玻尔的原子模型教案

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1、第4节玻尔的原子模型2014年5月9日星期五主讲：方树君教学内容高二物理选修3-5第十八章第四节《玻尔的原子模型》三维目标1．知识与技能（1）了解玻尔原子结构假说的主要内容。知道轨道量子化、能级、能量量子化以及基态、激发态的概念；知道原子跃迁的频率条件。（2）了解玻尔理论对氢光谱的解释。（3）了解玻尔模型的局限性。2．过程与方法学生通过对玻尔理论的学习，探索经典物理学无法解释的两个问题的答案。3．情感、态度与价值观培养学生对科学的探究精神，让学生养成敢于提出问题，勇于探索答案的科学习惯。教学重点

2、玻尔的原子结构假说的两个内容：（1）轨道量子化与定态；（2）频率条件。教学难点1．原子的能量包括哪些；原子能量、动能、势能的变化。2．玻尔理论对氢光谱的解释。教学方法教师引导、讲解，学生讨论、交流。教学过程一、引入汤姆孙发现电子：原子是可分割的―→汤姆孙的“西瓜模型”或“枣糕模型”―→卢瑟福α粒子散射实验：否定了汤姆孙的原子模型―→提出原子核式结构模型―→经典物理学无法解释：①原子的稳定结构；②原子光谱的分立特征。二、玻尔原子结构假说的内容1．轨道量子化与定态（1）电子的轨道是量子化的，必须满足

3、：（n=1，2，3……）电子在这些轨道上绕核转动是稳定的，不产生电磁辐射，所以原子是稳定的。电子的轨道半径只可能取某些分立的数值。如氢原子：r1=0.053nm，r2=0.212nm，r3=0.477nm……4轨道半径不可能介于这些数值中间的某个值。请举例说明物体的位置可以是不连续的？①人在楼梯走动时脚停留的位置；②棋盘上棋子的摆放位置。电子绕核运动轨道与卫星的运动轨道是不一样的。卫星绕地球转动的轨道半径可按需要去任意值，轨道半径是连续的。（2）定态在不同轨道上运动，原子的状态是不同的，原子有不

4、同的能量。轨道是量子化的，原子的能量也是量子化的，满足：（n=1，2，3……）问题：原子的能量包括哪些？①电子绕核运动的动能；②电子——原子核这个系统具有的势能。能级：这些量子化的能量值叫做能级。定态：原子中这些具有确定能量的稳定状态，称为定态。基态：能级最低的状态叫做基态。激发态：其他的状态叫做激发态。以氢原子为例，基态：：E1=-13.6eV代表电子在最靠近原子核的轨道上运动时整个原子的能量，此时原子是最稳定的。问题：原子的能量为什么是负值？激发态：n=2，E2=-3.4eV；n=3，E3=

5、-1.51eV；n=4，E4=-0.85eV；……此时原子比较不稳定。综上：轨道量子化与定态，解释了为什么原子是稳定的。氢原子能级图2．频率条件问题：电子在定态轨道上运动，不会发生电磁辐射，为什么我们会观察到原子光谱？（1）跃迁：原子由一个能量态变为另一个能量态，称为跃迁。①高―→低：放出光子（自发的）②吸收光子：低―→高4问题：为何用“跃”字？（2）跃迁的频率条件：（m>n）原子从基态向激发态跃迁的过程是吸收能量的过程。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。吸收或

6、辐射光子的能量恰等于发生跃迁的两能级之差。综上：跃迁的频率条件，解释了原子光谱的分立特征。三、玻尔理论对氢光谱的解释1．根据玻尔理论推导出巴尔末公式，从理论上算出里德伯常量R的值。2．玻尔理论很好解释甚至预言氢原子的其他谱线。三、玻尔模型的局限性1．保留了经典粒子的观念，仍然把电子的运动看做经典力学描述下的轨道运动。2．对稍微复杂一点的原子如氦原子，就无法解释他的光谱现象。电子云：某时刻电子在某点附近单位体积内出现的概率。甲图为n=1，乙图为n=2的几个可能状态中的一个。4四、课堂练习1、根据玻

7、尔的原子理论，原子中电子绕核运动的半径（）A、可以取任意值B、可以在某一范围内取任意值C、可以取一系列不连续的任意值D、是一系列不连续的特定值2（双）、根据玻尔理论，氢原子辐射出一个光子后，下列判断正确的是（）A、氢原子的能级减小B、电子绕核运动的轨道半径增大C、电子的动能减小 D、氢原子的势能减小3（双）、氢原子能级图如图所示，一群氢原子处于量子数为n=4的激发态，当它们自发地跃迁到较低能级时（）A．辐射光子的能量可能是连续的B．最多辐射出3种不同频率的光子C．最多辐射出6种不同频率的光子D．

8、由n=4跃迁到n=1时发出光子的波长最短4（双）、对处于基态氢原子，下列说法正确的是（      ） A、它能吸收10eV的光子B、它能吸收14eV的光子C、它能吸收11eV的光子D、它能吸收具有11eV动能的电子的部分动能五、布置作业附：板书设计第4节玻尔的原子模型一、原子结构假说1．轨道量子化与定态2．频率条件二、对氢光谱的解释三、局限性4