学实验等内容，动画旁边结合出现这个知识点的文字说明，觉得这样容易懂、记得牢，上起课来比较轻松，学生喜欢，教学效果较好。

篇2：原子结构模型教学设计

“原子结构模型的建立”选自浙江省义务教育教科书《科学》八年级下册第2章“微粒的模型与符号”第3节“原子结构的模型”的第1小结内容（后面还有“揭开原子核的秘密”、“带电的原子-离子”）；

原子结构的模型是原子物理学的重要内容，也是进一步学习“原子核”和“离子”概念的基础，所以本小节内容地位重要；

本小结课文首先简单介绍了汤姆生推测的“枣糕式”原子模型，第二重点介绍了卢瑟福的α粒子散射实验以及以此为基础建立的“核式结构”原子模型，第三简单介绍了玻尔对卢瑟福“核式结构”原子模型的改进，最后说明原子结构模型的建立是历代科学家不断努力和不断改进的结果。学生分析：

从知识基础来看，学生通过前面的学习，已经知识分子、原子等名称，也已经知道它们是构成物质的基本微粒，这为学习本节内容奠定知识基础；

从科学方法来看，通过前面的学习，学生已经经历过从现象中推测、归结原理的过程，这为从α粒子散射实验现象中推测原子的“核式结构”模型奠定基础； 从思维特点来看，初中学生属于形象思维占优势的思维水平，所以教学设计应该力求遵循从经验到理论、从形象到抽象的教学过程，力求用图片、板画形象的表征抽象的微观的知识与模型。教学目标 知识与技能

知道原子结构模型建立的历史过程和重要人物； 知道质子的核式结构模型以及建立的实验基础 过程与方法

经历从α粒子散射实验现象中推测原子的“核式结构”模型的过程 理解从实验现象中推测科学原理的方法 情感态度与价值观

通过了解原子结构模型建立的历史过程，体验科学探究的艰辛

通过了解原子“核式结构”模型建立的历史过程，体验科学的质疑态度和严谨态度

四、教学反思

教师：在我们周围存在各种各样的物质，有的是动物，有的是植物，有的是生物，有的是非生物，不管是有生命，还是没生命，在我们周围形形色色的物质都是由粒子构成的。比如说水。

教师：水是由什么粒子构成的？ 学生：水分子

教师：所以物质时由分子构成的，分子可分为？ 学生：原子

教师：分子是由原子构成的。有些原子它可以直接的（学生：构成物质）构成物质，（板书）就比如说金属铁是由铁原子构成的（学生：铁原子），所以原子也是构成物质的一种微粒，究竟原子是一种怎样的微粒呢？ 学生：不知道

（第一环节：引入课题）教学目标：通过回顾原有知识，引入课题

教学内容：从物质、分子和原子之间的关系出发，引出“原子”名称 活动设计：教师提问，学生回忆和回答

教学语言：语言用语准确，提问明确，师生问答互通良好 板书设计：

存在问题：没有明确向学生明确课题，突出重点。如果明确了课题“模型”，下一个环节就可以以“模型”作为提问的立足点，这样更能紧扣课题 究竟原子是一种怎样的微粒呢？ 学生：不知道

教师：它有什么特点？原子有什么特点？ 学生：小

教师：原子小，什么很小？ 学生：质量 教师：（所以）原子有质量 学生：体积

教师：原子有体积，还有呢？ 学生：半径很小。长度

教师：半径，长度，就是说有？ 学生：形状。

教师：还有吗？再想想？ 学生：结构

教师：很好，原子还有一定的结构，你们认为原子是有质量的有体积，有形状，有结构，这是你们认为的原子的模型，那么科学家认为的原子模型是怎么样的呢？我们一起来看一下。（第二环节：学生对原子结构进行初步猜想）教学目标：学生对原子可能有的结构进行初步猜想 教学内容：学生猜想原子结构。

活动设计：以“特点”创设的情境和要解决的问题不够明确，没有紧扣课题“模型”；教师提问并启发，学生猜想和回答，教师小结概括，引入下一个教学环节 教学语言：语言条理清楚，语言比较亲切，感染力好，师生问答互通良好 板书设计： 存在问题： 教师：道尔顿，他是第一个建立原子模型的科学家他认为一切物质都是由最小的不能再分的粒子，也就是原子构成的。他认为原子时不可再分的，所以呢他建立的模型呢是这样子的，原子是坚实的不可再分的实心球，他是一个实心球，所以我们把这个模型称为实心球模型。这个模型呢影响了人们一百年的对原子的认识，直到后面有个科学家叫做汤姆逊（Thomson），他发现原子内部它还存在一种粒子，比原子更小的粒子叫做，电子。电子呢，它是带负电的有一定质量的微粒，他普遍存在在各种原子中，每个原子中都有电子，那么电子到底是怎么分布的呢？你们来猜想一下。学生：不规则

