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跨学科实践活动2　制作模型并展示科学家探索物质组成与结构的历程
学科串联
1．制作模型
2．展示科学家探索物质组成与结构的历程
知识储备
1．搭建分子模型：探讨有关物质微观组成的研究历史、分析假说、模型、证据之间的关联，聚焦水分子，探讨搭建分子模型。
2．构建原子模型：在建立分子认识的基础上，继续探讨有关物质微观组成的研究历史，重点探讨原子模型的发展历程，进一步构建原子模型。
3．设计并制作模型：探讨水分子模型与各原子模型特点，绘制模型设计图，小组合作动手制作模型，通过多轮多次的“设计—行动—反思”对制作的模型进行实验和优化。
4．展示、交流和评价“水分子模型”“原子模型”及“展示科学家探索物质组成与结构的历程”，反思和总结设计和制作经验，提炼模型制作的思路与方法。
1．人类探索原子结构的奥秘经历了漫长的过程，如图是几位有代表性的科学家即他们提出的原子结构模型，这些模型建立的先后顺序是(　　)
A．①②③
B．③②①
C．①③②
D．③①②
体验探究
√
2
4
3
题号
1
5
6
B　[原子模型建立的先后顺序是从汤姆森提出了“葡萄干布丁”模型到卢瑟福的核式原子结构模型，再到玻尔的“分层模型”。故选B。]
2
4
3
题号
1
5
6
2．(2024·青岛中考)科学家运用了模型建构的方法探索原子的结构。下列对原子结构模型演变过程的认识，不正确的是(　　)
2
4
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题号
1
5
6
2
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题号
1
5
6
A．道尔顿认为原子是不可再分的实心球，是构成物质的最小粒子
B．汤姆森等人在原子中发现了电子，推翻了道尔顿实心球模型
C．卢瑟福等人通过α粒子散射实验修正了汤姆森“葡萄干布丁”模型
D．卢瑟福核式模型是最完善的原子结构模型，不会被替代
√
D　[道尔顿是探索原子的结构较早的科学家，受当时科学水平的局限性，道尔顿认为原子是“不可再分的实心球体”，是构成物质的最小粒子，A正确；由于汤姆森等人在原子中发现了电子，提出汤姆森“葡萄干布丁”模型，因此推翻了道尔顿实心球模型，B正确；英国物理学家卢瑟福设计了α粒子散射实验，得出卢瑟福核式原子结构模型，修正了汤姆森关于原子结构的葡萄干布丁模型，C正确；卢瑟福核式原子结构模型不是最完善的原子结构模型，也已被替代，人类对原子结构的认识永无止境，D不正确。]
2
4
3
题号
1
5
6
3．原子结构模型的建立，经过了几代科学家的艰辛努力，直到现在仍在探索中。其中，卢瑟福核式原子结构模型的提出标志着原子结构的现代模型的问世，如图是锂原子结构的核式原子结构模型，图中原子核内有3个质子、4个中子。不能根据原子结构的行星模型得出的结论是(　　)
A．原子始终在做无规则的运动
B．原子核的体积只占整个原子体积的很小
一部分
C．构成原子的粒子之间存在一种互相吸引的力
D．电子绕原子核沿一定轨道运动
2
4
3
题号
1
5
6
√
A　[由模型无法得知原子始终在做无规则运动，A符合题意；由模型可知，原子核占原子的体积很小，B不符合题意；由图可知，原子中由质子、中子、电子构成，其中质子带正电，电子带负电，则质子和电子相互吸引，C不符合题意；由图可知，电子绕原子核沿一定轨道运动，D不符合题意。]
2
4
3
题号
1
5
6
4．如图是某化学反应的模型示意图，下列从该模型获得的信息错误的是(　　)
A．反应前后分子种类改变了
B．该反应属于化合反应
C．两种反应物的每一个分子都由两个原子构成
D．生成物属于混合物
2
4
3
题号
1
5
6
√
D　[由图示可知反应前后的分子种类发生了改变，A项正确；观察反应的微观示意图可知，反应前是两种分子，反应后是一种分子，因此是两种物质生成一种物质的化合反应，B项正确；由图可知两种反应物的每一个分子都由两个原子构成，C项正确；由图示可知反应后的物质中只含有一种分子，所以是纯净物，D项错误。]
2
4
3
题号
1
5
6
5．(2024·东平期末)为探究原子内部结构，1911年卢瑟福进行了著名的α粒子散射实验(如图1)，实验现象如图2所示，由实验现象进行推理不能得出的结论是(　　)
2
4
3
题号
1
5
6
A．原子核带正电
B．原子核体积小、质量大
