電子云及其能量教學設計

浦東教育發(fā)展研究院鄭胤飛1．學習、了解電子云的意義，了解如何用統(tǒng)計的方法描述物體的運動狀況。2．通過比喻的方法、深入淺出的方法和文化的力量達到學習目標。3．能量最低原理是自然科學普遍遵循的原理。一．“軌跡”與“機會”描述物體的運動狀況最常見的一種方式是“軌跡”。比如2009年7月22日在上海施“定點清除”，說明導彈的運動軌跡是在掌控之中的。很多物體的運動卻無法用軌跡來描述。比如一位住宿生，周一至周五都在校，母親能在去食堂的路上，還可能正在踢球，下一秒他在哪個點上連他自己都不知道。在不可能也沒必要知道軌跡的前提下，有人對學生的運動狀況設計出另一種描述方式。在學生鞋底安一個“踩地感應器”，將他所有(數(shù)以萬計)的腳印(及停留時間)在電腦上記錄并累積顯示，結果描出一張“在校腳印密度圖”。校門)。2.這張密度圖有特定的形狀，比如某位男生的圖和某位女生的圖就不一樣；高二學生進生物實驗室，高一不進，密度圖形狀就有區(qū)別。3.最重要的。這張密度圖各處的的疏密程度差別很大，比如教室里的密度特別大，實驗室里的密度小一些，運動場上的的密度則有的人很密，有的人很疏。是更有效的)滿足：通過孩子在學校各處出現(xiàn)的“機會”了解孩子的生活學習狀況。腳印在教室出現(xiàn)的機會占50%，說明沒曠課；在運動場出現(xiàn)的機會占15%，說明愛運動；在實驗室出現(xiàn)的機會占15%，說明該校重視學生實驗。統(tǒng)計物體在空間某處出現(xiàn)的“機會”。二．火星與火團黑夜中點燃一炷香，看到的是一顆火星。盡力晃動那炷香，看到的可能是一個火圈甚至火團(手勁不夠改用馬達)。注意那個火團只是一顆火星，是“目不暇接”產(chǎn)生的一種錯火團內部有疏密之分?；鹈芴幷f明什么？那顆火星出現(xiàn)的機會高。疏處則火星出現(xiàn)1.火團有大小之分。力大者甩出的火團大?；饒F越大，能量越高。2.火團形狀各異。有的球形，有的橢球形。節(jié)日里要讓那個火團出點花樣，手勁怕是不夠，非用馬達不可?；饒F越大，出花樣的可能性越高?；饒F形狀越復雜，能量越高。3.火團有“伸展方向”。比如橢球形，兩頭可能指向南北，也可能指向東西或天地。同等大小的橢球形，南北向與東西向跟手勁高低應該沒有關系。三．電子云1911年盧瑟福提出原子結構的行星模型，認為電子繞核運行就象地球繞太陽。十多年以后這種模型就被證明并不真實。其一，速度極高，接近光速。換句話說，不接近任何宏觀物體。有人算出電子的核北京又回上海了。速度不高可不行，異電相吸，掉核里去了。23分24秒電子在哪里？說它在北京，沒錯，說它在上海，也沒錯。顯然，軌跡在這里又遇到了不可能兼沒必要。于是應用另一種重要的運動狀況描述方式：統(tǒng)計電子在原子核外空間某處出現(xiàn)的機不容置疑。那是目不暇接造成的一種視覺形象，這種形象與統(tǒng)計的方法是配套的。那就是53團互相獨立又互相浸潤的電子云。從一團電子云內部觀察，電子云疏密有致。密處說明那個電子出現(xiàn)的機會高，疏處1.電子云最密區(qū)域有大小之分。某團電子云較大，即該電子離核的平均距離較大，擺脫核電荷束縛的能量較高。2.電子云形狀各異。有的球形，有的花瓣形。電子云越大，出花樣的可能性越高。形狀越復雜，能量越高。3.電子云有“伸展方向”。比如紡錘形，兩頭可能南北伸展，也可能東西伸展或上雜，伸展方向越多。大小和形狀確定后，伸展方向與電子云的能量基本沒有關系。四．造房子——給電子預留空間電子的活動區(qū)域是互相浸潤的，均以原子核為對稱中心。1.先分層。原子核外電子的空間是“云”，不是軌跡，怎么分層？依據(jù)是電子云的大小，即該電子離核的平均距離，即其擺脫核電荷束縛的能量高低。平均距離大的，能量高的，其空間算外層，反之算內層。由內而外，分別稱第一電子層、第二電子層……，或標號K、L、M、N……電子層。碘原子的結構被示意為+532818187，說明53個電子被分為5個電子層，各層電子數(shù)分別為2、8、18、18、7個。2.同層內再分亞層。依據(jù)是電子云的形狀及其能量。同層內同種形狀的電子云被歸為同一亞層。形狀越復雜，能量越高。目前已被精確描述的電子云形狀以s、p、d、f等符3.電子亞層可再細分為“軌道”。依據(jù)是電子云的伸展方向。電子云形狀越復雜，以上前兩條確定了電子的能量，三條則確定了電子所處的空間。仍襲用盧瑟福、玻爾等前輩的措辭——軌道，其實是“空間”。將每一層的軌道數(shù)加和，恰巧等于n2。給眾多電子預留的空間(軌道)Ks12Lsp8MNOspdf…………Pspdf…………Qspdf…………五．住房分配I原子核外有53個電子，如何“入住”？該有個分配方案。該方案的最高準則是什么？能量最低原理。能量最低原理是自然科學普遍遵循的原理。三層的電子數(shù)最高為18。量最低)。并非四年級所有學生的能量都比三年級的高。并非外層電子能量一定比內層的高，