教师：不规则的分布，还有其他可能吗？ 学生：有规则

教师：有规则他可以是均匀的分布在原子里面，也可以不均匀的分布在原子里面，能不能形象的比喻一下，比喻成水果。学生：西瓜 教师：西瓜，那什么是电子？ 学生：西瓜子

教师：那还有什么水果？ 学生：南瓜

教师：电子也可能分布在原子中心，那他可不可能分布在原子表面呢？（学生：也有可能）那汤姆逊是怎么认为的呢？哦，原子他是电中性的，而我们的电子是带负电的，原子是电中性的，你们觉得它带的负电去哪了？ 学生：还有正电荷

教师：还有正电荷和负电荷抵消了，说明了在原子内部还存在着正电荷，那么这些正电荷这些粒子是怎么分布的呢？他是这么认为的，他认为原子还是一个球体，但是正电荷是均匀的分布在就像西瓜的瓤一样，西瓜肉，均匀的分布在了整个球体当中，而电子呢就像西瓜子一样镶嵌在西瓜当中，就像上面这个这样的模型。这是汤姆生建立的原子结构模型。（第三环节：介绍历史上有关原子模型的两种猜想）

教学目标：介绍历史上有关原子模型的两种猜想，初步了解原子结构模型建立的发展历史 教学内容：介绍道尔顿、汤姆逊关于原子结构模型的猜想。

活动设计：教师讲解与学生猜想相结合，但学生的猜想意义不大；两种原子模型也有比较形象的图片配合，教学语言：专业术语运用不够科学准确，电中性不是正负电荷相互抵消。师生问答互通良好 板书设计：主体板书没有，修改建议：删去学生猜想，语言应该更加科学准确，用板画配合讲解可以让学生更容易理解，最后应该有一个小结“以上是科学史上两位科学家关于原子模型的猜想，汤姆生的模型能够解释一些现象，没有直接的事实验证，汤姆生有个学生叫卢瑟福，它为了验证他老师的猜想，他做了一个实验”，同时为下一个教学环节（教学重点）做铺垫。

教师：汤姆生有个学生叫卢瑟福，卢瑟福他做了一个实验，他发现了个有趣的现象，无法用汤姆生这个模型来解释，所以他就开始质疑他的老师。他说我觉得你这个模型是对的，所以他也建立了一个模型，他做的这个实验叫α粒子散射实验，他用大量的α粒子去轰击金箔，金箔知道是什么吗？很薄的金（片），像纸一样的，这个黑黑的是α粒子发射器，α粒子从里面发射出来，红红的就是α粒子粒子束，打在黄黄的金箔上面，这一圈是探测屏，如果有α粒子打在上面，他就会知道，它接收到。这个实验做出了个有趣的现象，就像这样的。这是金箔的一层原子，金箔是金属，所以直接由原子构成，他发现的现象是这样子的，大部分α粒子都直接地穿过了原子，都直接地穿过的原子，α粒子是带正电的哦，还有少部分的α粒子啊它打在了原子上之后，发生了轻微的偏转，但是呢，有极少数α粒子打在原子上之后被反弹了回来，或者偏转角度很大，这是极少数的粒子，为什么会出现这种现象呢？原子内部究竟是怎么分布的？它究竟是怎样的一个结构呢，同学们猜想一下。小组进行讨论一下，为什么会出现这种现象？ 小组讨论„„

教师：那个小组将你们猜想的结构画出来？（请学生上黑板画出他认为的结构模型）大家看他画哦。

学生：首先我们看到，这是一个原子，它原子里面有一个原子核，那么为什么，我们是怎么知道这个原子核的呢？首先我们看这是α粒子，他打到的时候大部分是直接穿过去的，他没有打到任何东西，原子大部分是空的，那我们再看这个α粒子粒子，他打中了原子核的一部分，他发生了偏转。教师：他打中了它吗？ 学生：靠近教师：他靠近了，α粒子带正电

