资源简介

4.2《元素周期律》课时教案
学科 化学 年级册别 高一上册 共1课时
教材 人教版高中化学必修第一册 授课类型 新授课 第1课时
教材分析
教材分析
本节课位于人教版高中化学必修第一册第四章第二节，是“物质结构 元素周期律”单元的核心内容之一。教材通过引导学生分析1-20号元素原子核外电子排布、原子半径、主要化合价等数据的变化规律，揭示元素性质随原子序数递增呈现周期性变化的本质，为后续学习元素周期表的结构及典型元素族的性质奠定理论基础。本节内容在知识体系中起着承上启下的关键作用。
学情分析
高一学生已掌握原子结构的基本知识，具备一定的数据分析能力，但对“周期性”这一抽象概念理解尚浅。他们习惯于记忆具体事实，缺乏从大量数据中归纳规律的能力。同时，该年龄段学生好奇心强，乐于探究，适合采用探究式教学。主要障碍在于如何将微观电子排布与宏观元素性质建立联系，突破措施是借助图表可视化数据，设计阶梯式问题链，引导学生逐步发现规律。
课时教学目标
化学观念
1. 能说出1-20号元素原子核外电子排布的周期性规律，理解其与元素周期律的关系。
2. 能归纳原子半径、主要化合价随原子序数递增的变化趋势，并解释其成因。
科学思维
1. 能运用归纳与比较的方法，从具体数据中提炼出元素性质的周期性变化规律。
2. 能基于电子层结构解释原子半径和化合价的变化，建立“结构决定性质”的核心思想。
科学探究与实践
1. 能通过分组合作完成数据整理与图表绘制，体验科学探究的过程。
2. 能提出假设并利用已有数据进行验证，发展证据推理能力。
科学态度与责任
1. 在探究过程中养成尊重数据、实事求是的科学态度。
2. 感受元素周期律发现的伟大意义，体会科学家探索自然规律的执着精神。
教学重点、难点
重点
1. 元素原子核外电子排布、原子半径、主要化合价的周期性变化规律。
2. 理解“结构决定性质”的基本化学思想。
难点
1. 从电子层结构角度解释原子半径的变化规律。
2. 理解“周期性”而非“重复性”的深刻内涵。
教学方法与准备
教学方法
情境探究法、合作探究法、讲授法
教具准备
多媒体课件、元素数据卡片、坐标纸、彩笔、实物投影仪
教学环节 教师活动 学生活动
创设情境，提出问题
【5分钟】 一、播放视频，激发兴趣。 （一）、播放一段关于门捷列夫发现元素周期律的历史短片。
视频展示19世纪中期，化学家们面对众多杂乱无章的元素感到困惑，门捷列夫如何通过不懈努力，将63种元素按原子量排序，并大胆预测未知元素的存在及其性质，最终揭示了元素间的内在联系。视频突出他梦见元素像音符一样排列成和谐乐章的经典场景，强调“秩序”与“规律”的主题。
（二）、提出驱动性问题，引发认知冲突。
教师站在讲台前，语气深沉地说：“同学们，时代的一粒尘，落到科学史上就是一座山。当年门捷列夫面对的是未知的挑战，而今天，我们站在巨人的肩膀上，能否用自己的眼睛重新发现这座‘大山’背后的规律？请大家思考：如果现在没有元素周期表，只给你一堆元素的基本信息，你能否像侦探一样，找出它们隐藏的‘密码’？”
接着，教师展示一张打乱顺序的1-20号元素基本信息卡片（包含元素符号、原子序数、电子层数、最外层电子数、原子半径、常见化合价等），抛出本节课的核心任务：“今天，我们的终极挑战就是——重建元素周期律！我们将化身‘化学侦探’，从纷繁的数据中，寻找元素性质变化的‘蛛丝马迹’，亲手揭开这层神秘的面纱。” 1. 观看视频，感受科学发现的历程。
2. 思考教师提出的驱动性问题。
3. 明确本节课的探究任务。
4. 产生强烈的好奇心和探究欲。
评价任务 参与度：☆☆☆
问题意识：☆☆☆
任务理解：☆☆☆
