高中物理-玻爾的原子模型教學(xué)課件設(shè)計(jì)

18.4玻爾的原子模型1、知識(shí)與技能（1）了解玻爾原理結(jié)構(gòu)假說(shuō)的主要內(nèi)容。知道軌道量子化、能級(jí)、能量量子化以及基態(tài)、激發(fā)態(tài)的概念；知道原子躍遷的頻率條件。（2）了解玻爾理論對(duì)氫光譜的解釋。（3）了解玻爾模型的局限性。2、過(guò)程與方法學(xué)生通過(guò)對(duì)玻爾理論的學(xué)習(xí)，探索經(jīng)典物理學(xué)無(wú)法解釋的兩個(gè)問(wèn)題的答案。3、情感態(tài)度與價(jià)值觀培養(yǎng)學(xué)生對(duì)科學(xué)的探究精神，讓學(xué)生養(yǎng)成敢于提出問(wèn)題，勇于探索答案的科學(xué)習(xí)慣。三維目標(biāo)湯姆孫發(fā)現(xiàn)電子湯姆孫的西瓜模型不能解釋?duì)亮Ｗ由⑸鋵?shí)驗(yàn)盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)模型原子不可分割否定建立出現(xiàn)矛盾否定湯姆孫的西瓜模型建立回顧科學(xué)家對(duì)原子結(jié)構(gòu)的探究過(guò)程盧瑟福模型的困難：無(wú)法解釋原子的穩(wěn)定性和氫原子光譜的分立特征。核外電子繞核運(yùn)動(dòng)輻射電磁波能量減少，軌道連續(xù)變小原子不穩(wěn)定輻射電磁波頻率連續(xù)變化事實(shí)上：原子是穩(wěn)定的，原子光譜是線狀譜。經(jīng)典理論的困難？盧瑟福核式結(jié)構(gòu)模型否定建立頻率等于繞核運(yùn)行的頻率頻率變化1、圍繞原子核運(yùn)動(dòng)的電子軌道半徑只能是某些分立的數(shù)值且電子在這些軌道上繞核的轉(zhuǎn)動(dòng)是穩(wěn)定的（電子的軌道是量子化的），不產(chǎn)生電磁輻射。2、原子在不同的軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)，原子處于不同的狀態(tài)．玻爾指出，原子的不同的狀態(tài)中具有不同的能量，所以原子的能量也是量子化的1913年玻爾提出了自己的原子結(jié)構(gòu)假說(shuō)玻爾軌道量子化假說(shuō)能量量子化假說(shuō)——針對(duì)原子的核式結(jié)構(gòu)模型——針對(duì)原子的穩(wěn)定性能級(jí)：量子化的能量值定態(tài)：原子中具有確定能量的穩(wěn)定狀態(tài)Ｅ４１２３４５Ｅ１Ｅ３Ｅ２Ｅ５量子數(shù)基態(tài)：能量最低的狀態(tài)（離核最近）—基態(tài)激發(fā)態(tài)：其他的狀態(tài)（除基態(tài)外的狀態(tài)）激發(fā)態(tài)123定態(tài)注：原子的能量指電子繞核動(dòng)能和電子-原子核系統(tǒng)的勢(shì)能之和關(guān)于玻爾的原子模型理論，下面說(shuō)法正確的是(

