第三節(jié)玻爾的原子模型能級(jí)

1、第三節(jié) 玻爾的原子模型 能級(jí)作者：未知來源：中央電教館時(shí)間：2006-4-5 10:03:01閱讀：nyq字號(hào)：小|大教學(xué)設(shè)計(jì)示例（一）玻爾的原子模型能級(jí)教學(xué)目標(biāo)1、知道玻爾理論，并能用以對(duì)氫原子進(jìn)行解釋、計(jì)算2、初步建立量子化模型，了解現(xiàn)代物理思想3、加強(qiáng)自學(xué)能力培養(yǎng)，進(jìn)行科學(xué)思想教育教學(xué)重點(diǎn)玻爾理論對(duì)氫原子的解釋教學(xué)難點(diǎn)玻爾理論及量子化模型建立教學(xué)方法教師講解、學(xué)生自學(xué)、計(jì)算機(jī)模擬教學(xué)設(shè)想初步建立量子化模型，了解現(xiàn)代物理思想，使學(xué)生在掌握知識(shí)的同時(shí)，進(jìn)行自學(xué)能力培養(yǎng)和近代科學(xué)思想教育教具投影儀、計(jì)算機(jī)、掛圖教學(xué)過程一、玻爾的原子模型1、模型建立背景（盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)遇到障礙）2、三點(diǎn)假設(shè)a

2、.定態(tài)假設(shè)：原子只能處于一系列不連續(xù)能量狀態(tài)，在這些狀態(tài)時(shí)原子穩(wěn)定，不輻射能量b.躍遷假設(shè)：原子從一個(gè)定態(tài)躍遷到另一個(gè)定態(tài)，吸收或放出光子能量由兩定態(tài)能量差決定c.軌道量子化假設(shè)：原子不同能量狀態(tài)與電子不同的繞核圓形軌道相對(duì)應(yīng),軌道不連續(xù)。二、玻爾的氫原子模型1、氫原子半徑及能量關(guān)系,n=0 , 1, 2 , 3 ；2、能級(jí)概念（基態(tài)、激發(fā)態(tài)）三、原子的發(fā)光機(jī)制1原子發(fā)光原因2光子能量計(jì)算一般層次的學(xué)生：例題：計(jì)算氫原子各能級(jí)間的能量差，找出相臨能級(jí)間能量差最大的兩個(gè)能級(jí)。解：略層次較好的學(xué)生：例題：已知?dú)湓踊鶓B(tài)具有能量-13.6eV .有一群氫原子處于量子數(shù)n=3的激發(fā)態(tài)，請(qǐng)畫出能級(jí)圖，在

3、圖上用箭頭標(biāo)明這些原子可能發(fā)出的幾種頻率的光，并計(jì)算出其中最短波長(zhǎng)。解：電子從第三軌道躍遷到第一軌道輻射光子波長(zhǎng)最短m(詳細(xì)過程見投影片)四、玻爾理論的成功與局限成功地引入量子理論，但又沒有完全擺脫經(jīng)典理論課后小結(jié)復(fù)述玻爾理論要點(diǎn)，鞏固課堂所學(xué)作業(yè)板書設(shè)計(jì)：返回教學(xué)設(shè)計(jì)示例（二）玻爾的原子模型、能級(jí)一、教學(xué)目標(biāo)1了解玻爾的三條假設(shè)2通過公式和使學(xué)生了解原子能級(jí)、軌道半徑和量子數(shù)的關(guān)系3了解玻爾理論的重要意義二、重點(diǎn)、難點(diǎn)分析1玻爾理論是本節(jié)課的重點(diǎn)內(nèi)容，通過學(xué)習(xí)玻爾的三條假設(shè)使學(xué)生了解玻爾把原子結(jié)構(gòu)的理論向前推進(jìn)了一步2電子在可能的軌道上的能量是指電子總的能量，即動(dòng)能和電勢(shì)能的和，這點(diǎn)學(xué)生容易

4、產(chǎn)生誤解；對(duì)原子發(fā)光現(xiàn)象的解釋也是學(xué)生學(xué)習(xí)的難點(diǎn)三、主要教學(xué)過程（一）新課引入前一節(jié)提到盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)學(xué)說跟經(jīng)典的電磁理論產(chǎn)生了矛盾，這說明了經(jīng)典的電磁理論不適用于原子結(jié)構(gòu)，那么怎么解釋原子是穩(wěn)定的？又怎么解釋原子發(fā)光的光譜不是連續(xù)光譜呢？（二）教學(xué)過程設(shè)計(jì)1玻爾的原子模型（1）原子的穩(wěn)定性經(jīng)典的電磁理論認(rèn)為電子繞原子核旋轉(zhuǎn)，由于電子輻射能量，因此隨著它的能量減少，電子運(yùn)行的軌道半徑也減小，最終要落入原子核中玻爾在1913年結(jié)合普朗克的量子理論針對(duì)這一問題提出新的觀點(diǎn)玻爾假設(shè)一：原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中，在這些狀態(tài)中原子是穩(wěn)定的，電子雖然繞核運(yùn)動(dòng)，但并不向外輻射能量這些狀態(tài)叫