C．原子核由质子和中子构成
D．相对于原子核，核外空间很大
√
C　[由于α粒子带正电，而少数α粒子发生偏转，且极少数α粒子被反射，则说明原子核带正电，A项不符合题意；由于只有极少数α粒子被反射，则说明原子核体积小、质量大，B项不符合题意；该实验并不能证明原子核是由质子和中子构成，C项符合题意；由于大部分α粒子未发生偏移，则说明相对于原子核，核外空间很大，D项不符合题意。]
2
4
3
题号
1
5
6
6．建模是一种很重要的科学研究方法，某学习小组的同学根据教材制作了如下的模型，请你一起与他们完善它们吧：
Ⅰ．原子模型：
2
4
3
题号
1
5
6
图中三种模型是汤姆森、卢瑟福和道尔顿分别于1897年、1911年和1803年提出的，其中________(填代号)是由卢瑟福提出的。
B
【查阅资料】
(1)英国科学家道尔顿最先确立了原子学说，他的中心论点主要有①原子是不能再分的粒子；②原子是微小的实心球体；③同种元素的原子，其性质和质量都相同。按照目前你所学的原子结构的理论，你认为道尔顿的三个论点中，不正确的是___________(填序号)。
2
4
3
题号
1
5
6
①②③
(2)1897年汤姆森发现电子并提出类似“葡萄干布丁”模型，认为原子呈圆球状，充斥着正电荷，而带负电荷的电子则像一粒粒葡萄干镶嵌其中，如图1所示，汤姆森原子结构模型的缺陷是没有______________________。
2
4
3
题号
1
5
6
发现带正电荷的原子核
(3)1911年著名物理学家卢瑟福等人为探索原子的内部结构又进行了实验。他们在用一束带正电、质量比电子大得多的高速运动的α粒子轰击金箔(如图2所示)时发现：
2
4
3
题号
1
5
6
①大多数α粒子能穿透金箔而不改变原来的运动方向，说明了________________________________________________________。
②少部分α粒子改变原来的方向，原因是这些α粒子途经金原子核附近时受到________而稍稍改变了运动方向。
③极少数的α粒子被反弹了回来，说明了______________________________________________。
2
4
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题号
1
5
6
金原子中有相对较大的空间，原子不是一个实心球体
排斥
α粒子撞击到带有同种
电荷且质量大体积小的粒子
(4)通过人类认识原子结构的历史，你对科学发展的感想有_____________________________。
科学是不断发展的(合理即可)
2
4
3
题号
1
5
6
Ⅱ．物质模型
下列分别盛有不同物质的容器中，所盛物质属于纯净物的是___________(填标号)。
ACFG
2
4
3
题号
1
5
6
Ⅲ．变化模型
如图是某密闭容器中物质变化过程的微观示意图：

上述变化Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ中，属于化学变化的是________，理由是
________________________________________________________；
属于物理变化的是________，原因__________________________________________________________________________________。
Ⅰ
生成了新分子，即有新物质生成
Ⅱ和Ⅲ
在这两个过程中分子没有变
化，变化的只是分子之间的间隔和排列方式，即没有生成新物质　制作模型并展示科学家探索物质组成与结构的历程
1．搭建分子模型：探讨有关物质微观组成的研究历史、分析假说、模型、证据之间的关联，聚焦水分子，探讨搭建分子模型。
2．构建原子模型：在建立分子认识的基础上，继续探讨有关物质微观组成的研究历史，重点探讨原子模型的发展历程，进一步构建原子模型。
3．设计并制作模型：探讨水分子模型与各原子模型特点，绘制模型设计图，小组合作动手制作模型，通过多轮多次的“设计—行动—反思”对制作的模型进行实验和优化。
4．展示、交流和评价“水分子模型”“原子模型”及“展示科学家探索物质组成与结构的历程”，反思和总结设计和制作经验，提炼模型制作的思路与方法。
1．人类探索原子结构的奥秘经历了漫长的过程，如图是几位有代表性的科学家即他们提出的原子结构模型，这些模型建立的先后顺序是(　　)
