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《玻尔的原子模型》教学设计教学目标：（一）知识与技能1、了解玻尔的三条假设。
2、通过公式和使学生了解原子能级、轨道半径和量子数的关系。
3、了解玻尔理论的重要意义。
（二）过程与方法培养学生对问题的分析和解决能力，初步了解原子的结构（三）情感、态度与价值观理解人类对原子的认识和研究经历了一个十分漫长的过程，这一过程也是辩证发展的过程。
教学重点：玻尔的原子模型、能级教学难点：玻尔的原子模型、能级教学方法：演示和启发式综合教学法。
教学用具：投影片，多媒体辅助教学设备教学过程：（一）引入新课前一节提到卢瑟福的原子核式结构学说跟经典的电磁理论产生了矛盾，这说明了经典的电磁理论不适用于原子结构，那么怎么解释原子是稳定的？又怎么解释原子发光的光谱不是连续光谱呢？核式结构学说在解释原子发光现象和原子的稳定性问题时遇到了空前的困难，玻尔在总结前人经验成果的基础上进一步研究，提出了自己的理论。
（二）新课教学1、玻尔的原子模型（1）原子的稳定性经典的电磁理论认为电子绕原子核旋转，由于电子辐射能量，因此随着它的能量减少，电子运行的轨道半径也减小，最终要落入原子核中。
玻尔在1913年结合普朗克的量子理论针对这一问题提出新的观点。
玻尔假设一：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量，这些状态叫做定态。
说明：这一说法和事实是符合得很好的，电子并没有被库仑力吸引到核上，就像行星绕着太阳运动一样。
这里所说的定态是指原子可能的一种能量状态，有某一数值的能量，这些能量包含了电子的动能和电势能的总和。
（2）原子发光的光谱经典的电磁理论认为电子绕核运行的轨道不断的变化，它向外辐射电磁波的频率应该等于绕核旋转的频率。
因此原子辐射一切频率的电磁波，大量原子的发光光谱应该是连续光谱。
玻尔针对这一问题提出新的观点。
玻尔假设二：原子从一种定态（）跃迁到另一种定态（）时，它辐射（或吸收）一定频率的光子，光子的能量由这两种定态的能量差决定，即：。
《玻尔的原子模型 能级》本节内容是本章的重点，也是难点，玻尔理论的内容不易理解，介绍玻尔理论时，可根据卢瑟福原子模型跟经典电磁理论之间的矛盾，说明经典电磁理论不适用于原子结构，直接提出玻尔理论的内容，这样讲，虽然理论不够严谨，但简洁明了，学生容易接受。
1、知识与技能(1)知道玻尔原子结构理论的主要内容．(2)了解能级、跃迁、能量量子化及基态、激发态等概念．(3)会用玻尔的原子结构理论解释氢光谱．(4)了解玻尔原子结构理论的意义.2、过程与方法：通过玻尔理论的学习，进一步了解氢光谱的产生。
3、情感、态度与价值观：培养我们对科学的探究精神，养成独立自主、勇于创新的精神。
重点：玻尔原子理论的基本假设。
[来源:Z*xx*]难点：玻尔理论对氢光谱的解释。
多媒体课件及相关教材模型[先填空]1．玻尔原子结构理论的主要内容(1)电子围绕原子核运动的轨道不是任意的，而是一系列分立的、特定的轨道．当电子在这些轨道上运动时，原子是稳定的，不向外辐射能量，也不吸收能量，这些状态称为定态．(2)原子处在定态的能量用E n表示，此时电子以r n的轨道半径绕核运动，n称为量子数．当原子中的电子从一定态跃迁到另一定态时，发射或吸收一个光子，光子的能量hν＝E n－E m.上式被称为玻尔频率条件，式中E n和E m分别是原子的高能级和低能级．这里的“跃迁”可以理解为电子从一种能量状态到另一个能量状态的瞬时过渡．2．