5原子结构教师

1、高三物理一轮复习选修3-5第十八章原子结构第一课时电子的发现与原子结构的探索徐舍中学：苏庆林 2009-6-14教学目标1 通过原子结构理论的发展过程的复习讨论，使学生强化树立辩证唯物主义认识论的观点，培 养构建科学思维与研究方法.2 使学生加强理解掌握在卢瑟福核式结构学说基础上的玻尔原子结构理论；能够对氢原子根据能级(轨道)定态跃迁知识解决相关问题.3. 通过氢原子的电子绕核旋转和能级跃迁与卫星绕地球旋转的类比和分析讨论，提高学生应用力、电、原子知识的综合分析能力，特别是加强从能量转化守恒观点出发分析解决问题的能力.教学重点、难点分析卢瑟福的核式结构学说与波尔的原子结构理论，作为重点难点知识

2、，学生在理解掌握上的困难，一是不明确两种原子结构理论的区别与联系；二是对原子的定态和能级跃迁等知识的理解认识不够 透彻，以致分析解决相关问题时易混易错.教学过程设计教师活动问1何人何时发现的电子电子的发现对人类认识原子结构有何意义？同学们回忆或看书后答出：1897年，英国人汤姆生研究阴极射线时发现了电子.电子的发现说明原子是可分的.问2、电子发现后的大约 20年内科学家们先后提出了哪几种原子结构模型？四种原子结构理论模型为：(1) 1897年，汤姆孙用测定比荷实验法发现了电子，导致了人们对原子内部结构的探索。汤姆孙建立了原子的枣糕模型，但它不能解释a粒子散射实验。(2) 卢瑟福于1911年提出

3、了原子的核式结构模型，成功地解释了a粒子散射实验，但它在解释原子光谱现象时遇到困难。(3) 1913年玻尔提出了量子化的原子模型，成功地解释了氢原子光谱现象，但对于其他元素更为复杂的光谱，该模型却却不能很好的解释。(4) 人们从量子化的原子模型的成功与不足中认识到玻尔理论是一种半经典的量子论，还必须对它进行改造和完善，建立一种新的理论，20世纪20年代，海森堡等科学家提出“量子力学的原子理论”。从汤姆孙到卢瑟福再到玻尔，科学家对原子结构的认识和探索是不断深入的。團go不岡耐期的it于槪盤一、原子核式结构模型1. :粒子散射实验装置：如图所示现象：绝大部分 a粒子穿过金箔后沿原方向进 行，少数a

4、粒子发生大角度偏转，极少数a粒子的偏转角超过了 90，个别的甚至被反向弹回.2 卢瑟福核式结构模型的内容在原子的中心有一个 很小的核，叫原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外的空间运动.很小：大角度散射少集中：才能产生大的斥力并弹回运动：不运动要被俘获原子毁灭【例1】（1986年高考全国卷）卢瑟福提出原子的核式结构学说的根据是，在用a粒子轰击金箔的实验中发现，a粒子（）A .全部穿过或发生很小偏转B .绝大多数穿过，只有少数发生很大偏转，甚至极少数被弹回C .绝大多数发生很大的偏转，甚至被弹回，只有少数穿过D .全都发生很大的偏转【例2】卢瑟福a粒子散射实验

5、的结果（）A .证明了质子的存在B .证明了原子核是由质子和中子组成的C .说明原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在一个很小的核上D .说明原子中的电子只能在某些不连续的轨道上运动问3、a粒子的散射的实验使我们知道了原子具有核式结构，但电子在核的周围怎样运动？它的能 量怎样变化？我们还要继续探索。二、氢原子光谱1、 光谱，线状谱，连续谱的概念：P54各种原子的发射光谱都是线状谱，说明：原子只发出几种特定频率的光。不同原子的亮线位置不同，说明：不同原子的发光频率是不一样的，因此这些亮线称为原子的特征谱线。2、卢瑟福的核式结构模型在解释原子光谱时遇到的矛盾是什么？（1）绕核旋旋转的电子要不断向外

6、辐射电磁波，能量不断减小，轨道半径不断减小。而实际上原 子是一个很稳定的系统。（2） 核式结构得出原子光谱是含一切波长的连续光谱，而实际上原子发光是不连续的，是分立的 线状谱。这是因为宏观的经典电磁理论并不适用于微观电子的运动.三、 玻尔的原子模型（量子化模型）、能级1. 轨道量子化与能量量子化：围绕原子核运动的电子轨道半径不是任意的，只能是某些分立的数值（符合一定条件的），这种现象称为轨道量子化。不同的轨道对应着不同的状态，在这些状态中，尽管电子做变速运动，却不向外辐射能量，因 此这些状态是稳定的；原子在不同的状态中具有不同的能量，所以原子的能量也是量子化 的.2. 氢原子的轨道和能级原子的