)A．原子可以處于連續(xù)的能量狀態(tài)中B．原子的能量狀態(tài)是不連續(xù)的C．原子中的核外電子繞核做加速運(yùn)動(dòng)一定向外輻射能量D．原子中的電子繞核運(yùn)轉(zhuǎn)的軌道半徑是連續(xù)的B課堂演練13、當(dāng)電子從能量較高的定態(tài)軌道（其能量記為Ｅm）躍遷到能量較低的定態(tài)軌道（能量記為Ｅn，m>n）時(shí)，會(huì)放出能量為hν的光子（h是普朗克常量），這個(gè)光子的能量由前后兩個(gè)能級(jí)的能量差決定，即稱(chēng)為頻率條件，又稱(chēng)輻射條件注：當(dāng)電子吸收光子時(shí)會(huì)從較低能量態(tài)躍遷到較高的能量態(tài)，吸收的光子同樣由頻率條件決定。（吸收光譜）玻爾——針對(duì)原子光譜是線狀譜提出躍遷假說(shuō)--躍字包含“不連續(xù)”的意思1913年玻爾提出了自己的原子結(jié)構(gòu)假說(shuō)玻爾理論對(duì)氫光譜的解釋n∞：電子脫離核束縛12345∞n量子數(shù)-13.6-3.4-1.51-0.85-0.540E/eV氫原子能級(jí)圖軌道量子化能量量子化1、向低軌道躍遷12345∞n量子數(shù)-13.6-3.4-1.51-0.85-0.540E/eV處于激發(fā)態(tài)的原子是不穩(wěn)定的可自發(fā)地經(jīng)過(guò)一次或幾次躍遷達(dá)基態(tài)躍遷時(shí)發(fā)射光子的能量：發(fā)射光子光子的能量必須等于能級(jí)差玻爾理論對(duì)氫光譜的解釋說(shuō)明：由于能級(jí)是分立的，所以放出的光子的能量也是分立的，因此原子的發(fā)射光譜只有一些分立的亮線。2、向高軌道躍遷12345∞n量子數(shù)-13.6-3.4-1.51-0.85-0.540E/eV吸收光子吸收光子的能量必須等于能級(jí)差因此吸收光譜也是一些分立的暗線使原子電離，破壞了原子結(jié)構(gòu)，不再符合頻率條件電子吸收能量克服核的引力，脫離原子，變成自由電子的現(xiàn)象---電離躍遷條件：電離條件：躍遷時(shí)吸收光子的能量：玻爾理論對(duì)氫光譜的解釋氣體導(dǎo)電時(shí)發(fā)光的機(jī)理:通常情況下，原子處于基態(tài)，是穩(wěn)定的。氣體放電管中的原子受到高速運(yùn)動(dòng)的電子的撞擊，有可能向上躍遷到激發(fā)態(tài)。處于激發(fā)態(tài)的原子是不穩(wěn)定的，會(huì)自發(fā)地向能量較低的能級(jí)躍遷，放出光子，最終回到基態(tài)。請(qǐng)問(wèn):電子撞擊時(shí),躍遷遵循頻率條件嗎?思考與討論一結(jié)論:1、粒子撞擊原子時(shí)，吸收能量，向高能級(jí)躍遷，2、發(fā)生電離時(shí)，破壞了原子結(jié)構(gòu)3、原子吸收或發(fā)射光子時(shí)12345∞n量子數(shù)-13.6-3.4-1.51-0.85-0.540E/eV（2）若分別能量為11eV、15eV的光子照射處于基態(tài)的氫原子，結(jié)果如何？（1）要使處于基態(tài)的氫原子從基態(tài)躍遷到n=4激發(fā)態(tài)，則照射光光的頻率必須為多少？解析：E1=-13.6eV，E4=-0.85eV由基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)需吸收能量可用一定頻率的光照射。則：吸收光子的能量hv=E4-E1。V=(-0.85+13.6)x1.6x10-19/6.63x10-34

=3.08x1015Hz11eV不被吸收，15eV使其電離課堂演練2躍遷時(shí)電子動(dòng)能、原子勢(shì)能、原子能量的變化?思考與討論二結(jié)論:1.當(dāng)n減小即軌道半徑減小時(shí)。庫(kù)侖力做正功，電子動(dòng)能增加、原子勢(shì)能減小、向外輻射能量，原子能量減小。2.當(dāng)n增大即軌道半徑增大時(shí)。庫(kù)侖力做負(fù)功，電子動(dòng)能減小、原子勢(shì)能增大、從外界吸收能量，原子能量增大。提示：

（1）庫(kù)侖力提供向心力。Ke2/r2=mv2/r.則mv2=Ke2/r。r越大，v越小。（2）電子遠(yuǎn)離核時(shí)，庫(kù)侖力做負(fù)功。電子靠近核時(shí)，庫(kù)侖力做正功。根據(jù)玻爾理論，氫原子中量子數(shù)n越大(

)A．電子的軌道半徑越大B．核外電子的速率越大C．氫原子能級(jí)的能量越大D．核外電子的電勢(shì)能越大解析：(1)n越大，電子距核越遠(yuǎn)，軌道半徑越大。A對(duì)(2)庫(kù)倫力提供向心力。Ke2/r2=mv2/r.則mv2=Ke2/r。R越大，v越小。或電子遠(yuǎn)離核時(shí)，庫(kù)倫力做負(fù)功，動(dòng)能減小，勢(shì)能增大。(3)n越大，所處能級(jí)能量越大。ACD課堂演練312345∞n量子數(shù)-13.6-3.4-1.51-0.85-0.540E/eV一群氫原子現(xiàn)處于n=4激發(fā)態(tài)，躍遷后能發(fā)出幾種頻率不同的光？思考與討論三一共6種。一群氫原子處于量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)時(shí)，可能輻射出的光譜條數(shù)為一個(gè)氫原子處于量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)上時(shí)，最多可輻射出多少條光譜線？n-1條結(jié)論：如圖所示，大量氫原子處于能級(jí)n＝4的激發(fā)態(tài)，當(dāng)它們向各較低能級(jí)躍遷時(shí)，對(duì)于多種可能的躍遷，下面說(shuō)法中正確的是(

