2022年高中物理 玻爾的原子模型教案 新人教版選修3-5

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1、2022年高中物理 玻爾的原子模型教案 新人教版選修3-5 授課時(shí)間： 年 月 日 備課人：陳凱 課 題 第 章第 節(jié) 玻爾的原子結(jié)構(gòu)模型 課 時(shí) 共 1 課時(shí) 本節(jié)第 1 課時(shí) 選用教材 知識(shí)模塊 35 課 型 新授 教學(xué)目標(biāo) 知識(shí) 與技能 1．了解玻爾原子理論的主要內(nèi)容。 2．了解能級(jí)、能量量子化以及基態(tài)、激發(fā)態(tài)的概念。 過(guò)程 與方法 情感態(tài)度價(jià)值觀 重 點(diǎn) 玻爾原子理論的基本假設(shè) 難 點(diǎn) 玻爾理論對(duì)氫光譜的解釋。 關(guān) 鍵 教學(xué)方法 及課

2、前準(zhǔn)備 投影片，多媒體輔助教學(xué)設(shè)備 教學(xué)流程 多媒體輔助教學(xué)內(nèi)容 復(fù)習(xí)提問(wèn)： 1．α粒子散射實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象是什么？ 2．原子核式結(jié)構(gòu)學(xué)說(shuō)的內(nèi)容是什么？ 電子繞核運(yùn)動(dòng)（有加速度） 輻射電磁波 頻率等于繞核運(yùn)行的頻率 能量減少、軌道半徑減少 頻率變化 電子沿螺旋線軌道落入原子核 原子光譜應(yīng)為連續(xù)光譜 （矛盾：實(shí)際上是不連續(xù)的亮線） 原子是不穩(wěn)定的 （矛盾：實(shí)際上原子是穩(wěn)定的） 3．盧瑟福原子核式結(jié)構(gòu)學(xué)說(shuō)與經(jīng)典電磁理論的矛盾

3、 教師：為了解決上述矛盾，丹麥物理學(xué)家玻爾，在1913年提出了自己的原子結(jié)構(gòu)假說(shuō)。 （二）進(jìn)行新課 1．玻爾的原子理論 （1）能級(jí)（定態(tài)）假設(shè)：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)叫定態(tài)。（本假設(shè)是針對(duì)原子穩(wěn)定性提出的） （2）躍遷假設(shè)：原子從一種定態(tài)（設(shè)能量為En）躍遷到另一種定態(tài)（設(shè)能量為Em）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 （h為普朗克恒量） （本假設(shè)針對(duì)線狀譜提出） （3）軌道量子化假設(shè)：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)

4、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。（針對(duì)原子核式模型提出，是能級(jí)假設(shè)的補(bǔ)充） 2.玻爾根據(jù)經(jīng)典電磁理論和牛頓力學(xué)計(jì)算出氫原子的電子的各條可能軌道半徑和電子在各條軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)的能量（包括動(dòng)能和勢(shì)能）公式： 軌道半徑： n=1，2，3…… 能 量： n=1，2，3…… 式中r1、E1、分別代表第一條（即離核最近的）可能軌道的半徑和電子在這條軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)的能量，rn、En 分別代表第n條可能軌道的半徑和電子在第n條軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)的能量，n是正整數(shù)，叫量子數(shù)。 3．氫原子的能級(jí)圖 從玻爾的基本假設(shè)出發(fā)，運(yùn)用經(jīng)典電磁學(xué)和經(jīng)典力學(xué)的理論，可以計(jì)算氫原子中電子的可

5、能軌道半徑和相應(yīng)的能量。 （1）氫原子的大?。簹湓拥碾娮拥母鳁l可能軌道的半徑rn： rn=n2r1， r1代表第一條（離核最近的一條）可能軌道的半徑 r1=0.53×10-10 m 例：n=2， r2=2.12×10-10 m （2）氫原子的能級(jí)：①原子在各個(gè)定態(tài)時(shí)的能量值En稱為原子的能級(jí)。它對(duì)應(yīng)電子在各條可能軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)的能量En（包括動(dòng)能和勢(shì)能） En=E1/n2 n=1，2，3，······ E1代表電子在第一條可能軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)的能量 E1=-13.6eV 注意：計(jì)算能量時(shí)取離核無(wú)限遠(yuǎn)處的電勢(shì)能為零，電子帶負(fù)電，在正電荷的場(chǎng)中為負(fù)值，電子的