设计意图 通过历史情境引入，不仅激发学生的学习兴趣，更让学生体会到科学探索的艰辛与伟大。以“重建周期律”作为贯穿始终的主线任务，赋予学习强烈的使命感和挑战性。驱动性问题直击本课核心，制造认知冲突，有效激活学生的思维，为后续的深度探究做好情感和认知铺垫。
合作探究，发现规律
【20分钟】 一、任务一：绘制电子排布图谱，初探“周期”起点。 （一）、发放数据，指导绘图。
教师将预先准备好的1-20号元素“电子排布信息卡”分发给各小组（每组4-5人）。卡片上清晰列出每个元素的原子序数、元素符号、电子层数、各层电子数、最外层电子数。教师在多媒体上同步展示空白坐标系，横轴为原子序数（1-20），纵轴为“最外层电子数”。教师示范如何将钠元素（原子序数11，电子排布2,8,1，最外层1个电子）标在坐标(11,1)上。
指令：“请各小组通力合作，将你们卡片上的所有元素，按照原子序数从小到大的顺序，在坐标纸上准确地标出其‘最外层电子数’的点，并用平滑线连接相邻的点，形成一条折线图。完成后，请派一名代表用实物投影展示你们的成果。”
（二）、组织交流，归纳规律。
待各小组基本完成后，教师邀请两组代表上台展示其折线图。引导全班观察：“大家看，这条折线呈现出怎样的形态？有没有什么特别的规律？” 预设学生回答“像波浪一样起伏”、“每隔一段时间就回到起点”。教师顺势追问：“这个‘一段时间’是多少？” 引导学生发现：从H(1)到He(2)，最外层电子从1增至2；从Li(3)到Ne(10)，从1增至8；从Na(11)到Ar(18)，再次从1增至8。从而得出结论：随着原子序数的递增，元素原子的最外层电子数呈现周期性变化，即每经过一定数目的元素，最外层电子数就重复出现从1递增到8（第一周期到2）的现象。
二、任务二：解读原子半径密码，破解“大小之谜”。 （一）、提供新线索，启动深度探究。
教师肯定第一阶段的发现，并说：“最外层电子数的周期性变化，就像找到了一首乐曲的第一个音符。但这只是开始。元素的另一个重要‘体型’参数——原子半径，又藏着怎样的秘密呢？” 教师在多媒体上展示第二张空白坐标系，横轴仍为原子序数，纵轴改为“原子半径/pm”。同时，向各小组分发第二套“原子半径数据卡”，上面有精确的原子半径数值。
挑战升级：“现在，请你们在新的坐标纸上，绘制原子半径随原子序数变化的曲线图。绘制完成后，请仔细观察曲线的整体走势，并重点讨论：在同一周期内（如第2周期：Li到Ne），原子半径是如何变化的？为什么？在周期交界处（如从Ne到Na），又发生了什么突变？尝试用我们已知的原子结构知识来解释这些现象。”
（二）、巡视指导，促进思维碰撞。
教师深入各小组，倾听讨论。针对学生可能存在的困惑，如“为什么核电荷数增大反而原子半径减小？”进行启发式提问：“想象一下，原子核好比太阳，电子好比行星。当太阳的质量（核电荷数）越来越大，它对行星（电子）的吸引力会怎样？如果电子层数不变，这个引力会让行星轨道发生什么变化？” 帮助学生建立“有效核电荷”和“电子层屏蔽效应”的初步概念，引导他们理解：同一周期，从左到右，虽然电子层数相同，但核电荷数递增，原子核对核外电子的吸引力增强，导致原子半径逐渐减小。而在新周期开始时（如Na），新增了一个电子层，电子离核更远，主导因素变为电子层数增加，因此半径突然增大。 1. 小组合作，根据数据绘制最外层电子数变化图。
2. 观察图形，归纳最外层电子数的周期性规律。
3. 绘制原子半径变化曲线，分析同周期和跨周期的变化趋势。
4. 结合原子结构知识，讨论并解释半径变化的原因。
评价任务 绘图准确：☆☆☆
规律表述：☆☆☆
解释合理：☆☆☆
设计意图 将复杂的规律发现过程分解为两个循序渐进的任务，符合学生的认知规律。通过动手绘图，将抽象数据转化为直观图像，培养学生的“宏微结合”观念和数据处理能力。小组合作模式鼓励交流与协作，促进深度思维碰撞。教师的提问环环相扣，从现象描述到本质解释，不断引导学生运用已有的原子结构知识进行推理，真正实现“做中学”和“思中学”，有效突破教学难点。