学生：我们知道同性相斥，异性相吸，所以我们可以确定原子核是带正电的，因为α粒子是带正电的。

教师：为什么α粒子被反弹回来，而大部分直接穿过去了？因为原子核 学生：很小，虽然原子核很小，但是原子全部的正电荷和几乎全部的质量都集中在原子核上。教师：（几乎）全部的质量都集中在原子核，全部的正电荷也集中在原子核，所以这些粒子才有可能被反弹回来。很好。那我们来看一下卢瑟福是怎么来解释的，他建立了这样一个原子模型，他说在原子中心有一个很小的原子核，有一个很小的原子核（指着图）而原子全部的原子核和几乎全部的质量都集中在原子核内部，而电子呢，带负电的电子绕着这个原子核转，你们想到了什么？ 学生：行星绕太阳

教师：行星绕太阳在做圆周运动，所以我们把这个模型也成为行星绕太阳模型，或者是行星原子模型。我们说电子是带负电的，原子核是带正电的，而整个原子电中性，不带电，说明它们带的电荷电量相等，说明它带的电荷数量相等。所以原子会成电中性。（第四环节：原子核式结构模型的建立过程，这是本节课的教学重点环节）

教学目标：了解原子的核式结构模型及其建立过程，体会科学探究的过程和科学家的思想。教学内容：介绍卢瑟福α散射实验及其现象，让学生经历原子的核式结构模型从α散射实验现象中推出的过程。

活动设计：情境交代不够清楚，尤其是板画的金铂的原子排列；要解决的问题交代比较清楚（依据实验现象推测结构）；学生活动比较充分（小组讨论及代表发言），但结论得出逻辑性不够强，教师补充也不够完整（尤其是电子）；师生问答互通良好，但教师总结与学生发言情境结合不紧密

教学语言：条理不够清楚，教学顺序应该是：介绍卢瑟福的目的、α散射实验、实验现象、实验现象带来的困惑、重新构建原子模型。

板书设计：讲解与板画配合较好，但主体板书没有

修改建议：重新设计教学顺序，教师总结应该更全面完整，补充主体板书。教师：我们接下来看下一个科学家建立的模型呢是在两年之后，他修改了卢瑟福的原子模型，他认为电子是在原子核外沿着固定的轨道运行的，如果电子很多的话，他还是分层的绕核运动，中间这个是原子核，白色的是电子，这里分层地在绕着原子和运动。你们觉得电子会真的乖乖的绕着核运动吗？

学生：不会，逃了，不规则的运动，教师：什么都有可能哦。最后一个模型叫做电子云模型，他呢用照相机拍了氢原子的结构，他发现原子核在中间，电子开始在这里，后来在这里，再后来在这里，这里，无规律的运动，而且在高速的运动，所以对外呈现电子云的状态，所以电子不是在固定轨道运行的。但是现在我们学习呢认为电子是在绕着轨道运行的，这是我们现在所能学习的原子结构模型。到现在我们基本上能把原子给，内部的结构有了大概的概念。原子它还可以在分吗？ 学生：可以

教师：原子还可以在分为什么？ 学生：电子，原子核。

教师：核外电子和原子核。原子核带什么电？ 学生：正电 教师：（板书）核外电子带负电。所以原子带 学生：正负电、不带电 教师：原子不带电 学生：老师，一个原子只有一个原子核。一个电子有几个核外电子。

教师：不知道，每个原子电子数目是不同的，他说少的时候是有固定轨道，运行多的时候是分层的在绕核运动。

学生：所以核外电子会不会撞在一起。

教师：你们猜猜看，一切都有可能，这个你们等到课外在研究哦。我们现在来总结一下，我们这个原子模型建立的整个过程。我们一开始谁提出来的？ 学生：道尔顿

教师：他提出了什么模型？ 学生：实心球模型 教师：后来呢

学生：汤姆生，西瓜模型。卢瑟福，行星绕太阳模型，玻尔，分层模型。电子云模型。教师：那么从整个模型建立的过程，你们收到了什么启发？有谁知到，有谁想到的。体会到了科学家们什么精神？ 学生：坚持不懈 教师：对任何事物都抱有怀疑的态度„„不断地去修正呢，模型的建立是一个不断完善不断修正的过程，他一开始提出来可能是错误的，但是我们不断的去纠正去完善它，最后是这个模型不断接近事物的本质，这就是科学研究的过程。

教师：那我要问了，既然原子可以分为原子核和核外电子，那原子核可以再分吗？ 学生：可以 教师：那原子核都是由哪些粒子构成的呢，这些粒子都分别带什么电？什么又是核电荷数？这些粒子带的电荷数之间有什么关系？这些粒子的质量有什么关系，电荷数就是带的电荷的数目。这些质量有什么关系，接下来阅读书本第44页，结合着这张图，这张图里面是氧原子的结构模型。回答者四个问题。师生讨论„„

