玻尔的原子模型教案

玻尔的原子模型教案 第4节 2014 年 5 月 9 日星期五 玻尔的原子模型 主讲:方树君 教学内容 高二物理选修 3-5 第十八章第四节《玻尔的原子模型》 三维目标 1.知识与技能 (1)了解玻尔原子结构假说的主要内容。

知道轨道量子化、能级、能量量子化以及基 态、激发态的概念;知道原子跃迁的频率条件。 (2)了解玻尔理论对氢光谱的解释。 (3)了解玻尔模型的局限性。 2.过程与方法 学生通过对玻尔理论的学习,探索经典物理学无法解释的两个问题的答案。

3.情感、态度与价值观 培养学生对科学的探究精神,让学生养成敢于提出问题,勇于探索答案的科学习惯。 教学重点 玻尔的原子结构假说的两个内容: (1)轨道量子化与定态; (2)频率条件。

教学难点 1.原子的能量包括哪些;原子能量、动能、势能的变化。 2.玻尔理论对氢光谱的解释。 教学方法 教师引导、讲解,学生讨论、交流。 教学过程 一、引入 汤姆孙发现电子:原子是可分割的―→汤姆孙的“西瓜模型”或“枣糕模型” ―→卢 瑟福α 粒子散射实验: 否定了汤姆孙的原子模型―→提出原子核式结构模型―→经典物理学 无法解释:① 原子的稳定结构;② 原子光谱的分立特征。

二、玻尔原子结构假说的内容 1.轨道量子化与定态 (1)电子的轨道是量子化的,必须满足: rn ? n 2 r1 (n=1,2,3??) 电子在这些轨道上绕核转动是稳定的,不产生电磁辐射,所以原子是稳定的。

电子的轨 道半径只可能取某些分立的数值。如氢原子:r1=0.053nm,r2=0.212nm,r3=0.477nm ??轨 1 道半径不可能介于这些数值中间的某个值。 请举例说明物体的位置可以是不连续的? ①人在楼梯走动时脚停留的位置; ②棋盘上棋子的摆放位置。

电子绕核运动轨道与卫星的运动轨道是不一样的。 卫星绕地球转动的轨道半径可按需要 去任意值,轨道半径是连续的。 (2)定态 在不同轨道上运动,原子的状态是不同的,原子有不同的能量。

轨道是量子化的,原子 的能量也是量子化的,满足: E n ? 问题:原子的能量包括哪些? 1 E1 (n=1,2,3??) n2 ① e2 v2 电子绕核运动的动能; k 2 ? m r r 能级:这些量子化的能量值叫做能级。

ke2 v? mr ② 电子——原子核这个系统具有的势能。 定态:原子中这些具有确定能量的稳定状态,称为定态。

基态:能级最低的状态叫做基态。 激发态:其他的状态叫做激发态。 以氢原子为例,基态: :E1=-13.6eV 代表电子在最靠近原子核的轨道上运动时整个原子 的能量,此时原子是最稳定的。 问题:原子的能量为什么是负值? 激发态:n=2,E2=-3.

4eV;n=3,E3=-1.51eV;n=4,E4=-0.85eV;??此时原子比较不 稳定。 综上:轨道量子化与定态,解释了为什么原子是稳定的。

氢原子能级图 2.频率条件 问题:电子在定态轨道上运动,不会发生电磁辐射,为什么我们会观察到原子光谱? (1)跃迁:原子由一个能量态变为另一个能量态,称为跃迁。 ①高―→低:放出光子 h ? (自发的) ②吸收光子 h ? :低―→高 2 问题:为何用“跃”字? (2)跃迁的频率条件: h? ? Em ? En (m>n) 原子从基态向激发态跃迁的过程是吸收能量的过程。

原子从较高的激发态向较低的激发 态或基态跃迁的过程, 是辐射能量的过程。

吸收或辐射光子的能量恰等于发生跃迁的两能级 之差。 综上:跃迁的频率条件,解释了原子光谱的分立特征。 三、玻尔理论对氢光谱的解释 1.根据玻尔理论推导出巴尔末公式,从理论上算出里德伯常量 R 的值。

2.玻尔理论很好解释甚至预言氢原子的其他谱线。 三、玻尔模型的局限性 1.保留了经典粒子的观念,仍然把电子的运动看做经典力学描述下的轨道运动。 2.

对稍微复杂一点的原子如氦原子,就无法解释他的光谱现象。 电子云:某时刻电子在某点附近单位体积内出现的概率。 甲图为 n=1 ,乙图为 n=2 的几个可能状态中的一个。 3 四、课堂练习 1、根据玻尔的原子理论,原子中电子绕核运动的半径( A、可以取任意值 B、可以在某一范围内取任意值 C、可以取一系列不连续的任意值 D、是一系列不连续的特定值 2(双) 、根据玻尔理论,氢原子辐射出一个光子后,下列判断正确的是( A、氢原子的能级减小 B、电子绕核运动的轨道半径增大 C、电子的动能减小 D、氢原子的势能减小 3(双) 、氢原子能级图如图所示,一群氢原子处于量子数为 n=4 的激发态,当它们自发地 跃迁到较低能级时( ) ) ) A.

辐射光子的能量可能是连续的 B.最多辐射出 3 种不同频率的光子 C.最多辐射出 6 种不同频率的光子 D.由 n=4 跃迁到 n=1 时发出光子的波长最短 4(双) 、对处于基态氢原子,下列说法正确的是( A、它能吸收 10eV 的光子 B、它能吸收 14eV 的光子 C、它能吸收 11eV 的光子 D、它能吸收具有 11eV 动能的电子的部分动能 ) 五、布置作业 附:板书设计 第 4 节 玻尔的原子模型 一、原子结构假说 1.

轨道量子化与定态 2.频率条件 h? ? Em ? En 二、对氢光谱的解释 三、局限性 4