构建模型，揭示本质
【10分钟】 一、整合信息，定义周期律。 （一）、串联证据，形成概念。
教师将各小组绘制的优秀图表通过实物投影集中展示。引导学生综合观察：“刚才我们分别研究了最外层电子数和原子半径的变化。现在，请大家把这两张图放在一起看，它们共同说明了什么？” 学生通过对比，能清晰地看到两种性质都呈现出“重复性”的波动。此时，教师正式提出“周期性变化”的概念：“像这样，元素的性质随着原子序数的递增而呈周期性变化的规律，就叫做——元素周期律。”
（二）、拓展视野，深化理解。
教师继续追问：“除了我们研究的这两个，还有哪些性质也遵循这个规律？” 引导学生回忆或推测，如元素的主要化合价。教师快速展示1-20号元素最高正价和最低负价随原子序数变化的表格（如：Na为+1，Mg为+2，Al为+3，Si为+4/-4，P为+5/-3，S为+6/-2，Cl为+7/-1，Ar为0），让学生直观感受化合价同样具有明显的周期性。教师总结道：“无论是原子的‘外壳’（电子排布）、‘身材’（原子半径）还是‘性格’（化合价），都在诉说着同一个故事——结构决定性质，而这种结构性质的周期性重现，正是宇宙间最深刻的和谐之一。”
二、回归历史，致敬科学。 （一）、呼应开头，升华主题。
教师再次播放门捷列夫短片的结尾部分，展示他成功预测“类铝”（镓）和“类硅”（锗）元素性质的史实。教师深情地说：“同学们，今天我们用了45分钟，重走了门捷列夫曾经走过的路。他的伟大之处，不仅在于发现了规律，更在于敢于相信规律，并用规律去预言未知。这需要何等的勇气和智慧！”
1. 对比分析不同性质的变化图。
2. 理解并复述元素周期律的定义。
3. 认识更多遵循周期律的元素性质。
4. 感受科学发现的伟大力量。
评价任务 概念理解：☆☆☆
规律关联：☆☆☆
情感认同：☆☆☆
设计意图 此环节旨在将分散的探究成果进行系统化整合，帮助学生从感性认识上升到理性认识，自主构建“元素周期律”的核心概念。通过补充化合价等证据，强化规律的普适性。最后，再次回归开篇的历史情境，形成教学闭环，不仅巩固了知识，更在学生心中播下了科学精神的种子，实现了知识传授与价值引领的有机统一。
课堂总结，激励展望
【7分钟】 一、结构化回顾。 （一）、梳理知识脉络。
教师引导学生共同完成板书的最后部分，用简洁的语言回顾：“今天我们化身‘化学侦探’，完成了三大任务：第一，我们绘制了最外层电子数的‘心电图’，发现了它的周期性跳动；第二，我们测量了原子半径的‘身高’，破解了它在周期内‘缩水’、新周期‘长高’的秘密；第三，我们整合所有线索，得出了核心结论——元素周期律。这一切的背后，是‘结构决定性质’这一永恒的真理。”
二、激励性升华。 （一）、寄语未来。
教师站在黑板前，目光扫视全班，语气充满期望：“同学们，元素周期律不仅仅是一条化学定律，它更是一种思维方式——提醒我们要在变化中寻找不变，在复杂中发现简单。门捷列夫曾说：‘我之所以看得远，是因为站在巨人们的肩上。’ 而今天，你们已经站上了这座巨人的肩膀。希望你们带着这份探索的热情和理性的思维，去解开更多自然界的密码。下节课，我们将在这张由你们亲手‘破译’的规律图上，绘制出宏伟的元素周期表，去拜访那些活泼的碱金属、沉默的稀有气体……未来的化学世界，等待你们去书写新的篇章！” 1. 跟随教师回顾本节课的主要知识点。
2. 理解“结构决定性质”的核心思想。
3. 感受化学学科的逻辑之美。
4. 激发对后续学习的期待。
评价任务 知识回顾：☆☆☆
思想领悟：☆☆☆
学习动机：☆☆☆