学生：原子核有质子和中子构成，质子带正电，中子不带电 教师：那什么是核电荷数啊

学生：原子核所带的正电荷数称作核电荷数（学生举手，老师示意学生起立回答）学生：和质子数与电子数一样

教师：书上怎么讲的？（挥手示意学生坐下）学生：（经过查书后）原子核所带的电荷数称为核电荷数

教师：对，原子核所带的电荷数称为核电荷数（示意学生看ppt），那这些粒子的数量有什么关系呢? 学生：质子数等于电子数

教师：请一位同学上来回答一下，谁？有谁？（做举手状，稍后指向某同学）你来 学生上台

学生：质子数等于电子数

教师：质子数等于电子数？对不对？对的 学生：（随着老师激光笔位置变化）原子核分为质子和中子

教师：质子带，正电荷，那这里有八个质子，就有八个正电荷，那这里核外有多少个电子啊 学生：（异口同声）八个

教师：八个电子，所以，电子带什么点？ 学生：负电 教师：所以？ 学生：他们两个相等

教师：哦，电子数和什么数相等啊？ 学生：质子数

教师：所以他们所带的电荷？ 学生：相等的

教师：电荷数是相等的，所以？ 学生：所以？

教师：所以整个原子呈电中性，因为他们是不是相等电荷抵消啦？ 学生：是

教师：好，那你先下去吧 教师：各种粒子数有什么关系？原子核所带的电荷数是？核电荷数，而原子核内只有质子是带正电荷的，所以？所以，核电荷数等于？（手指向ppt上质子数字样）学生：质子数

教师：那质子数为什么等于核外电子数呢？ 学生：原子呈电中性

教师：一个带正电，一个带负电，整体呈电中性相互抵消，所以他们的数目是，相等的，中子数是因为，他不带电，所以中子数不影响整个原子的电中性，所以它没必要等于中子数。我们先来看，他们质量有什么关系（指向ppt第四题这些粒子的质量分别是多少）学生：差不多大

教师：什么和什么差不多大 学生：质子和中子

教师：质子和中子的质量差不多，那和电子比呢 学生：相差很大 教师：谁大 学生：中子 教师：质子和中子更大一点，所以为什么我们刚刚说所有的质量都集中在原子核呢？看这个(指向ppt上的字样)质子和中子的质量远远地大于电子质量，而质子和中子构成原子核，所以原子核的质量才远远大于电子数，所以原子核集中了所有的质量，有没有理解啊

教师：那么，我们说原子核是由质子和中子构成的（在黑板上写下树状图）那质子和中子还可以再分吗 学生：（声音杂乱）可以，夸克

篇3：浅谈结构模型竞赛之桥梁结构设计

模型制作要求:长度不得大于2035mm, 模型的外轮廓横向最大宽度不得大于300mm, 桥面设双车道, 每个车到宽不得小于100mm, 车道间不得设立柱、拉索等一类构件。桥面下模型高度不大于150mm, 桥面高差不大于20mm。

支座条件:加载装置设置三个支座, 位于一条直线上, 外侧两个支座的中心距为2010mm, 中间支座位于外侧两支座之间的任意位置。支座沿顺桥方向宽度为25mm, 支座沿横桥方向长度为300mm。三个支座均可为模型提供竖向支承, 不提供水平作用力和转动约束。各支座均可以根据需要调整高度。

模型加载要求:

动荷载加载:模型加载试验采用两辆重量相同的小车加载, 分别行驶在同方向的不同的车道上。当第一辆车匀速行驶到离出发点为1米时, 第二辆车开始启动。每当小车到达模型较大跨跨中 (如两跨相同, 则为行驶方向第二跨) 时, 小车必须停止10秒钟, 同时测量跨中的位移, 然后再继续匀速缓慢通行。整个加载过程的总时间不得多于150秒, 所测的跨中位移不大于20mm。

分级加载:加载小车重量分为6 k g、7kg、8kg、9kg、10kg五个级别, 参赛队只有两次加载机会, 加载小车外轮廓最大尺寸为长200mm, 宽90mm, 高150mm, 小车有前后两个车轮, 车轮中心轴距离为120mm, 前后轮均为圆柱体, 圆柱长度为80mm, 车体底平面距离地面15mm。

2 竞赛材料性能分析

参赛材料为组委会统一提供230克白卡纸、铅发丝线 (鞋底) 和白胶。

2.1 白卡纸

白卡纸的抗拉性能较好, 单层纸的抗拉强度在30MPa左右。反之, 由于存在纸张局部失稳的问题, 纸张的抗压性能相对较弱。与钢材等各向同性的材料不同, 纸张属于各向异性的材料, 其顺纤维方向的抗拉、抗压强度要比垂直纤维方向的强度高30%左右 (纸张的纤维方向可以通过简单的试验判断) 。同时, 纸张的弹性模量较大, 通过试验可知其可以达到1400MPa～3200MPa, 可以较好地控制桥梁在使用过程中的变形。