轨道量子化和能级(1)轨道量子论在玻尔原子结构模型中，围绕原子核运动的电子轨道只能是某些分立值，所以电子绕核运动的轨道是量子化的．(2)能级不同状态的原子有不同的能量，因此原子的能量是不连续的，这些不同的能量值称为能级．[再判断]1．玻尔的原子结构理论认为电子的轨道是量子化的．(√)2．电子吸收某种频率的光子时会从较低的能量态跃迁到较高的能量态．(√)3．电子能吸收任意频率的光子发生跃迁．(×)[后思考]1．玻尔的原子模型轨道与卢瑟福的行星模型轨道是否相同？【提示】不同．玻尔的原子模型的电子轨道是量子化的，只有当半径的大小符合一定。
4 玻尔的原子模型[学习目标] 1.知道玻尔原子理论基本假设的主要内容．(重点)2.了解能级、能级跃迁、能量量子化以及基态、激发态等概念．(重点)3.掌握用玻尔原子理论简单解释氢原子模型．(重点、难点)4.了解玻尔模型的不足之处及其原因．一、玻尔原子理论的基本假设1．玻尔原子模型(1)原子中的电子在库仑力的作用下，绕原子核做圆周运动．(2)电子绕核运动的轨道是量子化的．(3)电子在这些轨道上绕核的转动是稳定的，且不产生电磁辐射．2．定态当电子在不同轨道上运动时，原子处于不同的状态，原子在不同的状态中具有不同的能量，即原子的能量是量子化的，这些量子化的能量值叫做能级，原子具有确定能量的稳定状态，称为定态．能量最低的状态叫做基态，其他的能量状态叫做激发态．3．跃迁当电子从能量较高的定态轨道(其能量记为E m)跃迁到能量较低的定态轨道(其能量记为E n，m＞n)时，会放出能量为hν的光子，该光子的能量hν＝E m－E n，这个式子被称为频率条件，又称辐射条件．二、玻尔理论对氢原子光谱的解释1．玻尔理论对氢光谱的解释(1)解释巴耳末公式①按照玻尔理论，从高能级跃迁到低能级时辐射的光子的能量为hν＝E m－E n.②巴耳末公式中的正整数n和2正好代表能级跃迁之前和之后所处的定态轨道的量子数n和2.并且理论上的计算和实验测量的里德伯常量符合得很好．(2)解释氢原子光谱的不连续性原子从较高能级向低能级跃迁时放出光子的能量等于前后两个能级差，由于原子的能级是分立的，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．玻尔理论的局限性(1)成功之处玻尔理论第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，成功解释了氢原子光谱的实验规律．(2)局限性保留了经典粒子的观念，把电子的运动仍然看做经典力学描述下的轨道运动．(3)电子云原子中的电子没有确定的坐标值，我们只能描述电子在某个位置出现概率的多少，把电子这种概率分布用疏密不同的点表示时，这种图像就像云雾一样分布在原子核周围，故称电子云．1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)电子吸收某种频率条件的光子时会从较低的能量态跃迁到较高的能量态．(√)(2)电子能吸收任意频率的光子发生跃迁．(×)(3)氢原子能级的量子化是氢光谱不连续的成因．(√)(4)玻尔理论能很好地解释氢光谱为什么是一些分立的亮线．(√)(5)玻尔理论能成功地解释氢光谱．(√)2．(多选)玻尔在他提出的原子模型中所作的假设有( )A．原子处在具有一定能量的定态中，虽然电子做加速运动，但不向外辐射能量B．原子的不同能量状态与电子沿不同的圆轨道绕核运动相对应，而电子的可能轨道的分布是不连续的C．电子从一个轨道跃迁到另一个轨道时，辐射(或吸收)一定频率的光子D．电子跃迁时辐射的光子的频率等于电子绕核做圆周运动的频率[解析] A、B、C三项都是玻尔提出来的假设，其核心是原子定态概念的引入与能量跃迁学说的提出，也就是“量子化”的概念．