设计意图 采用“结构化总结+激励性升华”相结合的方式。先通过简明扼要的回顾，帮助学生厘清知识框架，强化记忆。再以富有感染力的语言进行情感升华，将本节课的知识学习与科学精神、未来展望紧密相连，点燃学生的学习热情，为下一课时的学习埋下伏笔，使整个教学过程在高潮中结束，余韵悠长。
布置作业，巩固延伸
【3分钟】 一、基础巩固。 （一）、完成书面练习。
教师明确作业要求：“请同学们认真完成以下练习，这是对我们今天侦探工作的最好检验。” 1. 记录作业内容。
2. 明确完成要求。
3. 准备课后完成。
4. 提出疑问。
评价任务 任务明确：☆☆☆
记录完整：☆☆☆
及时提问：☆☆☆
设计意图 确保学生清楚课后任务，为知识的巩固和迁移提供支持。
作业设计
一、数据填空与作图
1. 请填写下表中缺失的最外层电子数和原子半径数据（参考教材附录或课堂资料）：
原子序数3 (Li) 6 (C) 9 (F)11 (Na)16 (S)19 (K)最外层电子数111原子半径 (pm)15277 186227
2. 在坐标纸上，以原子序数为横坐标，以最高正化合价为纵坐标（O、F、Ne除外），绘制1-20号元素最高正化合价的变化曲线图。
二、规律解释
1. 解释为什么钠原子(Na)的半径比氟原子(F)大得多？
2. 为什么镁(Mg)的常见化合价是+2，而铝(Al)是+3？请从原子结构的角度说明。
三、拓展思考
查阅资料，了解门捷列夫是如何预测“类硅”（锗）元素的性质的？他的预测与后来的实际发现相符吗？这体现了科学探究的什么特点？
【答案解析】
一、数据填空与作图
1. 填空答案：C(4), F(7), S(6); F(72), S(104)。
2. 作图要点：曲线应从Li(+1)开始，经Be(+2)、B(+3)、C(+4)、N(+5)升至顶点，然后O、F无最高正价，跳过，从Na(+1)重新开始上升。图形呈明显周期性。
二、规律解释
1. Na和F同属第三周期。Na的原子序数小，核电荷数少，对核外电子吸引力弱；且Na在周期表最左侧，原子半径最大。F原子序数大，核电荷数多，对电子吸引力强，半径小。此外，Na原子有3个电子层，F有2个，电子层数差异是主因。
2. Mg原子最外层有2个电子，易失去达到稳定结构，故显+2价。Al原子最外层有3个电子，易失去3个电子达到稳定结构，故显+3价。化合价主要由最外层电子数决定。
板书设计
《元素周期律》
——化学侦探：破解元素的“周期密码”
[主线] 重建周期律 → 数据分析 → 发现规律 → 揭示本质
一、任务一：最外层电子数 (1→8) ↗↘↗↘
H(1) He(2) Li(1) ... Ne(8) Na(1) ... Ar(8)
（周期性变化）
二、任务二：原子半径 (大→小) ↘↗↘↗
同周期：左 → 右，半径减小（核电荷↑，引力↑）
新周期：半径突增（电子层数↑）
三、核心结论：
元素周期律：元素性质随原子序数递增而呈周期性变化。
根本原因：原子核外电子排布的周期性变化。
思想升华：结构 → 决定 → 性质
教学反思
成功之处
1. 以“重建元素周期律”为主线的故事化设计极大地提升了课堂的趣味性和学生的参与度，学生全程保持高度专注。
2. 采用分步探究、合作绘图的方式，有效化解了抽象概念的理解难度，学生通过亲手操作，对“周期性”有了直观深刻的感受。
3. 将科学史有机融入教学，不仅传授了知识，更渗透了科学精神，课堂结尾的升华引发了学生的共鸣。
不足之处
1. 部分小组在绘制原子半径图时，因数据单位换算或描点不精确导致曲线不够平滑，反映出学生基础操作技能有待加强。
2. 对于“有效核电荷”概念的解释略显仓促，少数学生在解释半径变化原因时仍停留在表面描述。
3. 课堂时间紧张，拓展思考题的交流未能充分展开，可考虑将其作为课后研究性学习课题。

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