2022年高三物理玻尔的原子模型教案.docx

精品_精品资料_资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -18 4玻尔的原子模型新课标要求（一）学问与技能1明白玻尔原子理论的主要内容.2明白能级、能量量子化以及基态、激发态的概念.（二）过程与方法通过玻尔理论的学习,进一步明白氢光谱的产生.（三）情感、态度与价值观培育我们对科学的探究精神,养成独立自主、勇于创新的精神. 教学重点玻尔原子理论的基本假设 教学难点玻尔理论对氢光谱的说明. 教学方法老师启示、引导,同学争论、沟通. 教学用具：投影片,多媒体帮助教学设备 课时支配1 课时教学过程（一）引入新课复习提问：1 粒子散射试验的现象是什么？2原子核式结构学说的内容是什么？3卢瑟福原子核式结构学说与经典电磁理论的冲突电子绕核运动（有加速度）辐射电磁波频率等于绕核运行的频率能量削减、轨道半径削减频率变化电子沿螺旋线轨道落入原子核原子光谱应为连续光谱（ 冲突： 实际上是不连续的亮线）可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 1 页,共 7 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -老师： 为明白决上述冲突,丹麦物理学家玻尔,在 1913 年提出了自己的原子结构假说.（二）进行新课1玻尔的原子理论（ 1）能级（定态）假设：原子只能处于一系列不连续的能量状态中,在这些状态中原子是稳固的,电子虽然绕核运动,但并不向外辐射能量.这些状态叫定态. （本假设是针对原子稳固性提出的） （ 2）跃迁假设：原子从一种定态（设能量为 En）跃迁到另一种定态（设能量为 Em）时,它辐射（或吸取）肯定频率的光子,光子的能量由这两种定态的能量差决可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_定,即hE mE n （ h 为普朗克恒量）可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_（本假设针对线状谱提出）1（ 3）轨道量子化假设： 原子的不同能量状态跟电子沿不同的圆形轨道绕核运动相对应.原子的定态是不连续的,因此电子的可能轨道的分布也是不连续的.（针对原子核式模型提出,是能级假设的补充）2. 玻尔依据经典电磁理论和牛顿力学运算出氢原子的电子的各条可可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_能轨道半径和电子在各条轨道上运动时的能量（包括动能和势能） 公式：轨道半径： rnn 2 r可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_n=1,2,3能量：E1En=1,2,3式中r1、E1、分别代表第一条 （即可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_n21n离核最近的）可能轨道的半径和电子在这条轨道上运动时的能量,rn、 En 分别代表第n 条可能轨道的半径和电子在第n 条轨道上运动时的能量,n 是正整数,叫量子数.3氢原子的能级图从玻尔的基本假设动身,运用经典电磁学和经典力学的理论,可以运算氢原子中电子的可能轨道半径和相应的能量.（ 1）氢原子的大小：氢原子的电子的各条可能轨道的半径r n： rn=n2r 1,r1 代表第一条（离核最近的一条）可能轨道的半径r1=0.53 × 10-10 m例： n= 2,r 2=2.12× 10-10 m（ 2）氢原子的能级：原子在各个定态时的能量值En 称为原子的能级.它对应电子在各条可能轨道上运动时的能量En（包括动能和势能）En=E 1/n2n= 1,2, 3, ···E1 代表电子在第一条可能轨道上运动时的能量E1=-13.6eV留意：运算能量时取离核无限远处的电势能为零,电子带负电, 在正电荷的场中为负值,电子的动能为电势能肯定值的一半,总能量为负值.例： n= 2, E2=-3.4eV ,n= 3,E3=-1.51eV ,n= 4, E4=-0.85eV ,氢原子的能级图如下列图.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 2 页,共 7 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -4玻尔理论对氢光谱的说明（ 1）基态和激发态基态： 在正常状态下,原子处于最低能级,这时电子在离核最近的轨道上运动,这种定态,叫基态.激发态：原子处于较高能级时,电子在离核较远的轨道上运动,这种定态,叫激发态.（2）原子发光：原子从基态向激发态跃迁的过程是吸取能量的过程.原子从较高的激发态向较低的激发态或基态跃迁的过程,是辐射能量的过程,这个能量以光子的形式辐射出去,吸取或辐射的能量恰等于发生跃迁的两能级之差.说明：氢原子中只有一个核外电子,这个电子在某个时刻只能在某个可能轨道上,或者说在某个时间内,由某轨道跃迁到另一轨道可能情形只有一种.可是,通常容器盛有的氢气,总是千千万万个原子在一起,这些原子核外电子跃迁时,就会有各种情形显现了.但是这些跃迁不外乎是能级图中表示出来的那些情形.5夫兰克 赫兹试验 （ 1）试验的历史背景及意义 1911 年,卢瑟福依据粒子散射试验,提出了原子核式结构模型.1913 年,玻尔将普朗克量子假说运用到原子核式结构模型,建立了与经典理论相违反的两个重要概念：原子定态能级和能级跃迁概念.电子在能级之间跃迁时相伴电磁波的吸取和发射,电磁波频率的大小取决于原子所处两定态能级间的能量差.随着英国物理学家埃万斯对光谱的争论,玻尔理论被确立.但是任何重要的物理规律都必需得到至少两种独立的试验方法的验证.