2020-2021學年人教版選擇性必修第三冊氫原子光譜和玻爾的原子模型教案老頭

教案上課時間：年月日題課選擇性必修三第四章第4節(jié)：氫原子光譜和玻爾的原子模型課型新課時2教學目標1.了解光譜、連續(xù)光譜和線狀光譜等概念。知道氫原子光譜的實驗規(guī)律。2.知道經(jīng)典理論的困難在于無法解釋原子的穩(wěn)定性和光譜的分立特性。3.了解玻爾原子理論的根本假設的主要內(nèi)容。能用玻爾原子理論解釋氫原子能級圖及光譜。4.認識玻爾的原子理論和盧瑟福的核式結構模型之間的繼承和開展關系。了解玻爾模型的缺乏之處及其原因。學習重點玻爾原子理論解釋氫原子能級圖及光譜學習難點玻爾原子理論的局限性教學過程教學環(huán)節(jié)〔含備注〕教學內(nèi)容引入新課講授新課課后作業(yè)食鹽放在火中灼燒，會發(fā)出黃色的光，為什么？〔一〕光譜1．定義：用棱鏡或光柵可以把物質發(fā)出的光按波長(頻率)展開，獲得波長(頻率)和強度分布的記錄，即光譜。2．分類：有些光譜是一條條的亮線，叫作譜線，這樣的光譜叫作線狀譜。有的光譜看起來不是一條條分立的譜線，而是連在一起的光帶，叫作連續(xù)譜。3．原子的特征譜線：氣體中中性原子的發(fā)光光譜都是線狀譜，說明原子只發(fā)出幾種特定頻率的光。不同原子的亮線位置不同，說明不同原子的發(fā)光頻率是不一樣的，因此，這些亮線稱為原子的特征譜線。觀察相關視頻，認識線狀譜、連續(xù)譜。展示教材中圖片。4．光譜分析：利用原子的特征譜線來鑒別物質和確定物質的組成成分，這種方法稱為光譜分析。〔二〕氫原子光譜的實驗規(guī)律1．研究光譜的意義：原子內(nèi)部電子的運動是原子發(fā)光的原因。因此，光譜是探索原子結構的一條重要途徑。2．巴耳末公式：eq\f(1,λ)＝R∞eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,22)－\f(1,n2)))(n＝3，4，5，…)，式中R∞叫作里德伯常量，實驗測得的值為R∞＝1.10×107m－1，式中的n只能取整數(shù)，它確定的這一組譜線稱為巴耳末系。3．巴耳末公式的意義：以簡潔的形式反映了氫原子的線狀光譜的特征。4．其他線系：除了巴耳末系，后來發(fā)現(xiàn)的氫光譜在紅外和紫外光區(qū)的其他譜線也都滿足與巴耳末公式類似的關系式?！踩辰?jīng)典理論的困難1．盧瑟福核式學說的成就：盧瑟福的核式結構模型正確地指出了原子核的存在，很好地解釋了α粒子散射實驗。2．經(jīng)典理論的困難：經(jīng)典物理學可以很好地應用于宏觀物體，但它不能解釋原子世界的現(xiàn)象。〔四〕玻爾原子理論的根本假設1．軌道量子化：〔n=1、2、3……〕原子中的電子在庫侖引力的作用下，繞原子核做圓周運動，服從經(jīng)典力學的規(guī)律。但軌道半徑不是任意的，只有當半徑的大小符合一定條件，這樣的軌道才是可能的，也就是說，電子的軌道是量子化的。電子在這些軌道上繞核的運動是穩(wěn)定的，不產(chǎn)生電磁輻射。2．能量量子化：當電子在不同的軌道上運動時，原子處于不同的狀態(tài)，具有不同的能量。根據(jù)玻爾理論，電子只能在特定軌道上運動，因此，原子的能量也只能取一系列特定的值。這些量子化的能量值叫作能級。原子中這些具有確定能量的穩(wěn)定狀態(tài)，稱為定態(tài)。能量最低的狀態(tài)叫作基態(tài)，用E1表示，其他的狀態(tài)叫作激發(fā)態(tài)，用E2、E3、E4……表示。〔n=1、2、3……〕3．頻率條件：當電子從能量較高的定態(tài)軌道(其能量記為En)躍遷到能量較低的定態(tài)軌道(能量記為Em，m<n)時，會放出能量為hν的光子(h是普朗克常量)，這個光子的能量由前后兩個能級的能量差決定，即hν＝En－Em。反之，當電子吸收光子時會從能量較低的定態(tài)軌道躍遷到能量較高的定態(tài)軌道，吸收的光子的能量同樣由頻率條件決定?！参濉巢柪碚搶涔庾V的解釋1．解釋巴耳末公式：按照玻爾理論，原子從較高的能級躍遷到較低的能級時，輻射的光子的能量為hν＝En－Em；巴耳末公式中的正整數(shù)n和2，正好代表電子躍遷之前和躍遷之后所處的定態(tài)軌道的量子數(shù)n和2，并且從理論上算出的和實驗測量的eq\o(□,\s\up3(02))里德伯常量R∞的值符合得很好。同樣，玻爾理論也能很好地解釋甚至預言氫原子的其他譜線系，即氫原子從高能級向m＝1，3，4等能級躍遷所產(chǎn)生的相應光譜。它們也都被實驗觀測到了，分別稱為賴曼系、帕邢系、布喇開系等。2．解釋氣體導電發(fā)光：氣體放電管中的原子受到高速運動的電子的撞擊，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，會自發(fā)地向低能級躍遷，放出光子，最終回到基態(tài)。3．解釋氫原子光譜的分立特征：原子從較高的能級向低能級躍遷時放出的光子的能量等于前后兩個能級之差。由于原子的能級是分立的，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。4．解釋不同原子具有不同的特征譜線：由于不同的原子具有不同的結構，能級各不相同，因此輻射(或吸收)的光子頻率也不相同?！擦巢柪碚摰木窒扌?．玻爾理論的成功之處：玻爾的原子理論第一次將量子觀念引入原子領域，提出了定態(tài)和躍遷的概念，成功地解釋了氫原子光譜的實驗規(guī)律。2．玻爾理論的局限性：對于稍微復雜一點的原子如氦原子，玻爾理論卻無法解釋它的光譜現(xiàn)象。這說明，玻爾理論還沒有完全揭示微觀粒子的運動規(guī)律。它的缺乏之處在于保存了eq\o(□,\s\up3(04))經(jīng)典粒子的觀念，仍然把電子的運動看作經(jīng)典力學描述下的軌道運動。3．電子云：根據(jù)量子力學，核外電子的運動服從統(tǒng)計規(guī)律，而沒有固定的軌道，我們只說某時刻電子在某點附近單位體積內(nèi)出現(xiàn)的概率是多少。當原子處于不同的狀態(tài)時，電子在各處出現(xiàn)的概率是不一樣的。如果用疏密不同的點子表示電子在各個位置出現(xiàn)的概率，畫出來的圖就像云霧一樣，人們形象地把它叫作電子云。三.課堂練習：教材91頁練習1-7四.課堂總結：〔見板書設計〕五.學習效果檢測〔見學案“闖關檢測題〞〕板書設計氫原子光譜和玻爾的原子模型1.光譜：把物質發(fā)出的光按波長(頻率)展開，獲得波長(頻率