原子的不同能量状态与电子绕核运动时不同的圆轨道相对应，是经典理论与量子化概念的结合．原子辐射的能量与电子在某一可能轨道上绕核的运动无关．[答案] ABC3．(多选)有关氢原子光谱的说法，正确的是( )A．氢原子的发射光谱是线状谱B．氢原子光谱说明氢原子只发出特定频率的光C．氢原子光谱说明氢原子能级是分立的D．氢原子光谱线的频率与氢原子能级的能量差无关[解析] 原子的发射光谱是原子跃迁时形成的，由于原子的能级是分立的，所以氢原子的发射光谱是线状谱，原子发出的光子的能量正好等于原子跃迁时的能级差，故氢原子只能发出特定频率的光，综上所述，选项D错，A、B、C对．[答案] ABC玻尔原子模型的三条假设1轨道半径只能够是一些不连续的、某些分立的数值．氢原子各条可能轨道上的半径r n＝n2r1(n＝1,2,3…)，其中n是正整数，r1是离核最近的可能轨道的半径，r1＝0.53×10－10 m．其余可能的轨道半径还有0.212 nm、0.477 nm…，不可能出现介于这些轨道半径之间的其他值．这样的轨道形式称为轨道量子化．2．能量量子化(1)电子在可能轨道上运动时，尽管是变速运动，但它并不释放能量，原子是稳定的，这样的状态也称之为定态．(2)由于原子的可能状态(定态)是不连续的，具有的能量也是不连续的．这样的能量值，称为能级，能量最低的状态称为基态，其他的状态叫作激发态，对氢原子，以无穷远处为势能零点时，其能级公式E n＝1n2E1(n＝1,2,3…)其中E1代表氢原子的基态的能级，即电子在离核最近的可能轨道上运动时原子的能量值，E1＝－13.6 eV.n是正整数，称为量子数．量子数n越大，表示能级越高．(3)原子的能量包括：原子的原子核与电子所具有的电势能和电子运动的动能．3．跃迁原子从一种定态(设能量为E2)跃迁到另一种定态(设能量为E1)时，它辐射(或吸收)一定频率的光子，光子的能量由这两种定态的能量差决定，高能级E m低能级E n.可见，电子如果从一个轨道到另一个轨道，不是以螺旋线的形式改变半径大小的，而是从一个轨道上“跳跃”到另一个轨道上．玻尔将这种现象叫做电子的跃迁．【例1】一个氢原子中的电子从一个半径为r a的轨道自发地直接跃迁至另一半径为r b 的轨道，已知r a＞r b，则在此过程中( )A．原子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．原子要吸收某一频率的光子D．原子要辐射某一频率的光子[解析] 因为是从高能级向低能级跃迁，所以应放出光子，故B、C错误；“直接”从一能级跃迁到另一能级，只对应某一能级差，故只能放出某一频率的光子，故A错误，D正确．[答案] D。
玻尔的原子模型能级【教学目标】一、知识与技能1．了解玻尔原子理论的主要内容。
2．了解能级、能量量子化以及基态、激发态的概念。
二、过程与方法通过玻尔理论的学习，进一步了解氢光谱的产生。
三、情感、态度与价值观培养我们对科学的探究精神，养成独立自主、勇于创新的精神。
【教学重点】玻尔原子理论的基本假设【教学难点】玻尔理论对氢光谱的解释。
【教学方法】教师启发、引导，学生讨论、交流。
【教学用具】投影片，多媒体辅助教学设备，课件【教学课时】1课时【教学过程】复习导入：回顾科学家对原子结构的认识史汤姆孙发现电子→否定原子不可再分→建立汤姆孙的枣糕模型→α粒子散射实验→否定汤姆孙的枣糕模型→建立卢瑟福的核式结构模型→原子稳定性光谱实验→完善卢瑟福的核式结构模型→？？？为了解决上述矛盾，丹麦物理学家玻尔，在1913年提出了自己的原子结构假说。
