高中物理-玻尔的原子模型教学课件设计

18.4玻尔的原子模型1、知识与技能（1）了解玻尔原理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。三维目标汤姆孙发现电子汤姆孙的西瓜模型不能解释α粒子散射实验卢瑟福的核式结构模型原子不可分割否定建立出现矛盾否定汤姆孙的西瓜模型建立回顾科学家对原子结构的探究过程卢瑟福模型的困难：无法解释原子的稳定性和氢原子光谱的分立特征。核外电子绕核运动辐射电磁波能量减少，轨道连续变小原子不稳定辐射电磁波频率连续变化事实上：原子是稳定的，原子光谱是线状谱。经典理论的困难？卢瑟福核式结构模型否定建立频率等于绕核运行的频率频率变化1、围绕原子核运动的电子轨道半径只能是某些分立的数值且电子在这些轨道上绕核的转动是稳定的（电子的轨道是量子化的），不产生电磁辐射。2、原子在不同的轨道上运动时，原子处于不同的状态．玻尔指出，原子的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1913年玻尔提出了自己的原子结构假说玻尔轨道量子化假说能量量子化假说——针对原子的核式结构模型——针对原子的稳定性能级：量子化的能量值定态：原子中具有确定能量的稳定状态Ｅ４１２３４５Ｅ１Ｅ３Ｅ２Ｅ５量子数基态：能量最低的状态（离核最近）—基态激发态：其他的状态（除基态外的状态）激发态123定态注：原子的能量指电子绕核动能和电子-原子核系统的势能之和关于玻尔的原子模型理论，下面说法正确的是(

)A．原子可以处于连续的能量状态中B．原子的能量状态是不连续的C．原子中的核外电子绕核做加速运动一定向外辐射能量D．原子中的电子绕核运转的轨道半径是连续的B课堂演练13、当电子从能量较高的定态轨道（其能量记为Ｅm）跃迁到能量较低的定态轨道（能量记为Ｅn，m>n）时，会放出能量为hν的光子（h是普朗克常量），这个光子的能量由前后两个能级的能量差决定，即称为频率条件，又称辐射条件注：当电子吸收光子时会从较低能量态跃迁到较高的能量态，吸收的光子同样由频率条件决定。（吸收光谱）玻尔——针对原子光谱是线状谱提出跃迁假说--跃字包含“不连续”的意思1913年玻尔提出了自己的原子结构假说玻尔理论对氢光谱的解释n∞：电子脱离核束缚12345∞n量子数-13.6-3.4-1.51-0.85-0.540E/eV氢原子能级图轨道量子化能量量子化1、向低轨道跃迁12345∞n量子数-13.6-3.4-1.51-0.85-0.540E/eV处于激发态的原子是不稳定的可自发地经过一次或几次跃迁达基态跃迁时发射光子的能量：发射光子光子的能量必须等于能级差玻尔理论对氢光谱的解释说明：由于能级是分立的，所以放出的光子的能量也是分立的，因此原子的发射光谱只有一些分立的亮线。2、向高轨道跃迁12345∞n量子数-13.6-3.4-1.51-0.85-0.540E/eV吸收光子吸收光子的能量必须等于能级差因此吸收光谱也是一些分立的暗线使原子电离，破坏了原子结构，不再符合频率条件电子吸收能量克服核的引力，脱离原子，变成自由电子的现象---电离跃迁条件：电离条件：跃迁时吸收光子的能量：玻尔理论对氢光谱的解释气体导电时发光的机理:通常情况下，原子处于基态，是稳定的。气体放电管中的原子受到高速运动的电子的撞击，有可能向上跃迁到激发态。处于激发态的原子是不稳定的，会自发地向能量较低的能级跃迁，放出光子，最终回到基态。请问:电子撞击时,跃迁遵循频率条件吗?思考与讨论一结论:1、粒子撞击原子时，吸收能量，向高能级跃迁，2、发生电离时，破坏了原子结构3、原子吸收或发射光子时12345∞n量子数-13.6-3.4-1.51-0.85-0.540E/eV（2）若分别能量为11eV、15eV的光子照射处于基态的氢原子，结果如何？（1）要使处于基态的氢原子从基态跃迁到n=4激发态，则照射光光的频率必须为多少？解析：E1=-13.6eV，E4=-0.85eV由基态跃迁到激发态需吸收能量可用一定频率的光照射。则：吸收光子的能量hv=E4-E1。V=(-0.85+13.6)x1.6x10-19/6.63x10-34

