人教版選修(3-5)《玻爾的原子模型》教案

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1、 最新人教版選修 (3-5) 《玻爾的原子模型》教案 玻爾的原子模型 ★教學(xué)目標(biāo)： 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。 ★ 教學(xué)重點(diǎn) 玻爾原子理論的基本假設(shè)。 ★ 教學(xué)難點(diǎn) 玻爾理論對(duì)氫光譜的解釋。 ★ 教學(xué)過程 （一）引入新課 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)說的內(nèi)容是什么？ 3．盧瑟福原子核式結(jié)構(gòu)學(xué)說與經(jīng)典電磁理論的矛盾 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

2、 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） 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。 （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）

3、 1 / 5 （ 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 Em En （ h 為 普朗克恒量） （ 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)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

4、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： rn n2 r1 n=1,2,3 ??能量： 1 En n2 E1 n=1,2,3 ?? 式中 r 1、 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 ,r n、 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能軌道半徑和相應(yīng)的能量。 （ 1）氫原子的大?。簹湓?/p>

5、的電子的各條可能軌道的半徑 r n： r n=n2r1, r1 代表第一條（離核最近的一條）可能軌道的半徑 r 1=0.53 10-10 m -10 例： n= 2, r2=2.12 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=E 1/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

6、為負(fù)值 ,電子的動(dòng)能為電勢(shì)能絕對(duì)值的一半 ,總能量為負(fù)值。 2 / 5 例： n= 2,E2=-3.4eV, n= 3,E3=-1.51eV, n= 4,E4=-0.85eV,?? 氫 原 子 能 級(jí) 圖 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)

7、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)躍遷的過程是吸收能量的過程。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 程 ,是輻射能量的過程 ,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)生躍遷的兩能級(jí)之差。 說明：氫原子中只有一個(gè)核外電子 ,這個(gè)電子在某個(gè)時(shí)刻只能在某個(gè)可能軌道上 ,或者說在某個(gè)時(shí)間內(nèi) ,由某軌道躍遷到另一 軌道——可能情況只有一種?？墒?,通常容器盛有的氫氣 ,總是千千萬萬個(gè)原子在一起 ,這些原子核外電子躍遷時(shí) ,就會(huì)有各種情況出現(xiàn)了。但是這些躍遷不外乎是能級(jí)圖中表示出來的那些情況。 5．玻

8、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 （三）課堂小結(jié) 3 / 5 玻爾的原子模型是把盧瑟福的學(xué)說和量子理論結(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

9、 ,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。 （四）課堂練習(xí) 1．對(duì)玻爾理論的下列說法中 ,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)算出來的 2．下面關(guān)于玻爾理論的解釋中 ,不正確的說

10、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．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（

11、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 r a 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 r a>r b,則在此過程中（ 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 4 / 5 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 5 / 5