进行新课一、玻尔的原子理论（三个重要假设）1．能级（定态）假设：（本假设针对线状谱提出）原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量。
这些状态叫定态。
2．跃迁假设：（本假设是针对原子稳定性提出的）原子从一种定态（设能量为E n ）跃迁到另一种定态（设能量为E m ）时，它辐射（或吸收）一定频率的光子，光子的能量由这两种定态的能量差决定，即 n m E E h -=ν（h 为普朗克常量）3．轨道量子化假设：（针对原子核式模型提出，是能级假设的补充）原子的不同能量状态跟电子沿不同的圆形轨道绕核运动相对应。
原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道的分布也是不连续的。
二、用玻尔的原子理论解释氢光谱1．玻尔根据经典电磁理论和牛顿力学计算出氢原子的电子的各条可能轨道半径和电子在各条轨道上运动时的能量（包括动能和势能）公式：轨道半径：12r n r n = n =1，2，3……r 1=0.53×10-10m ，r 2=0.2.2×10-9m能 量： 121E n E n = n =1，2，3…… E 1= -13.6eV ，E 2= -3.4eV式中r 1、E 1、分别代表第一条（即离核最近的）可能轨道的半径和电子在这条轨道上运动时的能量，r n 、E n 分别代表第n 条可能轨道的半径和电子在第n 条轨道上运动时的能量，n 是正整数，叫量子数。
玻尔的原子模型一、学情分析教学内容分析：本课是高中物理选修3-4〔鲁科版〕第二章第三节内容。
本节课在学习“电子的发现和汤姆孙模型〞与“原子的核式结构模型〞的根底上，在学生初步了解人类在探索原子结构历史上的经典实验和局部原子模型的根底上进一步学习原子结构新理论。
本节课以哲学上的否认和继承性的开展为主线脉络，凸显科学开展历程的艰辛和成就，在卢瑟福原子核式结构模型的根底上结合经典电磁理论的困难引出玻尔的原子模型，并为氢原子光谱分析的学习奠定良好的根底。
因此在教学中应引导学生小组交流学习，采用启发式教学，综合玻尔理论解决核式结构的不足，培养学生运用知识的能力。
在发现问题、提出问题、分析问题和解决问题的探究过程中，能够激发学生强烈的学习愿望和体会科学家勇于探索、实事求是的科学态度和科学精神，体验学习之快。
学习者分析：知识储藏上学生已经知道汤姆孙拉开原子的研究序幕、卢瑟福确定了原子研究的正确方向、天体模型等相关知识、初步具备获取知识、总结规律的能力、学习意识上学生对该局部内容较有兴趣，同时表现出较为强烈的求知欲望。
但学生的语言表述能力不够理想、局部学生的建模意识不够强烈，加之本节较为抽象且量子论的理解存在困难，故学生对此有一定的畏惧心理。
二、教学目标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、能量量子化以与基态、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①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。
②通过本节的学习，感受科学开展与进步的坎坷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、学习重难点重点：玻尔原子理论的根本假设。
难点：玻尔理论对氢光谱的解释。
四、设计思想学生是学习的主体，以学生为中心、善于捕捉学生的好奇心，强调学生对知识的主动探索、主动发现和对所学知识意义的主动建构。