2.2 铅发丝线

绳子是较好的抗拉材料, 质量亦比较轻。但是绳子的初始弹性模量很小, 对桥梁的变形控制不利;同时在制作中使用绳子不易控制绳子的张紧程度, 使用过程中绳子还存在松弛的问题。因此, 在此结构模型设计过程中不宜使用绳子作为受力杆件。

通过以上对材料性能的分析, 为了更好地控制桥梁的变形、简化制作过程, 我们决定放弃使用绳子, 仅使用白卡纸作为桥梁的制作材料。

3 桥梁形式分析

实际工程中的桥梁多为斜拉桥 (如杨浦大桥、徐浦大桥) 、拱桥 (如赵州桥、卢沟桥) 、桁架桥 (如武汉长江大桥) 、梁式桥、吊桥等。结合题目, 下面对几种较为可行的桥梁形式做一些分析。

3.1 斜拉桥

斜拉桥是由承压的塔, 受拉的索和承弯的梁体组合起来的一种结构体系, 可以看作是用拉索代替了支墩的一种多跨弹性支承连续梁形式。

斜拉桥的属于柔性结构, 在风荷载下即可产生明显的变形, 但是其可以有很大的跨度, 实际工程中斜拉桥的跨径一般在300m~1000m左右。而这次的题目中要求制作的桥梁单跨跨径为一米左右, 仅为小车长度的五倍, 可以看作是小跨径的公路桥, 且对刚度有较高的要求, 所以斜拉桥并不适合于题目的要求。

3.2 拱桥

拱桥是在竖直平面内以拱作为上部结构主要承重构件的桥梁。拱桥的最大主应力沿拱桥曲面作用, 而沿拱桥垂直方向的最小主应力为零, 可以较好地控制桥梁的竖直方向的位移。

拱桥比较适合于小跨度的公路桥, 但是拱桥对于桥梁的基础要求, 特别是水平方向的支撑要求比较高。然而题目所规定的支座条件弱, 且不能提供水平力, 虽然拱桥适合于小跨度的桥梁, 但是在这样的制作条件下, 拱桥显然也不是一个好的选择3.3梁式桥

梁式桥是我们最初选择的桥梁形式。在高跨比控制较好的前提下 (1∶8~1∶12) , 梁式桥有较好的承载弯矩的能力, 亦可以较好地控制使用中的变形。

以桥的主梁为工字形截面为例, 若两车道各用两根主梁支撑, 高跨比为1∶8, 那么在纸张不失稳的前提下, 各主梁均只需要一层纸就可以满足承载力和变形的要求。但是主梁的稳定性是个不容忽视的问题, 若增加主梁所用纸张的层数以提高主梁的稳定性, 就大大增加了桥梁的质量。同时, 各个主梁之间的联系不紧密, 在偏心受压的情况下, 还存在着扭转的问题。鉴于以上问题, 为了控制桥梁的用纸量和扭转变形, 我们放弃了制作梁式桥的想法。

3.4 桁架桥

桁架桥的结构体系中包括上弦杆、下弦杆和腹杆, 上弦杆主要承受弯矩及压力, 下弦杆承受拉力, 而腹杆则可能交替承受拉力和压力。桁架桥具有比较好的刚度, 对于控制桥梁的位移比较有利。在控制位移的同时, 桁架桥对制作的要求相对比较低, 在较弱的制作条件下就可以达到使用的要求。制作桁架桥最大优势在于用材比较省。虽然桁架桥对于制作工艺提出了较高的要求, 但是相较之下, 是比较符合题目要求的桥梁形式。

经过以上的分析比较, 我们决定选择桁架作为我们的桥梁形式。

4 设计思路

我们的桁架桥由四根桁架形式的主梁支撑, 为了增强桥梁的整体性, 减少其扭转变形, 我们将同一车道的两根梁的下弦杆结合, 成为一个三角形的整体, 同时两个车道的三角形下部也用桁架形式连接, 使整座桥形成整体桁架 (图3) 。

为了进一步加强桥梁的整体程度, 我们将采用一张纸刻成单跨两车道的桁架形状, 再在各个杆件上加三角杆制成有一定刚度的单跨桁架桥。将两个相同的单跨行架桥连接即为所要求的双跨双车道公路桥。

