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(共30张PPT)
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
制作模型并展示科学家探索物质组成与结构的历程
微观粒子与物质的层次关系；认识原子结构的历程；水的组成和结构
任务一：探究构成物质的微观粒子
物质由哪些微观粒子构成？物理、化学学科是如何描述微观粒子的运动特点的呢？不同学科探究思路的区别与联系是什么？
任务二：认识模型在探索物质组成与结构中的作用
不同课程模型的各自特点是什么？你能用简图来描述元素、分子、原子与物质之间的层级关系吗？科学家认识原子结构的历程是什么样的？你能否通过自制的模型，展示不同的原子模型？
任务三：以水为例梳理物质组成与结构的认识思路
科学家从元素角度、分子角度对水的组成进行研究的历程是怎样的？你能否用自制模型展示科学家探究水的组成与结构的过程？
任务主题
基本知识
子任务
子问题
1.查阅资料，了解微观粒子基础研究领域的新技术和新方法
2.查阅资料，了解道尔顿、汤姆孙和卢瑟福等提出的原子模型，以及科学家认识原子结构的历程
3. 查阅资料，了解科学家发现水的组成的历程(包含思路和方法)
通过制作模型和展示科学家的探索历程，进一步认识物质是由微观粒子构成的，进一步体会用元素和分子、原子观点认识物质组成与结构的思路和方法
二氧化碳分子
碳原子
氧原子
碳元素
氧元素
二氧化碳
气体
宏观
微观
二氧化碳是由什么组成和构成的？
历史中科学家是如何把宏观的物质与微观粒子联系起来的呢 让我们一起去探索一下吧！
物质是由哪些微观粒子构成的？
走过花圃会闻到花香
湿衣服晾干
原子、分子、离子等微观粒子
生活中的哪些实例能说明物质是由微观粒子构成的呢？
物理、化学学科分别是如何描述微观粒子的运动特点的呢？
物理
气体扩散实验
液体扩散实验
物理、化学学科分别是如何描述微观粒子的运动特点的呢？
扩散现象和大量事实表明：一切物质的分子都在不停地做无规则运动，这种无规则运动叫作分子的热运动。
物理
固体扩散实验
扩散现象表明分子在不停地运动，既然分子在运动，那么通常固体和液体中分子为什么不会飞散开，而总是聚合在一起，保持一定的体积呢？
分子之间存在引力和斥力
分子之间既有引力又有斥力。当固体被压缩时，分子间的距离变小，作用力表现为斥力；当固体被拉伸时，分子间的距离变大，作用力表现为引力。固体分子间的距离小，不容易被压缩和拉伸，具有一定的体积和形状。
复习回顾
化学
品红溶液在静置的水中会扩散
浓氨水使另一个烧杯中的酚酞溶液变红
微观粒子(如分子)总是在不断运动着
气体可压缩储存于钢瓶中，这是因为分子之间有间隔，在受压的情况下分子间的间隔减小，加压、降温可以使气体液化。相同质量的同种物质在固态、液态和气态时的体积不同，表明其分子间的间隔不同。
由分子构成的物质在发生物理变化时，分子本身没有发生变化。例如，当品红溶于水时，品红分子和水分子都没有变成其他分子，
它们的化学性质也各自保持不变。
小组讨论：不同学科探究思路和方法的区别和联系是什么？
物理探究通过对物体的形态、颜色、位置等发生的变化进行验证；
化学探究通过物质的种类改变做为线索进行探究，
即物理和化学研究线索来源不同，物理学更关注微观粒子的运动规律和相互作用，而化学更关注微观粒子的组成、结构和性质
物理和化学的研究都用到了实验方法，都是通过可以直接感知的现象，推测无法直接感知的事物
区别：
联系：
　　探究微观粒子需要观念、知识和方法的继承与创新，离不开科学仪器和实验技术的改进和突破。
微观粒子基础研究领域的新技术和新方法
视频：超快阿秒激光脉冲
时长：56秒
化学、物理和生物学等课程中有多种模型体现了物质的组成与结构。这些模型有哪些不同的学科特点呢？
化学
二氧化碳分子
水分子
氧分子
分子模型
铜原子
原子模型
能够将抽象的化学物质性质和功能与其具象的结构特征相联系
物理
氢原子和氦原子的结构
原子结构模型
注重微观粒子的特性，如原子结构模型研究原子核与电子的电荷、质量分布及运动规律
生物
细胞壁
细胞膜
细胞核
细胞质
液 泡
线粒体
叶绿体
植物细胞模型
动物细胞模型
细胞核
细胞质
细胞膜
线粒体
主要围绕生命现象和生命活动构建，全面、多角度、分层次地认识生物的各部分细微结构
你能用简图来描述元素、分子、原子(包括原子核、核外电子等)与物质之间的层级关系吗？
物质
分子
元素
组成
离子
分成
构成
得失电子
构成
构成
构成
原子
原子核
核外电子
质子
中子
1808年，道尔顿提出了原子论。“原子”可被认为是原子的“实心球模型”
1911年，卢瑟福用α粒子攻击金箔，他推测原子中带正电荷部分的体积很小，但几乎占有全部质量，电子在原子核外运动
