第19章第01節(jié)原子模型教案01 人教版

1、課題：原子模型 目標1. 了解原子的核式結(jié)構(gòu)2. 了解原子學說的發(fā)展歷史，認識粒子散射實驗的重大意義3. 了解玻爾理論的三條假設(shè)4. 通過公式，使學生了解原子能級、軌道半徑和量子數(shù)n的關(guān)系重點通過對盧瑟福粒子散射實驗的分析闡述原子的核式結(jié)構(gòu)模型；從原子具有穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的事實出發(fā)，建立玻爾的能級理論。難點1、盧瑟福原子模型如何與經(jīng)典物理矛盾？由電磁波理論知：振蕩生振蕩，能量傳出來，跑掉了。勻速圓周運動可分解為互相垂直的兩個簡諧運動，即振蕩。2、原子的能量是指核外電子繞核運動的動能和勢能總和，為什么不說成“電子能量”呢？因為勢能屬于原子核和核外電子所共有。對氫原子，據(jù)庫侖力提供向心力，得Ek=，選無窮

2、遠為勢能零點，電子在半徑為r軌道上運動時的勢能EP=?？偰?，3、原子發(fā)光（吸收光）原子從基態(tài)（能量最低狀態(tài)）向激發(fā)態(tài)躍遷，r增大，電子克服庫侖力做功電勢能增大，動能減少，由總能表達式知總量增加，吸收能量（光子）。原子從激發(fā)態(tài)向基態(tài)躍遷，總能減少，以光子的形式放出。原子吸收或輻射能量不是任意的，而是等于發(fā)生躍遷的兩能級的能量差。一個原子可以有許多不同的能量狀態(tài)即相應(yīng)的能級，但在某一時刻一個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)。氫光譜線不是一個氫原子發(fā)出的，而是不同的氫原子從不同的能級躍遷到另一些不同能級的結(jié)果。教具1、自制數(shù)碼信息采

3、集器（三大功能：無塵教室、實物投影、數(shù)碼資料）；2、自制教具：勻速圓周運動分解為互相垂直的兩個簡諧運動教法預習、討論、講評、演示理論關(guān)于原子結(jié)構(gòu)的四個學說要從學說提出的實驗基礎(chǔ)，學說內(nèi)容，能解釋的現(xiàn)象，遇到的障礙四個方面掌握。1. 湯姆生的棗糕原子模型實驗基礎(chǔ)湯姆生發(fā)現(xiàn)電子（發(fā)現(xiàn)電子打破了原子不可再分觀念，表明電子是原子的組成部分）。模型內(nèi)容原子是一個球體，正電荷均勻分布在整個球內(nèi)，而電子像棗糕里的棗子鑲嵌在原子里面。能解釋現(xiàn)象原子光譜（原子受激，電子振動而發(fā)光）。遇到障礙不能解釋粒子散射實驗。2. 盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)模型實驗基礎(chǔ)粒子散射實驗（盧瑟福用粒子轟擊金箔，發(fā)現(xiàn)粒子穿過金箔后絕大多數(shù)仍沿

4、原方向前進；少數(shù)發(fā)生了較大的偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)粒子偏轉(zhuǎn)角超過了90，甚至被反彈）。實驗說明：原子不是實心的，中間存在很大空隙，電子質(zhì)量遠小于粒子質(zhì)量，大角度偏轉(zhuǎn)不是電子作用結(jié)果；大角度偏轉(zhuǎn)應(yīng)是粒子碰到質(zhì)量很大的物質(zhì)，粒子大角度偏轉(zhuǎn)極少，表明原子的核心很小。模型內(nèi)容有三個特點：a.核很小，原子直徑約10-10米；b.核很重，原子的質(zhì)量幾乎全部集中在核里，原子核集中了全部正電荷；c.電子繞核作圓周運動，庫侖力提供向心力。能解釋現(xiàn)象粒子散射實驗：由于原子的全部正電荷都集中在核里，當粒子與核十分接近時，會受到很大的庫侖力而發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，因原子內(nèi)部大部分是空的，核又很小，所以粒子靠近的機會很少，絕大多數(shù)粒子

5、離核較遠，受到的庫侖力小，基本按直線前進，極少數(shù)粒子離核較近，發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)。遇到障礙核式結(jié)構(gòu)學說與經(jīng)典電磁理論矛盾。3. 玻爾的軌道量子化模型理論基礎(chǔ)原子的核式結(jié)構(gòu)學說與經(jīng)典電磁理論的矛盾：1、原子穩(wěn)定性問題。按經(jīng)典理論，核外電子繞核旋轉(zhuǎn)應(yīng)輻射電磁波，其能量要逐漸減少，半徑要減少，電子要被庫侖力吸收到核上，原子應(yīng)是不穩(wěn)定的，事實上原子是穩(wěn)定的。2、原子光譜問題，經(jīng)典理論，電子繞核運動頻率不斷變化，原子輻射電磁波頻率等于運行頻率，也應(yīng)是連續(xù)變化的，即原子光譜是連續(xù)光譜，而實事上，原子光譜是線狀譜。譜朗克提出量子論。模型內(nèi)容三條假說：1、定態(tài)理論。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)