玻尔的原子模型教案教案标题：探索玻尔的原子模型一、教学目标：1. 理解原子结构的发展历程，了解玻尔的原子模型的基本原理和特点。
2. 掌握玻尔的原子模型的结构和特点，能够运用该模型解释原子光谱和能级跃迁。
3. 培养学生的实验探究能力和科学思维，通过实验和讨论，加深对原子结构的理解。
二、教学重点和难点：重点：玻尔的原子模型的基本原理和特点，原子光谱和能级跃迁的解释。
难点：理解原子的能级结构和玻尔模型的提出及其意义。
三、教学内容和过程：1. 导入：通过提问和讨论，引导学生回顾原子结构的历史发展，引出玻尔的原子模型。
2. 学习：介绍玻尔的原子模型的基本原理和特点，包括定态、能级、能级跃迁等概念，并进行示意图和数学推导的讲解。
3. 实验探究：设计实验，让学生通过测量氢原子光谱线的波长，验证玻尔模型对氢原子光谱的解释，引导学生观察实验现象，分析实验数据，加深对玻尔模型的理解。
4. 拓展应用：通过案例分析和讨论，引导学生了解玻尔模型在其他原子和分子的应用，如氢分子离子、氦原子等。
5. 总结归纳：对玻尔的原子模型进行总结和归纳，强调其在原子结构研究中的重要性和意义。
6. 作业布置：布置相关阅读和思考题，巩固和拓展学生对玻尔模型的理解和应用。
四、教学手段和资源：1. 多媒体课件：用于呈现玻尔模型的基本原理和实验过程。
2. 实验器材：用于进行氢原子光谱线测量实验。
3. 教科书和参考书：用于学生课后阅读和深入学习。
五、教学评价：1. 实验报告：学生完成实验报告，包括实验目的、方法、数据处理和结论等内容。
2. 课堂讨论：通过课堂讨论和提问，检查学生对玻尔模型的理解和应用能力。
3. 作业考查：布置相关作业，检验学生对玻尔模型的掌握程度。
通过以上教学设计，学生将能够全面了解玻尔的原子模型，掌握其基本原理和应用，培养实验探究能力和科学思维，为学生今后的学习和科研打下坚实基础。
《氢原子光谱和玻尔的原子模型》教学案课标核心素养要求了解氢原子光谱和波尔的原子模型学习目标 1、知道光谱、氢原子光谱的实验规律2、了解波尔的原子模型，能用原子能级图分析问题 学习重点波尔的原子模型、应用原子能级图分析问题学习过程【自主学习】回顾原子的核式结构：【合作学习·难点探究】任务一、了解光谱及氢原子光谱的实验规律 阅读教材梳理：1、把食盐放在火中灼烧，会发出黄色的光2、说明发射光谱形成和种类： 连续谱： 线状谱： 原子特征谱线：3、氢原子光谱巴耳末对氢原子光谱的在可见光区域的谱线进行研究得到了下面的公式：1λ＝R ∞⎝ ⎛⎭⎪⎫122－1n 2，n ＝3,4,5，…，该公式称为巴耳末公式。
【例1】关于光谱和光谱分析，下列说法正确的是( ) A ．太阳光谱和白炽灯光谱是线状谱B ．霓虹灯和煤气灯火焰中燃烧的钠蒸气产生的光谱是线状谱C ．进行光谱分析时，可以利用线状谱，也可以利用连续谱D ．观察月亮光谱，可以确定月亮的化学组成【例2】巴耳末通过对氢原子光谱的研究总结出巴耳末公式1λ＝R ∞⎝ ⎛⎭⎪⎫122－1n 2，n ＝3,4,5…，对此，下列说法正确的是( ) A ．巴耳末依据核式结构理论总结出巴耳末公式B ．巴耳末公式反映了氢原子发光的连续性C．巴耳末依据氢光谱的分析总结出巴耳末公式D．巴耳末公式准确反映了氢原子发光的分立性，其波长的分立值并不是人为规定的任务二、波尔的原子理论1、经典电磁理论的困难（1）无法解释原子的稳定性，（2）无法解释原子光谱的分立特征。