A．①②③ B．③②①
C．①③② D．③①②
B　[原子模型建立的先后顺序是从汤姆森提出了“葡萄干布丁”模型到卢瑟福的核式原子结构模型，再到玻尔的“分层模型”。故选B。]
2．(2024·青岛中考)科学家运用了模型建构的方法探索原子的结构。下列对原子结构模型演变过程的认识，不正确的是(　　)
A．道尔顿认为原子是不可再分的实心球，是构成物质的最小粒子
B．汤姆森等人在原子中发现了电子，推翻了道尔顿实心球模型
C．卢瑟福等人通过α粒子散射实验修正了汤姆森“葡萄干布丁”模型
D．卢瑟福核式模型是最完善的原子结构模型，不会被替代
D　[道尔顿是探索原子的结构较早的科学家，受当时科学水平的局限性，道尔顿认为原子是“不可再分的实心球体”，是构成物质的最小粒子，A正确；由于汤姆森等人在原子中发现了电子，提出汤姆森“葡萄干布丁”模型，因此推翻了道尔顿实心球模型，B正确；英国物理学家卢瑟福设计了α粒子散射实验，得出卢瑟福核式原子结构模型，修正了汤姆森关于原子结构的葡萄干布丁模型，C正确；卢瑟福核式原子结构模型不是最完善的原子结构模型，也已被替代，人类对原子结构的认识永无止境，D不正确。]
3．原子结构模型的建立，经过了几代科学家的艰辛努力，直到现在仍在探索中。其中，卢瑟福核式原子结构模型的提出标志着原子结构的现代模型的问世，如图是锂原子结构的核式原子结构模型，图中原子核内有3个质子、4个中子。不能根据原子结构的行星模型得出的结论是(　　)
A．原子始终在做无规则的运动
B．原子核的体积只占整个原子体积的很小一部分
C．构成原子的粒子之间存在一种互相吸引的力
D．电子绕原子核沿一定轨道运动
A　[由模型无法得知原子始终在做无规则运动，A符合题意；由模型可知，原子核占原子的体积很小，B不符合题意；由图可知，原子中由质子、中子、电子构成，其中质子带正电，电子带负电，则质子和电子相互吸引，C不符合题意；由图可知，电子绕原子核沿一定轨道运动，D不符合题意。]
4．如图是某化学反应的模型示意图，下列从该模型获得的信息错误的是(　　)
A．反应前后分子种类改变了
B．该反应属于化合反应
C．两种反应物的每一个分子都由两个原子构成
D．生成物属于混合物
D　[由图示可知反应前后的分子种类发生了改变，A项正确；观察反应的微观示意图可知，反应前是两种分子，反应后是一种分子，因此是两种物质生成一种物质的化合反应，B项正确；由图可知两种反应物的每一个分子都由两个原子构成，C项正确；由图示可知反应后的物质中只含有一种分子，所以是纯净物，D项错误。]
5．(2024·东平期末)为探究原子内部结构，1911年卢瑟福进行了著名的α粒子散射实验(如图1)，实验现象如图2所示，由实验现象进行推理不能得出的结论是(　　)
A．原子核带正电
B．原子核体积小、质量大
C．原子核由质子和中子构成
D．相对于原子核，核外空间很大
C　[由于α粒子带正电，而少数α粒子发生偏转，且极少数α粒子被反射，则说明原子核带正电，A项不符合题意；由于只有极少数α粒子被反射，则说明原子核体积小、质量大，B项不符合题意；该实验并不能证明原子核是由质子和中子构成，C项符合题意；由于大部分α粒子未发生偏移，则说明相对于原子核，核外空间很大，D项不符合题意。]
6．建模是一种很重要的科学研究方法，某学习小组的同学根据教材制作了如下的模型，请你一起与他们完善它们吧：
Ⅰ．原子模型：
图中三种模型是汤姆森、卢瑟福和道尔顿分别于1897年、1911年和1803年提出的，其中________(填代号)是由卢瑟福提出的。
【查阅资料】
(1)英国科学家道尔顿最先确立了原子学说，他的中心论点主要有①原子是不能再分的粒子；②原子是微小的实心球体；③同种元素的原子，其性质和质量都相同。按照目前你所学的原子结构的理论，你认为道尔顿的三个论点中，不正确的是________(填序号)。
(2)1897年汤姆森发现电子并提出类似“葡萄干布丁”模型，认为原子呈圆球状，充斥着正电荷，而带负电荷的电子则像一粒粒葡萄干镶嵌其中，如图1所示，汤姆森原子结构模型的缺陷是没有________。
(3)1911年著名物理学家卢瑟福等人为探索原子的内部结构又进行了实验。他们在用一束带正电、质量比电子大得多的高速运动的α粒子轰击金箔(如图2所示)时发现：
①大多数α粒子能穿透金箔而不改变原来的运动方向，说明了_____________________________________________________________________。