6、原子是穩(wěn)定的，電子雖做加速運動，并不向外輻射能量；2、能級躍遷。原子從一種定態(tài)（E初）躍遷到另一種定態(tài)（E終）時，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hv=E初-E終；3、軌道量子化。原子的不同能量狀態(tài)與電子沿不同的圓形軌道繞核運動相對應(yīng)，原子的定態(tài)是不連續(xù)的，因此電子的可能軌道分布是不連續(xù)的。經(jīng)計算：、2、3）其中r1、E1為第一條軌道（離核最近）的半徑和能量，n為量子數(shù)。解釋現(xiàn)象氫原子光譜。遇到障礙不能解釋所有原子光譜（成功之處在于引入量子論，失敗之處在于過多保留了經(jīng)典理論）。4. 量子力學電子云結(jié)構(gòu)模型 理論基礎(chǔ)a.玻爾理論不能解釋復雜原子發(fā)光。b.量子

7、力學發(fā)展。模型內(nèi)容核外電子在核外的運動沒有固定的軌道，它時而在這里出現(xiàn)，時而又在那里出現(xiàn)，在某些地方出現(xiàn)的幾率大，在某些地方出現(xiàn)的幾率小，出現(xiàn)幾率大的地方就是玻爾理論中的“軌道”。原子核好像被電子云霧籠罩著。能解釋現(xiàn)象所有原子發(fā)光。例題1、庫侖力提供向心力已知電子質(zhì)量為m、電量為e，當氫原子核外電子繞核旋轉(zhuǎn)時的軌道半徑為r，求電子繞核運動的速度、頻率、動能和等效電流強度。解答：由庫侖力提供向心力得頻率 動能等效電流強度。2、玻爾理論、庫侖力提供向心力氫原子的基態(tài)能量為E1，電子轉(zhuǎn)道半徑為r，電子的質(zhì)量為m，電量為e，氫原子中電子在n=3的定態(tài)軌道上運動時的速率為u3,氫原子從n=3定態(tài)躍遷到n

8、=1的基態(tài)過程中輻射光子的波長為，則下列結(jié)果正確的是：A. B.C.電子的電勢能和動能都要減小 D.電子的電勢能減小動能增大解答：根據(jù)玻爾理論rn=n2r1 即r3=9r1由上題知 A正確。由 得 由躍遷理論hu=E3-E1即 所以 ，因此B正確。氫原子從n=3躍遷到n=1，電子受到的庫侖力做正功，電勢能減小，由可知動能 即軌道半徑越小，動能越大，所以D正確，C錯誤小結(jié)盧瑟福核式模型、玻爾模型、電子云模型中，對原子的認識都是原子有原子核和核外電子組成，原子核很小集中了全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量，電子在核外高速運動。盧瑟福模型中電子繞核旋轉(zhuǎn)庫侖力提供向心力，軌道是連續(xù)的；玻爾模型中軌道是量子化的，

9、是不連續(xù)的；電子云模型中電子沒有確實軌道，是隨機的。在盧瑟福模型中，核外電子繞運動與衛(wèi)星繞行星運動類似，前者庫侖力提供向心力，后者是萬有引力提供向心力，由于庫侖力與萬有引力表達式相似，所以可用類比方法處理。檢測1.有大量的氫原子吸收某種頻率的光子后從基態(tài)躍遷到n=3的激發(fā)態(tài)，已知氫原子處于基態(tài)時的能量為E1，則吸收光子的頻率= ，當這些處于激發(fā)態(tài)的氫原子向低能態(tài)躍遷發(fā)光時，可發(fā)出 條譜線，輻射光子的能量為 。2.欲使處于基態(tài)的氫原子激發(fā)，下列措施可行的是（ ）。A.用10.2eV的光子照射 B.用1leV的光子照射C.用14eV的光子照射 D.用1leV的電子碰撞分析與解答1、據(jù)躍遷理論，而，所以。由于是大量原子，可從n=3躍遷到n=1，從n=3躍遷到n=2，再從n=2躍遷到n=1，故應(yīng)有三條譜線，光子能量分別為E3-E1，E3-E2，E2-E1，即。（玻爾理論，高考熱點）2、由玻爾理論氫原子躍遷時只能吸收能量值剛好等于某兩能級之差的光子，由能級關(guān)系不難算出10.2eV，剛好為n=2與n=1兩能級之差。而1leV不是氫原子基態(tài)與任一激發(fā)態(tài)的能量差，因而基態(tài)氫原子能吸收前者被激發(fā)