=3.08x1015Hz11eV不被吸收，15eV使其电离课堂演练2跃迁时电子动能、原子势能、原子能量的变化?思考与讨论二结论:1.当n减小即轨道半径减小时。库仑力做正功，电子动能增加、原子势能减小、向外辐射能量，原子能量减小。2.当n增大即轨道半径增大时。库仑力做负功，电子动能减小、原子势能增大、从外界吸收能量，原子能量增大。提示：

（1）库仑力提供向心力。Ke2/r2=mv2/r.则mv2=Ke2/r。r越大，v越小。（2）电子远离核时，库仑力做负功。电子靠近核时，库仑力做正功。根据玻尔理论，氢原子中量子数n越大(

)A．电子的轨道半径越大B．核外电子的速率越大C．氢原子能级的能量越大D．核外电子的电势能越大解析：(1)n越大，电子距核越远，轨道半径越大。A对(2)库伦力提供向心力。Ke2/r2=mv2/r.则mv2=Ke2/r。R越大，v越小。或电子远离核时，库伦力做负功，动能减小，势能增大。(3)n越大，所处能级能量越大。ACD课堂演练312345∞n量子数-13.6-3.4-1.51-0.85-0.540E/eV一群氢原子现处于n=4激发态，跃迁后能发出几种频率不同的光？思考与讨论三一共6种。一群氢原子处于量子数为n的激发态时，可能辐射出的光谱条数为一个氢原子处于量子数为n的激发态上时，最多可辐射出多少条光谱线？n-1条结论：如图所示，大量氢原子处于能级n＝4的激发态，当它们向各较低能级跃迁时，对于多种可能的跃迁，下面说法中正确的是(

)A．最多只能放出4种不同频率的光子B．从n＝4能级跃迁到n＝1能级放出的光子波长最长C．从n＝4能级跃迁到n＝1能级放出的光子频率最高D．从n＝4能级跃迁到n＝3能级放出的光子波长等于从n＝2能级跃迁到n＝1能级放出的光子波长C课堂演练4电子在某处单位体积内出现的概率——电子云玻尔模型的局限性是什么？思考与讨论四1、成功之处：引入“量子”的观念成功解释氢原子的现状光谱2、局限之处：（1）对外层电子数目较多的元素原子光谱，其理论与事实相差很大（2）过多引用了经典的物理理论一、玻尔原子结构模型内容1、轨道量子化假设rn=n2r12、能量量子化假设En=E1/n23、跃迁假设二、玻尔理论对氢光谱的解释1、向低能级跃迁：发射光子2、向高能级跃迁：吸收光子3、跃迁：三、玻尔理论的成功与局限之处1、成功之处：引入“量子”的观念成功解释氢原子的现状光谱2、局限之处：（1）对外层电子数目较多的元素原子光谱，其理论与事实相差很大（2）过多引用了经典的物理理论课堂小结1、下面关于玻尔理论的解释中，不正确的说法是（）

A、原子只能处于一系列不连续的状态中，每个状态都对应一定的能量

B、原子中，虽然核外电子不断做加速运动，但只要能量状态不改变，就不会向外辐射能量

C、原子从一种定态跃迁到另一种定态时，一定要辐射一定频率的光子

D、原子的每一个能量状态都对应一个电子轨道，并且这些轨道是不连续的C可能吸收一定频率的光子符合能量量子化的原理符合能量量子化的原理符合轨道量子化的原理课堂互动讲练2、按照玻尔理论，一个氢原子中的电子从一半径为ra的圆轨道自发地直接跃迁到一半径为rb的圆轨道上，已知ra>rb，则在此过程中（）

A、原子要发出一系列频率的光子

B、原子要吸收一系列频率的光子

C、原子要发出某一频率的光子

D、原子要吸收某一频率的光子C分析：1.由高轨道激发态跃迁到低轨道激发态，辐射光子。2.轨道量子化、能量量子化、对应光子频率是特定的3、如果大量氢原子处在n=4的能级,会辐射出几种频率的光?12345∞n量子数-13.6-3.4-1.51-0.85-0.540E/eV一个原子和一群原子处于量子数n的激发态时，可能辐射的光谱条数⑴一个原子时可能条数：N=n-1⑵一群原子可能条数N=n(n-1)/2=C2n。解析：可能辐射N=4(4-1)/2=6种频率的光。4、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D轨道量子化假说轨道是特定的、分立的、不连续的。