7、可能状态是不连续的，各种状态对应的能量值叫做能级.右图为氢原子的能级图.原子中具有确定能量的稳定状态，称为定态。能量最低的状态叫 基态，其他状态叫 激发态.轨道：基态轨道半径为 门=0.053nm，最小，最靠近原 子核。量子数为n的激发态轨道半径为 rn=n% .基态能量为 E1= -l3.6eV3. 光子的发射与吸收原子处于基态时最稳定，处于 较高能级时会自发地 向 较低能级跃迁，经过一次会几次到达基态，跃迁时以 光子的形式放出能量；原子在吸收了光子后则从较低能级向较高能级跃迁.原子在始、末两个能级Em和En间跃迁时发射或吸收的光子的频率V由下式决定：OUhv= Em En （mn时发射光子

8、， mv n时吸收光子）4. 关于原子跃迁的问题（1）区别是“一群原子”还是“一个原子”，是“直接跃迁”还是“间接跃迁”，是“跃迁”还是电离”，是“入射的光子”还是“入射的电子”。（2）把握各情况所遵循的规律。如：“一群原子”在题设条件下各种跃迁的可能性都有；而“一个原子”只能沿题设条件下可能情 况的一个途径进行跃迁。“直接跃迁”只能对应一个能级差，发射一种频率的光子。“间接跃迁”能对应多个能级差，发射多种频率的光子。“跃迁”时辐射或是吸收光子的能量由两个定态的能级差决定，而“电离”时如在第n到n= REiEi所需要的能量，即：0=（对于氢原子.Ei = 13.6eV）n2n2【例1】玻尔在提

9、出他的原子模型中所做的假设有（）A .原子处于称为定态的能量状态时，虽然电子做加速运动，但并不向外辐射能量B .原子的不同能量状态与电子沿不同圆轨道绕核运动相对应，而电子的可能轨道分布是不连续的C .电子从一个轨道跃迁到另一个轨道，需要吸收或辐射一定频率的光子D .电子跃迁时辐射光子频率等于电子绕核圆运动的频率【例2】对玻尔理论的评价和议论，正确的是（A .玻尔理论的成功，说明经典电磁理论不适用于原子系统B .玻尔理论成功地解释了氢原子光谱的规律，为量子力学的建立奠定了基础C .玻尔理论的成功之处是引入量子观念D .玻尔理论的成功之处，是它保留了经典理论中的一些观点，如电子轨道的概念【例3】氢

10、原子的能级如图所示，已知可见光的光子能量范围约为1.62eV3.11eV .下列说法 错误的是 （）A .处于n=3能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并发生电离B .大量氢原子从高能级向 n=3能级跃迁时，发出的光具有显著的热效应C .大量处于n = 4能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出6种不同频率的光D .大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出3种不同频率的可见光四、玻尔模型的局限性玻尔模型成功的解释了氢原子光谱的实验规律，但对于其他元素更为复杂的光谱，该模型却却 不能很好的解释。这说明玻尔理论还没有完全揭示微观粒子的规律。它的不足在于保留了“轨道” 等经典粒子的观念。玻尔

11、理论是一种半经典的量子论。现代物理学提出了 “量子力学原子理论”。用“电子云”描述电子在原子核周围出现的概率密度。 课后作业一、选择题a粒子符合下列哪种情况?1在 a 粒子散射实验中，当 a 粒子最接近金原子核时，A 动能最小B 电势能最小Ca 粒子与金原子核组成的系统的能量最小D 所受原子核的斥力最大2卢瑟福的原子核式结构学说初步建立了原子结构的正确图景，能解决的问题有A 解释a粒子散射现象B 用a粒子散射数据估算原子核的大小C 结合经典电磁理论解释原子的稳定性D .结合经典电磁理论解释氢光谱3根据玻尔理论，氢原子的电子由外层轨道跃迁到内层轨道后，则A原子的能量增加，电子的动能减少B 原子的能量增加，电子的动能增加C 原子的能量减少，电子的动能减少D 原子的能量减少，电子的动能增加4. 关于玻尔的原子模型，下列说法中正确的有A它彻底否定了卢瑟福的核式结构学说B 它发展了卢瑟福的核式结构学说C它完全抛弃了经典的电磁理论D它引入了普朗克的量子理论5按照玻尔理论、当氢原子中电子由半径为r a的圆轨道跃迁到半径为 r b的圆轨道上，则在跃迁过程中A 氢原子要吸收一系列频率的光子B 氢原子要辐射一系列频率的光子C 氢原子要吸收某一频率的光子D 氢原子要辐射某一定频率的光子6 处于基态的氢