高中物理第十八章原子结构导学案新人教版选修3_5

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1、第十八章原子结构一、对α粒子散射实验及核式结构模型的理解1．实验结果：α粒子穿过金箔后，绝大多数α粒子仍沿原来的方向前进；少数α粒子有较大的偏转；极少数α粒子的偏转角度超过90°，有的甚至被弹回，偏转角达到180°.2．核式结构学说：在原子的中心有一个很小的原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核内，电子绕核运转．3．原子核的组成与尺度(1)原子核的组成：由质子和中子组成，原子核的电荷数等于原子核中的质子数．(2)原子核的大小：实验确定的原子核半径的数量级为10－15m，而原子的半径的数量级是10－10m．因而原

2、子内部十分“空旷”．例1　关于α粒子散射实验现象的分析，下列说法正确的是(　　)A．绝大多数α粒子沿原方向运动，说明正电荷在原子内均匀分布，使α粒子受力平衡的结果B．绝大多数α粒子沿原方向运动，说明这些α粒子未受到明显的力的作用，说明原子内大部分空间是空的C．极少数α粒子发生大角度偏转，说明原子内质量和电荷量比α粒子大得多的粒子在原子内分布空间很小D．极少数α粒子发生大角度偏转，说明原子内的电子对α粒子的吸引力很大解析　在α粒子散射实验中，绝大多数α粒子沿原方向运动，说明这些α粒子未受到原子核明显的力的作用，也说明原子核相对

3、原子来讲很小，原子内大部分空间是空的，故A错，B对；极少数α粒子发生大角度偏转，说明会受到原子核明显的力的作用的空间在原子内很小，α粒子偏转而原子核未动，说明原子核的质量和电荷量远大于α粒子的质量和电荷量，电子的质量远小于α粒子的质量，α粒子打在电子上，不会有明显偏转，故C对，D错．答案　BC二、对玻尔原子模型及原子能级跃迁的理解1．玻尔原子模型(1)原子只能处于一系列能量不连续的状态中，具有确定能量的稳定状态叫做定态，能量最低的状态叫基态，其他的状态叫做激发态．(2)频率条件当电子从能量较高的定态轨道(Em)跃迁到能量较低

4、的定态轨道(En)时会放出能量为hν的光子，则：hν＝Em－En.反之，当电子吸收光子时会从较低的能量态跃迁到较高的能量态，吸收的光子能量同样由频率条件决定．(3)原子的不同能量状态对应电子的不同运行轨道．2．氢原子能级跃迁(1)氢原子的能级原子各能级的关系为：En＝(n为量子数，n＝1,2，3，…)对于氢原子而言，基态能级：E1＝－13.6eV.(2)氢原子的能级图氢原子的能级图如图1所示．图1例2　已知氢原子基态的电子轨道半径为r1＝0.528×10－10m，量子数为n的能级为En＝eV.(1)求电子在基态轨道上运动的动

5、能；(2)有一群氢原子处于量子数n＝3的激发态，画一张能级图，在图上用箭头标明这些氢原子能发出的光谱线．(3)计算这几种光谱线中最短的波长．(静电力常量k＝9×109N·m2/C2，电子电荷量e＝1.6×10－19C，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，真空中光速c＝3×108m/s)解析　(1)核外电子绕核做匀速圆周运动，库仑引力提供向心力，则＝，又知Ek＝mv2，故电子在基态轨道上运动的动能为：Ek＝＝J≈2.18×10－18J≈13.6eV.(2)当n＝1时，能级为E1＝eV＝－13.6eV.当n＝2时，能级为E

6、2＝eV＝－3.4eV.当n＝3时，能级为E3＝eV≈－1.51eV.能发出的光谱线分别为3→2、2→1、3→1共3种，能级图如图所示(3)由E3向E1跃迁时发出的光子频率最大，波长最短．hν＝E3－E1，又知ν＝，则有λ＝＝m≈1.03×10－7m.答案　见解析三、原子的能级跃迁与电离1．能级跃迁包括辐射跃迁和吸收跃迁，可表示如下：高能级Em低能级En.2．当光子能量大于或等于13.6eV时，也可以被处于基态的氢原子吸收，使氢原子电离；当处于基态的氢原子吸收的光子能量大于13.6eV时，氢原子电离后，电子具有一定的初动能．

7、3．原子还可吸收外来实物粒子(例如自由电子)的能量而被激发．由于实物粒子的动能可全部或部分被原子吸收，所以只要入射粒子的能量大于或等于两能级的能量差(E＝Em－En)，均可使原子发生能级跃迁．例3　如图2所示，A、B、C分别表示三种不同能级跃迁时放出的光子．由图可以判定(　　)图2A．用波长为600nm的X射线照射，可以使稳定的氢原子电离B．用能量是10.2eV的光子可以激发处于基态的氢原子C．用能量是2.5eV的光子入射，可以使基态的氢原子激发D用能量是11.0eV的外来电子，可以使处于基态的氢原子激发解析　“稳定的氢原子

8、”指处于基态的氢原子，要使其电离，光子的能量必须大于或等于13.6eV，而波长为600nm的X射线的能量为E＝h＝6.63×10－34×eV≈2.07eV<13.6eV，A错误．因ΔE＝E2－E1＝(－3.4)eV－(－13.6)eV＝10.2eV，故10.2eV的光子可以使氢原子从基态跃