②少部分α粒子改变原来的方向，原因是这些α粒子途经金原子核附近时受到________而稍稍改变了运动方向。
③极少数的α粒子被反弹了回来，说明了________。
(5)通过人类认识原子结构的历史，你对科学发展的感想有_____________________________________________________________________。
Ⅱ．物质模型
下列分别盛有不同物质的容器中，所盛物质属于纯净物的是________(填标号)。
Ⅲ．变化模型
如图是某密闭容器中物质变化过程的微观示意图：
上述变化Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ中，属于化学变化的是________，理由是_____________________________________________________________________；
属于物理变化的是________，原因_______________________________________
_____________________________________________________________________。
[答案]　Ⅰ．B　(1)①②③
(2)发现带正电荷的原子核
(3)①金原子中有相对较大的空间，原子不是一个实心球体　②排斥　③α粒子撞击到带有同种电荷且质量大体积小的粒子
(4)原子核　质子
(5)科学是不断发展的(合理即可)
Ⅱ．ACFG
Ⅲ．Ⅰ　生成了新分子，即有新物质生成　Ⅱ和Ⅲ　在这两个过程中分子没有变化，变化的只是分子之间的间隔和排列方式，即没有生成新物质
21世纪教育网(www.21cnjy.com)　制作模型并展示科学家探索物质组成与结构的历程
1．搭建分子模型：探讨有关物质微观组成的研究历史、分析假说、模型、证据之间的关联，聚焦水分子，探讨搭建分子模型。
2．构建原子模型：在建立分子认识的基础上，继续探讨有关物质微观组成的研究历史，重点探讨原子模型的发展历程，进一步构建原子模型。
3．设计并制作模型：探讨水分子模型与各原子模型特点，绘制模型设计图，小组合作动手制作模型，通过多轮多次的“设计—行动—反思”对制作的模型进行实验和优化。
4．展示、交流和评价“水分子模型”“原子模型”及“展示科学家探索物质组成与结构的历程”，反思和总结设计和制作经验，提炼模型制作的思路与方法。
1．人类探索原子结构的奥秘经历了漫长的过程，如图是几位有代表性的科学家即他们提出的原子结构模型，这些模型建立的先后顺序是(　　)
A．①②③ B．③②①
C．①③② D．③①②
2．(2024·青岛中考)科学家运用了模型建构的方法探索原子的结构。下列对原子结构模型演变过程的认识，不正确的是(　　)
A．道尔顿认为原子是不可再分的实心球，是构成物质的最小粒子
B．汤姆森等人在原子中发现了电子，推翻了道尔顿实心球模型
C．卢瑟福等人通过α粒子散射实验修正了汤姆森“葡萄干布丁”模型
D．卢瑟福核式模型是最完善的原子结构模型，不会被替代
3．原子结构模型的建立，经过了几代科学家的艰辛努力，直到现在仍在探索中。其中，卢瑟福核式原子结构模型的提出标志着原子结构的现代模型的问世，如图是锂原子结构的核式原子结构模型，图中原子核内有3个质子、4个中子。不能根据原子结构的行星模型得出的结论是(　　)
A．原子始终在做无规则的运动
B．原子核的体积只占整个原子体积的很小一部分
C．构成原子的粒子之间存在一种互相吸引的力
D．电子绕原子核沿一定轨道运动
4．如图是某化学反应的模型示意图，下列从该模型获得的信息错误的是(　　)
A．反应前后分子种类改变了
B．该反应属于化合反应
C．两种反应物的每一个分子都由两个原子构成
D．生成物属于混合物
5．(2024·东平期末)为探究原子内部结构，1911年卢瑟福进行了著名的α粒子散射实验(如图1)，实验现象如图2所示，由实验现象进行推理不能得出的结论是(　　)
A．原子核带正电
B．原子核体积小、质量大
C．原子核由质子和中子构成
D．相对于原子核，核外空间很大
6．建模是一种很重要的科学研究方法，某学习小组的同学根据教材制作了如下的模型，请你一起与他们完善它们吧：
Ⅰ．原子模型：
图中三种模型是汤姆森、卢瑟福和道尔顿分别于1897年、1911年和1803年提出的，其中________(填代号)是由卢瑟福提出的。
【查阅资料】