为了控制桥梁的跨中变形, 我们初始的桁架高度设计为145mm, 尽量利用题目所允许的桥面下部结构的高度。在进一步的分析计算和简单的试验后, 我们将桁架的高度定为120mm, 可以减少部分的用纸量。小车在行驶过程中可能偏离车道, 为了防止出现小车的车轮仅压在一条主梁上的不利情况, 我们将同一车道两根主梁的宽度定为60mm, 窄于小车的轮子宽度, 以降低不利情况发生的概率。

在结构体系确定前提下, 我们控制抗拉杆件的最大应力在20MPa以内, 抗压杆件的最大应力在15MPa以内, 同时通过截面尺寸的控制, 使结构在使用过程中, 各根杆件的应力尽量达到所允许的应力水平, 提高杆件的效率。上弦杆在承受压力的同时还要承受弯矩, 我们的三角形杆件采用了双层纸粘合而成 (图4) 。腹杆可能承受比较大的压力, 经过简单的杆件失稳试验, 证明了边长为6mm的单层纸三角形截面的杆件就可以满足要求 (图5) 。下弦杆要承受很大的拉应力, 我们亦采取了两层纸粘合成的三角形截面的杆件形式。

在制作过程中, 考虑到纸张各向异性的特殊性, 在制作过程中注意选取制作杆件及桥面板的纸张方向是很重要的。

桁架桥的刚度可以很好的满足要求, 在结构没有破坏的情况下, 桁架的位移一般都不会超过所要求的范围。所以一下的计算分析将着重于桥梁强度的分析。

5 结语

总而言之, 我们的桥梁的设计思路就是将分散的杆件结合成一个整体的结构, 用精细的工艺制作一个简单的桥梁。在保证满足承载力和变形要求的前提下尽量减少用纸量, 提高美观程度。

参考文献

[1]金伟良.2005第一届全国大学生结构设计竞赛作品选编[M].北京:中国建筑工业出版社, 2005.

[2]于洋, 姜峰, 司炳君, 等.关于结构设计竞赛中模型的设计与制作方法[J].科技资讯, 2007 (18) :201～202.

篇4：“原子结构模型的建立”教学反思

“原子结构模型的建立”是初中《科学》八年级下册第一章第三节第一课时的教学内容。本课时的内容主要包括道尔顿的“实心球模型”、汤姆生的“西瓜模型”、卢瑟福的“核式结构模型”、波尔的“分层模型”、现代的“电子云模型”以及卢瑟福α粒子散射实验等六个方面。通过本课时的学习,学生可了解原子的构成、原子结构模型的建立及其发展过程,体验建立模型的思想与方法,增进对科学的认识,感受科学家的人格魅力。然而,在有关原子结构模型建立的教学中,大多数教师认为讲解原子结构模型的建立及其发展过程是浪费时间,因而在教学这部分内容时常常蜻蜓点水,没有深入挖掘其内在的教育价值。笔者在教学这节课时,作了一些新的尝试。

在导入新课后,笔者引导学生分五个步骤对原子的结构进行探究,以了解原子的构成、原子结构模型的建立及其发展过程。第一步,指名学生介绍英国化学家道尔顿的原子观点,其他学生观看“实心球模型”、倾听发言,教师适时点拨指导,师生交流共同归纳出道尔顿原子论的主要观点。第二步,指名学生介绍英国科学家汤姆生原子结构模型——“西瓜模型”的建立过程,师生共同提炼出汤姆生原子论的主要观点。教师引导学生比较汤姆生“西瓜模型”与道尔顿“实心球模型”的异同点,并介绍汤姆生发现电子的艰辛过程。第三步,先向学生提出一些难度不大的问题,如汤姆生提出的原子结构“西瓜模型”有什么局限性、卢瑟福通过怎样的实验提出原子核式结构模型等,引发学生深入思考,提出各种猜想。播放卢瑟福α粒子散射实验的模拟动画,引导学生观察实验现象,并要求他们根据实验所呈现的3种现象分别作出合理的推论。在推论的过程中,教师及时点拨。利用课件呈现卢瑟福的原子观点,让学生将自己的推论与卢瑟福提出的原子观点进行一番比较,在比较中理解原子核式结构理论。接着安排学生画一画卢瑟福原子核式结构模型,展示部分学生的作品,并组织大家点评。比较卢瑟福的“核式结构模型”与汤姆生的“西瓜模型”的异同点,让学生明白卢瑟福在哪些方面向前推进了原子结构理论。简要介绍卢瑟福和助手们研究原子结构的史实(包括成功的事例和失败的例子)以及卢瑟福个人的素养、品质和威望。第四步,教师指出,随着科学技术的发展,科学家们对原子结构的研究又有了新的进展。指名学生简要介绍丹麦科学家波尔对原子结构的研究过程以及“分层模型”,并比较波尔的“分层模型”与卢瑟福的“核式结构模型”的异同点,让他们明白波尔在哪些方面传承了卢瑟福的原子核式结构理论,在哪些方面作出了大胆的改进。第五步,简要介绍科学家们提出的原子结构的“电子云模型”,并用形象的例子加以解释。最后,组织学生讨论几个问题:①从原子结构模型的建立及其发展过程中你感悟到什么?②1803～1904年,人类关于原子结构的认识几乎没有多少新的变化。而在1904～1926年短短20多年中,关于原子结构的认识却飞速发展。这是为什么?③许多科学家为原子结构的探索作出了杰出的贡献,为什么只有卢瑟福被誉为“原子之父”?他具有怎样的人格魅力?在学生讨论回答的基础上,进行适当的补充和归纳。