2、玻尔原子理论的基本假设（1）轨道量子化：轨道半径只能够是一些不连续的、某些分立的数值，电子在这些轨道上是稳定的，不产生电磁辐射氢原子的电子轨道最小半径为r1＝0.053 nm，其余轨道半径满足r n＝n2r1（2）能量量子化：电子在不同轨道上运动时具有不同的能量，即原子的能量是______称为能级，原子中这些具有确定能量的稳定状态，称为______。
《玻尔的原子模型》说课稿一、考情分析高中物理介绍了三种原子结构模型分别是汤姆孙原子模型、卢瑟福原子核式结构、玻尔原子模型，原子结构内容比较抽象，高考对这部分内容虽然要求较低但历届高考命题均有涉及，其中对玻尔理论的考查常以氢原子为例，集中体现对定态假设、跃迁假设的理解能力及推理能力、抽象思维能力的考查，以及和光电效应相结合，独立成题或者以选择题部分选项为主。
二、说教材本课题是高中物理选修3-5第十八章第四节，选修3-5第十八章《原子结构》原子结构作为联系物理和化学的纽带,不仅是学过的原子结构知识的综合和扩展,也是以后学习原子核的基础。
有利于巩固学生对氢原子光谱的认识，强化学生对原子发光的认识，起到承上启下的作用。
整章内容贯穿着发现问题——提出猜想——实验验证--建立模型——解释模型”过程。
本节教材通过玻尔发现问题--提出假说--解决问题--不足之处展开，本节教学重点是对玻尔理论、能级跃迁规律的理解。
从而让学生沿着科学家发现物理定律的历史足迹体验科学家的思维方法．尽管玻尔模型后来被证明很不完善，但仍是人们认识原子结构的一个重要里程碑，玻尔理论解决了原子的稳定性和光谱分立性问题，引入的量子观念、定态和跃迁概念对人类在认识微观领域上观念的转变作出了重大贡献!它进一步说明微观世界中原子范围内的现象要用量子理论才能更好地解决。
本节内容是本章的重点，也是难点，本节内容容量大、不易理解，计划用2课时，本节是第1课时。
三、说学情学生通过前面三节内容已经学习了卢瑟福的核式结构模型、氢原子光谱特征，对原子模型和光谱特征已有感性的认识。
本节课通过对光谱特征分析总结出原子发光的不同规律，通过对经典理论遇到困难的基础上提出假设从而形成对玻尔原子模型的理性认识。
从研究方法上来看，学生在必修一伽利略研究自由落体运动这节内容已接触过发现问题——提出假说这种科学研究方法；从知识水平上看，本节内容抽象，肉眼不可见，远离生活，学生难以理解。
第3节玻尔的原子模型●课标要求1．知道玻尔原子理论的基本假设的主要内容．2．了解能级、跃迁、能量量子化以及基态、激发态等概念，并会用hν＝E2－E1进行简单计算．3．能用玻尔原子理论简单解释氢原子模型，可借助课本轨道示意图帮助学生很好的理解电子跃迁时的能态变化及原子发光机理．●教学地位本节内容是本章的重点，也是难点，玻尔理论的内容不易理解．介绍玻尔理论时，可根据卢瑟福原子模型跟经典电磁理论之间的矛盾，说明经典电磁理论不适用于原子结构，直接提出波尔理论的内容．这样讲，虽然理论上不够严谨，但简洁明了，学生容易接受．关于氢原子核外电子跃迁时辐射(或吸收)光子的问题，可根据不同层次的学生，选定难度．如对一般学生只要求计算能量差，层次较高的学生可以计算光子频率、波长等．玻尔理论的一个重要假设是原子能量的量子化，是人们认识原子结构的一个重要里程碑，它进一步说明微观世界中原子范围内的现象要用量子理论才能更好地解决．本节的重点是玻尔原子理论的基本假设，通过教学再次让学生体验科学家所进行的科学探究，领会科学方法和科学精神.●新课导入建议问题导入按照经典电磁理论的说法，只要给原子提供一定的能量，原子就会由低能量状态跃迁到高能量状态．实际上对于某种元素的原子，只有吸收一些特定大小的能量原子才能从低能量状态向高能量状态跃迁，这是为什么呢？本节课的学习便能解决此问题．●教学流程设计课前预习安排：1.看教材2.