)A．最多只能放出4種不同頻率的光子B．從n＝4能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)放出的光子波長(zhǎng)最長(zhǎng)C．從n＝4能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)放出的光子頻率最高D．從n＝4能級(jí)躍遷到n＝3能級(jí)放出的光子波長(zhǎng)等于從n＝2能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)放出的光子波長(zhǎng)C課堂演練4電子在某處單位體積內(nèi)出現(xiàn)的概率——電子云玻爾模型的局限性是什么？思考與討論四1、成功之處：引入“量子”的觀念成功解釋氫原子的現(xiàn)狀光譜2、局限之處：（1）對(duì)外層電子數(shù)目較多的元素原子光譜，其理論與事實(shí)相差很大（2）過(guò)多引用了經(jīng)典的物理理論一、玻爾原子結(jié)構(gòu)模型內(nèi)容1、軌道量子化假設(shè)rn=n2r12、能量量子化假設(shè)En=E1/n23、躍遷假設(shè)二、玻爾理論對(duì)氫光譜的解釋1、向低能級(jí)躍遷：發(fā)射光子2、向高能級(jí)躍遷：吸收光子3、躍遷：三、玻爾理論的成功與局限之處1、成功之處：引入“量子”的觀念成功解釋氫原子的現(xiàn)狀光譜2、局限之處：（1）對(duì)外層電子數(shù)目較多的元素原子光譜，其理論與事實(shí)相差很大（2）過(guò)多引用了經(jīng)典的物理理論課堂小結(jié)1、下面關(guān)于玻爾理論的解釋中，不正確的說(shuō)法是（）

A、原子只能處于一系列不連續(xù)的狀態(tài)中，每個(gè)狀態(tài)都對(duì)應(yīng)一定的能量

B、原子中，雖然核外電子不斷做加速運(yùn)動(dòng)，但只要能量狀態(tài)不改變，就不會(huì)向外輻射能量

C、原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài)時(shí)，一定要輻射一定頻率的光子

D、原子的每一個(gè)能量狀態(tài)都對(duì)應(yīng)一個(gè)電子軌道，并且這些軌道是不連續(xù)的C可能吸收一定頻率的光子符合能量量子化的原理符合能量量子化的原理符合軌道量子化的原理課堂互動(dòng)講練2、按照玻爾理論，一個(gè)氫原子中的電子從一半徑為ra的圓軌道自發(fā)地直接躍遷到一半徑為rb的圓軌道上，已知ra>rb，則在此過(guò)程中（）

A、原子要發(fā)出一系列頻率的光子

B、原子要吸收一系列頻率的光子

C、原子要發(fā)出某一頻率的光子

D、原子要吸收某一頻率的光子C分析：1.由高軌道激發(fā)態(tài)躍遷到低軌道激發(fā)態(tài)，輻射光子。2.軌道量子化、能量量子化、對(duì)應(yīng)光子頻率是特定的3、如果大量氫原子處在n=4的能級(jí),會(huì)輻射出幾種頻率的光?12345∞n量子數(shù)-13.6-3.4-1.51-0.85-0.540E/eV一個(gè)原子和一群原子處于量子數(shù)n的激發(fā)態(tài)時(shí)，可能輻射的光譜條數(shù)⑴一個(gè)原子時(shí)可能條數(shù)：N=n-1⑵一群原子可能條數(shù)N=n(n-1)/2=C2n。解析：可能輻射N(xiāo)=4(4-1)/2=6種頻率的光。4、根據(jù)玻爾的原子理論，原子中電子繞核運(yùn)動(dòng)的半徑（）A、可以取任意值B、可以在某一范圍內(nèi)取任意值C、可以取一系列不連續(xù)的任意值D、是一系列不連續(xù)的特定值D軌道量子化假說(shuō)軌道是特定的、分立的、不連續(xù)的。