5、做定態(tài)說明：這一說法和事實(shí)是符合得很好的，電子并沒有被庫侖力吸引到核上，就像行星繞著太陽運(yùn)動(dòng)一樣這里所說的定態(tài)是指原子可能的一種能量狀態(tài)，有某一數(shù)值的能量，這些能量包含了電子的動(dòng)能和電勢(shì)能的總和（2）原子發(fā)光的光譜經(jīng)典的電磁理論認(rèn)為電子繞核運(yùn)行的軌道不斷的變化，它向外輻射電磁波的頻率應(yīng)該等于繞核旋轉(zhuǎn)的頻率因此原子輻射一切頻率的電磁波，大量原子的發(fā)光光譜應(yīng)該是連續(xù)光譜玻爾針對(duì)這一問題提出新的觀點(diǎn)玻爾假設(shè)二：原子從一種定態(tài)（）躍遷到另一種定態(tài)（）時(shí)，它輻射（或吸收）一定頻率的光子，光子的能量由這兩種定態(tài)的能量差決定，即：說明：這一說法也和事實(shí)符合得很好，原子發(fā)光的光譜是由一些不連續(xù)的亮線組成的明線

6、光譜（3）原子能量狀態(tài)和電子軌道玻爾假設(shè)三：原子的不同能量狀態(tài)跟電子沿不同的圓形軌道繞核運(yùn)動(dòng)相對(duì)應(yīng)原子的定態(tài)是不連續(xù)的，因此電子的可能軌道的分布也是不連續(xù)的2氫原子的軌道半徑和能量玻爾從上述假設(shè)出發(fā)，利用庫侖定律和牛頓運(yùn)動(dòng)定律，計(jì)算出了氫的電子可能的軌道半徑和對(duì)應(yīng)的能量根據(jù)計(jì)算結(jié)果概括為公式：，說明公式中、和、的意義，并說明是正整數(shù)，叫做量子數(shù)，m，eV時(shí)，相應(yīng)的能量為：eV、eV、eV3氫原子的能級(jí)氫原子的各種定態(tài)時(shí)的能量值叫做能極，根據(jù)以上的計(jì)算，可畫出示意的能級(jí)圖原子最低能級(jí)所對(duì)應(yīng)的狀態(tài)叫做基態(tài)，比基態(tài)能量高的狀態(tài)叫激發(fā)態(tài)原子從基態(tài)向激發(fā)態(tài)躍遷，電子克服庫侖引力做功增大電勢(shì)能，原子的能量

7、增加要吸收能量原子也可以從激發(fā)態(tài)向基態(tài)躍遷，電子所受庫侖力做正功減小電勢(shì)能，原子的能量減少要輻射出能量，這一能量以光子的形式放出明確：原子的能量增加是因?yàn)殡娮釉黾拥碾妱?shì)能大于電子減少的動(dòng)能；反之原子的能量減少是因?yàn)殡娮訙p少的電勢(shì)能大于電子增加的動(dòng)能原子無論吸收能量還是輻射能量，這個(gè)能量不是任意的，而是等于原子發(fā)生躍遷的兩個(gè)能級(jí)間的能量差明確：一個(gè)原子可以有許多不同的能量狀態(tài)和相應(yīng)的能級(jí)，但在某一時(shí)刻，一個(gè)原子不可能既處于這一狀態(tài)也處于那一狀態(tài)如果有大量的原子，它們之中有的處于這一狀態(tài)，有的處于那一狀態(tài)氫光譜的觀測(cè)就說明了這一事實(shí)，它的光譜線不是一個(gè)氫原子發(fā)出的，而是不同的氫原子從不同的能級(jí)躍遷

8、到另一些不同能級(jí)的結(jié)果例1：氫原子的基態(tài)能量為，電子軌道半徑為，電子質(zhì)量為，電量大小為氫原子中電子在的定態(tài)軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)的速率為，氫原子從的定態(tài)躍遷到的基態(tài)過程中輻射光子的波長(zhǎng)為，則以下結(jié)果正確的是ABC電子的電勢(shì)能和動(dòng)能都要減小D電子的電勢(shì)能減小，電子的動(dòng)能增大分析：玻爾理論雖然解決了一些經(jīng)典電磁學(xué)說遇到的困難，但在玻爾的原子模型中仍然認(rèn)為原子中有一很小的原子核，電子在核外繞核做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，電子受到的庫侖力作向心力，根據(jù)玻爾理論即即以，因此A正確由于：，且，即：，所以：，因此B正確.氫原子從躍遷到，電子受到的庫侖力做正功，電勢(shì)能減小；由可知電子動(dòng)能，即軌道半徑越小，動(dòng)能越大，所以D正確，C錯(cuò)誤例2：有大量的氫原子，吸收某種頻率的光子后從基態(tài)躍遷到的激發(fā)態(tài)，已知?dú)湓犹幱诨鶓B(tài)時(shí)的能量為，則吸收光子的頻率_，當(dāng)這些處于激發(fā)態(tài)的氫原子向低能態(tài)躍遷發(fā)光時(shí)，可發(fā)出_條譜線，輻射光子的能量為_分析：根據(jù)玻爾的第二條假設(shè)，當(dāng)原子從基態(tài)躍遷到的激發(fā)態(tài)時(shí)，吸收光子的能量：，而，所以吸收光子的頻率：當(dāng)原子從n=3的激發(fā)態(tài)向低能態(tài)躍遷時(shí)，由于是大量的原子，可能的躍遷有多種，如從到，從到，再從到，因此應(yīng)該發(fā)出三條譜線，三種光子的能量分別