填写【课前自主导学】同学之间可进行讨论⇒步骤1：导入新课，本节教学地位分析⇒步骤2：老师提问，检查预习效果可多提问几个学生⇒步骤3：师生互动完成“探究1”除例1外可再变换命题角度，补充一个例题以拓展学生思路⇓步骤7：指导学生完成【当堂双基达标】，验证学习情况⇒步骤6：完成“探究3”重在讲解规律方法技巧⇐步骤5：师生互动完成“探究2”方式同完成探究1相同⇐步骤4：让学生完成【迁移应用】，检查完成情况并点评⇓步骤8：先由学生自己总结本节的主要知识，教师点评，安排学生课下完成【课后知能检测】课标解读重点难点1.了解玻尔理论的主要内容．2.掌握氢原子能级及轨道半径的规律. 1.玻尔原子理论的基本假设．(重点)2.玻尔理论对氢原子光谱的解释．(难点)玻尔原子模型(1)玻尔理论的建立背景和观点①经典理论的困难a．电子绕原子核做圆周运动辐射能量，电子绕核运行的轨道半径也要减小，电子应沿螺旋线运动，最终落入原子核，原子寿命很短，但事实并非如此．B．随着电子绕核运转的能量越来越少，转动频率越来越高，辐射的能量(发光)频率应连续，但元素的特征光谱的存在无法解释．②玻尔的观点：玻尔接受普朗克和爱因斯坦的量子化思想，并将原子结构与光谱联系起来．于1913年提出了量子化的原子模型．(2)玻尔理论的内容基本假设内容轨道量子化原子只能处于一系列能量不连续的状态中．在这些状态中，原子是稳定的，电子虽然做加速运动，但并不向外辐射能量，这些状态叫做定态．电子绕原子核做圆周运动，只能处在一些分立的轨道上，在这些轨道上绕核转动而不产生电磁辐射跃迁假说原子从一种定态跃迁到另一定态时，吸收(或辐射)一定频率的光子能量hν，例如，原子从定态E2跃迁到定态E1，辐射的光子能量为E2－E1能量状态量子化原子的不同能量状态对应于电子的不同运行轨道．原子的能量状态是不连续的，电子不能在任意半径的轨道上运行，只有轨道半径r跟电子动量mv的乘积满足m e vr＝nh2π(n＝1,2,3，…) 这些轨道才是可能的．n是正整数，称为量子数2.思考判断(1)玻尔理论全面否定了原子的核式结构模型．(×)(2)玻尔认为原子是稳定的，电子绕核旋转但不向外辐射能量．(√)(3)原子跃迁时吸收或辐射光子的能量必须是两能级之差．(√)3．探究交流请详细阐述原子核式结构模型与经典电磁理论的矛盾．【提示】电子绕核做圆周运动是加速运动，按照经典理论，加速运动的电荷要不断地向周围发射电磁波，电子的能量就要不断减少，最后电子要落到原子核上，这与原子通常是稳定的事实相矛盾.氢原子的能级结构1.(1)能级：按照玻尔的原子理论，原子只能处于一系列不连续的能量状态．在每个状态中，原子的能量值都是确定的，各个确定的能量值叫做能级．(2)氢原子在不同能级上的能量和相应的电子轨道半径为E n＝E1n2(n＝1,2,3，…)；r n＝n2r1(n＝1,2,3，…)，式中E1≈－13.6 eV，r1＝0.53×10－10 m.(3)在正常或稳定状态时，原子尽可能处于最低能级，电子受核的作用力最大而处于离核最近的轨道，这时原子的状态叫做基态． (4)电子吸收能量后，从基态跃迁到较高的能级，这时原子的状态叫做激发态．2．思考判断(1)第m 个定态和第n 个定态的轨道半径r m 和r n 之比为r m ∶r n ＝m 2∶n 2.(√)(2)第m 个定态和第n 个定态的能量E m 和E n 之比为E m ∶E n ＝n 2∶m 2.(√)(3)当氢原子由能量为E 的定态向低能级跃迁时，其发光频率为ν＝E h.(×)3．探究交流玻尔理论是如何解释氢原子光谱特征的？【提示】 当电子从高能级跃迁到低能级时，原子会辐射能量；当电子从低能级跃迁到高能级时，原子要吸收能量．