19世纪末，汤姆孙发现了电子。他认为正电荷均匀分布在整个原子内，带负电荷的电子镶嵌其中
枣糕模型
1913年，玻尔提出核外电子是在某些特定的轨道上运动的，提出玻尔原子模型
实心球模型
核式结构模型
科学家认识原子结构的历程是什么样的？
科学家探索原子结构的脚步一直没有停下，后来人们对于目前的模型不断完善、修正，使模型更接近于事物的本质，事实上，目前的原子模型比玻尔模型又有了很大的改进。
原子模型演变过程中科学探究的思路
基于实验建构模型
新实验现象
产生
模型解释产生冲突
提出假设
依据证据进行推理
得出
结论
建构
新模型
动手实践：
用橡皮泥、绿豆、小米等材料制作下面三种原子结构模型
道尔顿
实心球模型
汤姆孙
枣糕模型
卢瑟福
核式结构模型
18世纪末，普里斯特利把“易燃空气(氢气)”和空气混合后盛在干燥、洁净的玻璃瓶中，当用电火花点火时，发出震耳的爆鸣声，且玻璃瓶内壁出现了液滴。
卡文迪什用纯氧代替空气进行上述实验，确认所得液滴是水，并确认大约2份体积的“易燃空气”
科学家从元素角度对水的组成进行研究的历程是怎
样的？
尝试写出反应表达式：
氢气 + 氧气 → 水
卡文迪什
普里斯特利
1782年，拉瓦锡将水蒸气通过一根烧红的铁制枪管，得到“易燃空气”和一种固体物质。并将“易燃空气”命名为氢。
尝试写出反应表达式：
水 + 铁 → 固态物质 + 氢气
(氢 + 氧) (铁 + 氧)
1800年，尼科尔森和卡里斯特尔利用伏打电堆(又名伏打电池)进行了水的分解实验，将水分解为两种气体——氢气与氧气。
尝试写出反应表达式：
水 → 氢气 + 氧气
拉瓦锡实验： 水 + 铁 → 固态物质 + 氢气
(氢+氧) (铁+氧)
普里斯特利、卡文迪什实验：氢气 + 氧气 → 水
尼克尔森和卡里斯特尔电解水实验：水 → 氢气 + 氧气
水是由氢、氧元素组成
(分解反应)
(化合反应)
1. 上述实验得出水是由氢、氧元素组成的理论依据是什么
化学反应前后元素种类不变
2. 通过上述实验总结探究物质组成的思路
物质1
物质2
物质3
+ + ……
分解
化合
未知化合物
已知单质(或化合物)
小组讨论：
道尔顿 建立原子学说
认为物质是由原子构成的，并且原子在化学变化中不可分，氢气和氧气结合生
成水的微观过程是：
+
→
氢原子
氧原子
水原子
科学家从分子角度对水的组成进行研究的历程是怎样的？
盖 - 吕萨克 提出气体化合体积定律
通过实验发现2体积氢气和1体积氧气反应生成2体积水蒸气，推测：
+
→
氢原子
氧原子
水原子
(水属于复杂原子)
阿伏加德罗 提出分子学说
认为物质是由分子构成的，分子由原子构成，提出“相同条件下，相同体积气体含有相同数目分子”，推测：
+
→
氢分子
氧分子
水分子
19世纪60年代，分子学说被广泛接受后，水的化学式逐渐被同意确定为H2O
三位科学家对“氢气和氧气反应"实验做出了不同解释，你更赞成哪位科学家的说法？为什么？分享你的看法。
1.用纸板、橡皮泥等材料制作有关原子和分子的模型
动手实践：
2.拼接模型展示历史上科学家对氢气与氧气反应生成水的典型观点
①用2个水分子模型展示
②用4个水分子模型展示
1.展示上述活动中的一些典型案例，与同学交流。
2.总结本次活动在知识、方法和观念等方面的收获。拟订一个主题，以报告、论文或图画等形式表达自己的认识和体会，并与同学交流。
1. 自从道尔顿创立原子学说以后，科学家们提出了多种原子结构模型，下图即为其中的一种。有关说法不正确的是( )
A. 质子所带正电荷数等于电子所带负电荷数
B. 所有原子的原子核都是由质子和中子构成的
C. 原子的质量主要集中在原子核上
D. 改成结合模型可知电子在四周绕着原子核运动
B
如氢原子的原子核中只有1个质子，没有中子
2. 小组同学学习完物质的组成与结构后，进行如下项目式学习。
(1)了解并制作原子模型：小组同学查阅资料后制作了如下原子结构模型。
①道尔顿提出了原子的“实心球模型”，以上模型中属于道尔顿原子模型的是____(填字母)。
A
A B C
汤姆孙
枣糕模型
卢瑟福核式结构模型
②汤姆孙发现了原子内有带负电荷的_____，而原子是电中性的。他提出了一个原子模型：原子是一个球体，正电荷分布在整个球体内，_____像面包上的葡萄干镶嵌其中。
(2)制作分子模型：小组同学在老师指导下制作了氢气和氧气的分子模型，将它们拆解后重新组成了水的分子模型。通过该实验能够得出的结论是_______________________________________________。
电子
每个水分子由1个氧原子和2个氢原子构成(合理即可)
电子

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