在上述的教学过程中,笔者不是将原子结构知识直接告知学生,也不是把注意力放在科学史的记忆上,而是让学生在探究活动中经历原子结构知识的产生过程,在比较异同中体验原子结构知识的发展过程,在背景介绍中感受科学研究的艰辛与曲折,在渗透人文精神中提升学生的素养品行。通过这样的教学,学生可认识到建立模型往往需要有一个不断修正、不断完善的过程,领悟到科学研究往往是一个曲折与艰辛的过程,需要顽强的毅力和百折不回的精神。通过感受那些伟大的科学家高尚的人格魅力,学生增进了对科学的认识,提升了自己的人文素养和品行修养。(作者单位:上海市青浦区教师进修学院)■

篇5：原子的核式结构模型-教学反思

根据学生的心理特点，将学习内容分为二学习个模块：模块一（电子的发现、汤姆生模型）、模块二（α粒子散射实验、卢瑟福的核式结构模型）,充分发挥学生的想象力和主动性,通过巧妙新颖的教学设计，创设一些具有感染力的教学情境，让学生扮演主角，最大限度地调动学生学习的热情，才能激活课堂气氛，培养学生的各种能力，尤其是创新能力。

在本节教学中，应用信息技术进行探究式学习,使堂课气氛始终非常活跃，由于教材教学内容被有效挖掘，教学设计独特、新颖，因此教学效果较为理想。让学生经历“提出问题、猜测与假设、分析论证、交流与合作”的科学探究过程, 让科学思维方法的熏陶,以培养学生的创新思维能力。不仅使学生理解掌握了科学探索常用的思维方法，而且激发了学生的创造热情和欲望，增强了他们的自信心。

物理学作为一门以实验为基础的学科，真正的实验具有客观真实性，对学生起直接的启发引导作用，媒体应用于物理学实验时，要考虑到计算机的辅助功能，突出它在常规教学无法达到理想效果时的特殊功效，模拟微观现象，使之变小为大、变快为慢、变复杂为简单，以帮助学生进行想象进而理解原子的核式结构。能做的实验,千万不能用媒体来代替实验．同时要兼顾到，信息技术应用于物理实验教学时，不能仅仅停留在“仿真实验”，而要充分利用多媒体的特殊性，在实验思想上下功夫，突出实验的设计思想，为学生探究物理提供服务．

篇6：结构模型设计大赛个人总结

学院：土木工程学院

第八届结构模型设计大赛个人总结

一、创新设计的目的

我们在大学中学了好多专业知识，但这些知识却一直停留在学习认识阶段，却没有与实践相结合，知识有些死板，所以老师提倡我们理论联系实际的学习方式，我们在此过程中，我们应尽可能提高自己提出问题、分析问题、解决问题的能力，同时提高自己的实际工作能力和与团体合作的能力。

二、结构制作过程中各种问题的分析与解决

最初设计

最初，给了设计要求后，我小组很快做出方案，但由于材料和我们想象中有所差别，后来就决定采用最简单的方案，示意图：

材料到位后，按材料尺寸重新设计：

1、底板（基础）设计

最初，我小组就柱子与底板的连接方式进行讨论，为使模型更加稳定，最后决定在底板上打孔，将柱子插入孔中，并用白乳胶粘结。

在设计柱子间距（也就是楼层面积）时，最初打算做22mm*220mm的，但后来因材料总长的原因，将楼层面积做成200mm*220mm，目的是增大其中较弱方向的惯性矩，以增强模型在那一方向的抗弯能力。示意图：