随后,在1914 年,德国科学家夫兰克和他的助手赫兹采纳电子与淡薄气体中原子碰撞的方法（与光谱争论相独立） ,简洁而奇妙的直接证明白原子能级的存在,从而为玻尔原子理论供应了有可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 3 页,共 7 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -力的证据.1925 年,由于他二人的杰出奉献,他们获得了当年的诺贝尔物理学奖（1926 年于德国洛丁根补发） .夫兰克 -赫兹试验至今仍是探究原子内部结构的主要手段之一.所以,在近代物理试验中, 仍把它作为传统的经典试验. （ 2）夫兰克 赫兹试验的理论基础依据玻尔的原子理论, 原子只能处于一系列不连续的稳固状态之中, 其中每一种状态相应于肯定的能量值En（ n= 1, 2, 3）,这些能量值称为能级.最低能级所对应的状态称为基态,其它高能级所对应的态称为激发态.当原子从一个稳固状态过渡到另一个稳固状态时就会吸取或辐射肯定频率的电磁波,频可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_率大小打算于原子所处两定态能级间的能量差.hE mE n （ h 为普朗克恒量）本实可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_验 中 是 利 用 一 定 能 量 的 电 子 与 原 子 碰 撞 交 换 能 量 而 实 现 , 并 满 足 能 量 选 择 定 就 ：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_eVE mE n（ V 为激发电位）夫兰克-赫兹试验玻璃容器充以需测量的气体,本试验用可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_的是汞. 电子由阴级K 发出, K 与栅极 G 之间有加速电场,G 与接收极A 之间有减速电场.当电子在KG 空间经过加速、碰撞后,进入KG 空间时,能量足以冲过减速电场,就成为电 流计的电流.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 4 页,共 7 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -（ 3）试验原理：改进的夫兰克-赫兹管的基本结构如下图所示.电子由阴极K 发出,阴极K 和第一栅极G1 之间的加速电压V G1K 及与其次栅极G2 之间的加速电压V G2K 使电子加速. 在板极 A 和其次栅极 G2 之间可设置减速电压V G2A .设汞原子的基态能量为E0,第一激发态的能量为E1,初速为零的电子在电位差为V 的加速电场作用下,获得能量为eV,具有这种能量的电子与汞原子发生碰撞,当电子能量eV<E1-E0 时,电子能量几乎不缺失.假如eV E1-E0=E,就汞原子从电子中取得能量E, 而由基态跃迁到第一激发态,E=eVC.相应的电位差VC 即为汞原子的第一激发电位.在试验中,逐步增加VG2K ,由电流计读出板极电流I A,得到如下图所示的变化曲线.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 5 页,共 7 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -（ 4）试验结论夫兰克 赫兹试验证明白原子被激发到不同的状态时,吸取的能量是不连续的,进而说明原子能量是量子化的.6玻尔理论的局限性玻尔理论虽然把量子理论引入原子领域,提出定态和跃迁概念, 胜利说明白氢原子光谱,但对多电子原子光谱无法说明,由于玻尔理论仍旧以经典理论为基础.如粒子的观念和轨道.量子化条件的引进没有适当的理论说明.7电子在某处单位体积内显现的概率 电子云（课件演示）（三）课堂练习1对玻尔理论的以下说法中,正确选项（ACD）A 继承了卢瑟福的原子模型,但对原子能量和电子轨道引入了量子化假设B对经典电磁理论中关于“做加速运动的电荷要辐射电磁波”的观点表示赞同 C用能量转化与守恒建立了原子发光频率与原子能量变化之间的定量关系D玻尔的两个公式是在他的理论基础上利用经典电磁理论和牛顿力学运算出来的2下面关于玻尔理论的说明中,不正确的说法是（C ）A 原子只能处于一系列不连续的状态中,每个状态都对应肯定的能量B原子中,虽然核外电子不断做加速运动,但只要能量状态不转变,就不会向外辐射能量C原子从一种定态跃迁到另一种定态时,肯定要辐射肯定频率的光子D原子的每一个能量状态都对应一个电子轨道,并且这些轨道是不连续的 3依据玻尔理论,氢原子中,量子数N 越大,就以下说法中正确选项（ACD） A 电子轨道半径越大B 核外电子的速率越大C氢原子能级的能量越大D核外电子的电势能越大 4依据玻尔的原子理论,原子中电子绕核运动的半径（D） A 可以取任意值B 可以在某一范畴内取任意值 C可以取一系列不连续的任意值可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 6 页,共 7 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -D是一系列不连续的特定值5依据玻尔理论,一个氢原子中的电子从一半径为径为 rb 的圆轨道上,已知r a>rb,就在此过程中（C）ra 的圆轨道自发的直接跃迁到一半A 原子要发出一系列频率的光子B原子要吸取一系列频率的光子C原子要发出某一频率的光子D原子要吸取某一频率的光子（四）课堂小结玻尔的原子模型是把卢瑟福的学说和量子理论结合,以原子的稳固性和原子的明线光谱作为试验基础而提出的熟悉玻尔理论的关键是从“不连续” 的观点懂得电子的可能轨道和能量状态玻尔理论对氢光谱的说明是胜利的,但对其他光谱的说明就显现了较大的困难,明显玻尔理论有肯定的局限性.（五）作业：课本 P68 问题与练习.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 7 页,共 7 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载