6、動(dòng)能為電勢(shì)能絕對(duì)值的一半，總能量為負(fù)值。 例：n=2，E2=-3.4eV， n=3，E3=-1.51eV， n=4，E4=-0.85eV，…… 氫原子的能級(jí)圖如圖所示。 4．玻爾理論對(duì)氫光譜的解釋 （1）基態(tài)和激發(fā)態(tài) 基態(tài)：在正常狀態(tài)下，原子處于最低能級(jí)，這時(shí)電子在離核最近的軌道上運(yùn)動(dòng)，這種定態(tài)，叫基態(tài)。 激發(fā)態(tài)：原子處于較高能級(jí)時(shí)，電子在離核較遠(yuǎn)的軌道上運(yùn)動(dòng)，這種定態(tài)，叫激發(fā)態(tài)。 （2）原子發(fā)光：原子從基態(tài)向激發(fā)態(tài)躍遷的過(guò)程是吸收能量的過(guò)程。原子從較高的激發(fā)態(tài)向較低的激發(fā)態(tài)或基態(tài)躍遷的過(guò)程，是輻射能量的過(guò)程，這個(gè)能量以光子的形式輻射出去，吸收或輻射的能量恰等于發(fā)生躍

7、遷的兩能級(jí)之差。 6．玻爾理論的局限性 玻爾理論雖然把量子理論引入原子領(lǐng)域，提出定態(tài)和躍遷概念，成功解釋了氫原子光譜，但對(duì)多電子原子光譜無(wú)法解釋，因?yàn)椴柪碚撊匀灰越?jīng)典理論為基礎(chǔ)。如粒子的觀念和軌道。 量子化條件的引進(jìn)沒有適當(dāng)?shù)睦碚摻忉尅? 7．電子在某處單位體積內(nèi)出現(xiàn)的概率——電子云 （課件演示） （三）課堂練習(xí) 1．對(duì)玻爾理論的下列說(shuō)法中，正確的是（ ACD ） A．繼承了盧瑟福的原子模型，但對(duì)原子能量和電子軌道引入了量子化假設(shè) B．對(duì)經(jīng)典電磁理論中關(guān)于“做加速運(yùn)動(dòng)的電荷要輻射電磁波”的觀點(diǎn)表示贊同 C．用能量轉(zhuǎn)化與守恒建立了原子發(fā)光頻率與原子能量變化之

8、間的定量關(guān)系 D．玻爾的兩個(gè)公式是在他的理論基礎(chǔ)上利用經(jīng)典電磁理論和牛頓力學(xué)計(jì)算出來(lái)的 2．下面關(guān)于玻爾理論的解釋中，不正確的說(shuō)法是（ C ） 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 3．根據(jù)玻爾理論，氫原子中，量子數(shù)N越大，則下列說(shuō)法中正確的是（ ACD ） A．電子軌道半徑越大 B．核外電子的速率越大 C

9、．氫原子能級(jí)的能量越大 D．核外電子的電勢(shì)能越大 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（ D ） 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 5．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（ C ） 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 （四）課堂小結(jié) 玻爾的原子模型是把盧瑟福的學(xué)說(shuō)和量子理論結(jié)合，以原子的穩(wěn)定性和原子的明線光譜作為實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)而提出的．認(rèn)識(shí)玻爾理論的關(guān)鍵是從“不連續(xù)”的觀點(diǎn)理解電子的可能軌道和能量狀態(tài)．玻爾理論對(duì)氫光譜的解釋是成功的，但對(duì)其他光譜的解釋就出現(xiàn)了較大的困難，顯然玻爾理論有一定的局限性。 （五）作業(yè)：課本P68問(wèn)題與練習(xí)。