底板

2、柱子及柱填板设计

设计柱子高度时首先应考虑到楼层净高要求，还要注意将梁高考虑在内，开始时没有考虑梁高，层高做了符合要求但净高不符合，因此重新设计。从稳定角度考虑，在满足净高要求的基础上，柱子的高低越低对模型的稳定越有利，因此将柱子设计成1100mm高，同时考虑了插入底板和最上层深处的长度。

柱子和梁如果单单依靠白乳胶粘接的话会很脆弱，很容易拉裂，因此想在柱子之间加上两个木条，结果由于考虑总重没有再额外的加撑杆。

柱子用三层木板，总截面面积为20mm*9mm，示意图如下：

柱子

柱子中间填板及卡子

卡子

3、主梁设计

主梁的尺寸主要由它与柱子和次梁的连接方式决定，最初的梁设计如图：

最初主梁与柱子连接示意

这种连接方式强度有限，因此对连接方式进行改进，如图：

梁与柱子的连接方式

主梁1

主梁2

4、平次梁设计

次梁的强度要弱于主梁，因此截面能小一点，经多次试验，将木条劈成一半做次梁承载力减弱。为了保证结构强度，把次梁设成一个木条。

平次梁

5、竖次梁设计 两边的开口与主梁1中间的两个开口卡在一起，起到拉住主梁1的作用，并有很强的整体性。同时，尺寸比平次梁大而且竖向放置，极大地增加了承载力，中间做成鱼腹形既满足承载力要求还能减轻重量。

竖次梁

6、平次梁固定板设计

实际操作中发现平次梁与主梁2的连接很弱，为防止试验模拟地震时被震坏，我们决定采取有效措施加固。

选一块适当尺寸的板打孔，穿过平次梁，并将其粘在主梁2上。（实验证明效果很好）示意图如下：

平次梁挡板示意图

7、侧支撑设计

前面介绍了柱子的布置情况，模型整体抗弯能力在一个方向弱于另一个方向，因此决定在弱的方向加侧支撑。

支撑的的强度要弱于主梁和柱子。详见右侧示意图：

8、柱底部加固方案设计

考虑到模型加竖向荷载后放在地震台上承受剪切波时会产生很大的侧向力，因此柱的根部可能因乳胶粘不牢而被拔出，所以决定在柱根部与底板之间加固定系统。右侧为示意图：

9、铁块固定架设计

为使铁块在震动中不从侧面掉落，则在每层都要做挡板。

其中一侧在主梁2上粘一“A”字的造型。首先，能起到当铁块的作用；其次，能起到一定的侧支撑的作用；再次，能使模型更加美观。详见右图： 每层的竖次梁上粘4块挡板，防止铁块掉落。示意图如下：

由于这些挡板和竖次梁仅仅是用乳胶粘接在一起的，强度有限，剪切波加到1.0g时挡板被撞掉，因此退出比赛，此时模型整体结构完好无损，所以此处是我们设计的一大败笔。

10、模型效果图

模型效果图

三、关于实验结果和实验分析

实验结果：我们的模型在剪切波1.0g时由于铁块固定架脱落导致铁块掉落而退出比赛。

原因分析：

1、模型刚度太大，剪切波频率较小时模型振动很小，但频率加大后模型振动非常剧烈，原因是铁块和模型之间太过固定。

2、固定架粘接不牢固，导致铁块将其撞坏，进而使铁块脱落。

四、设计改进总结

首先，我们组的模型梁柱节点连接相当可靠，柱根部与底板也做了加固处理，因此若再更改铁块固定架的形式及其与模型的连接方式，使铁块能在固定架内有一定运动空间，将大大提高模型的抗震性能。

五、我在本组中的工作

1、在小组中参与各部件的设计；

2、用sketchup软件建模；

3、建模后根据各部件的尺寸，与小组成员一起“预制构件”；

4、各构件准备好后粘结；

5、制作宣传图片

六、学习该课程的感想、认识和收获

结构创新设计这门课程动手性学科，其实用性很强，和我们土木工程专业学习的专业知识有很强的联系。正所谓“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。”，学任何知识，仅从理论上去求知，而不去实践、探索是不够的，所以这次结构模型设计大赛是检验我们专业知识水平的很好机会，是很及时、很有必要的。

这次结构模型设计大赛为我提供了一次宝贵的实践机会，在模型的设计和制作过程中，我不仅对所学的知识有了更深一步的认识，而且还提高了自己的动手能力，同时这次创新比赛还为我提供了一个深入学习并实际操作建模软件的机会。