(1)英国科学家道尔顿最先确立了原子学说，他的中心论点主要有①原子是不能再分的粒子；②原子是微小的实心球体；③同种元素的原子，其性质和质量都相同。按照目前你所学的原子结构的理论，你认为道尔顿的三个论点中，不正确的是________(填序号)。
(2)1897年汤姆森发现电子并提出类似“葡萄干布丁”模型，认为原子呈圆球状，充斥着正电荷，而带负电荷的电子则像一粒粒葡萄干镶嵌其中，如图1所示，汤姆森原子结构模型的缺陷是没有________。
(3)1911年著名物理学家卢瑟福等人为探索原子的内部结构又进行了实验。他们在用一束带正电、质量比电子大得多的高速运动的α粒子轰击金箔(如图2所示)时发现：
①大多数α粒子能穿透金箔而不改变原来的运动方向，说明了_____________________________________________________________________。
②少部分α粒子改变原来的方向，原因是这些α粒子途经金原子核附近时受到________而稍稍改变了运动方向。
③极少数的α粒子被反弹了回来，说明了________。
(5)通过人类认识原子结构的历史，你对科学发展的感想有_____________________________________________________________________。
Ⅱ．物质模型
下列分别盛有不同物质的容器中，所盛物质属于纯净物的是________(填标号)。
Ⅲ．变化模型
如图是某密闭容器中物质变化过程的微观示意图：
上述变化Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ中，属于化学变化的是________，理由是_________________；
属于物理变化的是________，原因_______________________________________
_____________________________________________________________________。
21世纪教育网(www.21cnjy.com)跨学科实践活动2　制作模型并展示科学家探索物质组成与结构的历程
体验探究
1．B　[原子模型建立的先后顺序是从汤姆森提出了“葡萄干布丁”模型到卢瑟福的核式原子结构模型，再到玻尔的“分层模型”。故选B。]
2．D　[道尔顿是探索原子的结构较早的科学家，受当时科学水平的局限性，道尔顿认为原子是“不可再分的实心球体”，是构成物质的最小粒子，A正确；由于汤姆森等人在原子中发现了电子，提出汤姆森“葡萄干布丁”模型，因此推翻了道尔顿实心球模型，B正确；英国物理学家卢瑟福设计了α粒子散射实验，得出卢瑟福核式原子结构模型，修正了汤姆森关于原子结构的葡萄干布丁模型，C正确；卢瑟福核式原子结构模型不是最完善的原子结构模型，也已被替代，人类对原子结构的认识永无止境，D不正确。]
3．A　[由模型无法得知原子始终在做无规则运动，A符合题意；由模型可知，原子核占原子的体积很小，B不符合题意；由图可知，原子中由质子、中子、电子构成，其中质子带正电，电子带负电，则质子和电子相互吸引，C不符合题意；由图可知，电子绕原子核沿一定轨道运动，D不符合题意。]
4．D　[由图示可知反应前后的分子种类发生了改变，A项正确；观察反应的微观示意图可知，反应前是两种分子，反应后是一种分子，因此是两种物质生成一种物质的化合反应，B项正确；由图可知两种反应物的每一个分子都由两个原子构成，C项正确；由图示可知反应后的物质中只含有一种分子，所以是纯净物，D项错误。]
5．C　[由于α粒子带正电，而少数α粒子发生偏转，且极少数α粒子被反射，则说明原子核带正电，A项不符合题意；由于只有极少数α粒子被反射，则说明原子核体积小、质量大，B项不符合题意；该实验并不能证明原子核是由质子和中子构成，C项符合题意；由于大部分α粒子未发生偏移，则说明相对于原子核，核外空间很大，D项不符合题意。]
6．Ⅰ．B　(1)①②③
(2)发现带正电荷的原子核
(3)①金原子中有相对较大的空间，原子不是一个实心球体　②排斥　③α粒子撞击到带有同种电荷且质量大体积小的粒子
(4)科学是不断发展的(合理即可)
Ⅱ．ACFG
Ⅲ．Ⅰ　生成了新分子，即有新物质生成　Ⅱ和Ⅲ　在这两个过程中分子没有变化，变化的只是分子之间的间隔和排列方式，即没有生成新物质

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