因为电子的能级是不连续的，所以原子在跃迁时吸收或辐射的能量都不是任意的，这个能量等于电子跃迁时始末两个能级间的能量差．能量差值不同，发射的光频率也不同，我们就能观察到不同颜色的光.对玻尔原子模型的理解1．玻尔原子模型的内容是什么？ 2．按玻尔理论，原子所处的能级是连续的吗？3．原子在不同能级间跃迁时一定吸收光子吗？1．轨道量子化轨道半径只能够是一些不连续的、某些分立的数值．模型中保留了卢瑟福的核式结构，但他认为核外电子的轨道是不连续的，它们只能在某些可能的、分立的轨道上运动，而不是像行星或卫星那样，能量大小可以是任意的量值．例如，氢原子的电子最小轨道半径为r 1＝0.053 nm ，其余可能的轨道半径还有0.212 nm 、0.477 nm 、…不可能出现介于这些轨道半径之间的其他值．这样的轨道形式称为轨道量子化．2．能量量子化与轨道量子化对应的能量不连续的现象．电子在可能轨道上运动时，尽管是变速运动，但它并不释放能量，原子是稳定的，这样的状态也称之为定态．由于原子的可能状态(定态)是不连续的，具有的能量也是不连续的．这样的能量形式称为能量量子化．3．跃迁原子从一种定态(设能量为E2)跃迁到另一种定态(设能量为E1)时，它辐射(或吸收)一定频率的光子，光子的能量由这两种定态的能量差决定，即hν＝E2－E1(或E1－E2)．可见，电子如果从一个轨道到另一个轨道，不是以螺旋线的形式改变半径大小的，而是从一个轨道上“跳跃”到另一个轨道上．玻尔将这种现象叫做电子的跃迁．4．总而言之根据玻尔的原子理论假设，电子只能在某些可能的轨道上运动，电子在这些轨道上运动时不辐射能量，处于定态．只有电子从一条轨道跃迁到另一条轨道上时才辐射能量，辐射的能量是一份一份的，等于这两个定态的能量差．这就是玻尔理论的主要内容．1．处于基态的原子是稳定的，而处于激发态的原子是不稳定的．2原子的能量与电子的轨道半径相对应，轨道半径大，原子的能量大，轨道半径小，原子的能量小．玻尔在他的原子模型中所提出的假设有( )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的圆轨道绕核运动相对应，而电子的可能轨道的分布是不连续的C．电子从一个轨道跃迁到另一个轨道时，辐射(或吸收)一定频率的光子能量D．电子跃迁时辐射的光子的频率等于电子绕核做圆周运动的频率【解析】由玻尔理论可知原子只能处在一系列不连续的能量状态中，在这些状态中，原子是稳定的，原子从一种定态跃迁到另一定态时，吸收或辐射一定频率的光子能量，原子的不同能量状态对应着电子不同运行轨道，所以A、B、C三项均正确．电子跃迁时辐射的光子频率由能级差决定，与电子绕核运动的频率无关，故D项错误．答案为A、B、C.【答案】ABC1．(2013·西安实验中学检测)关于玻尔的原子模型理论，下列说法正确的是( ) A．原子可以处于连续的能量状态中B．原子的能量状态不可能是连续的C．原子的核外电子在轨道上运动时，要向外辐射能量D.原子的核外电子在轨道上运动时，不向外辐射能量【解析】原子的轨道是量子化的，其能量值也是量子化的；原子在某一状态时，电子的轨道是确定的，能量也是确定的，原子不向外辐射能量．【答案】BD对原子能级跃迁的理解【问题导思】1．原子的跃迁一定是从激发态向基态跃迁吗？2．原子跃迁过程可以吸收或辐射任意能量的光子吗？3．原子的跃迁只能发生在相邻的两个能级之间吗？1．能级跃迁处于激发态的原子是不稳定的，它会自发地向较低能级跃迁，经过一次或几次跃迁到达基态．所以一群氢原子处于量子数为n的激发态时，可能辐射出的光谱线条数为N＝n n－1＝C2n.22．光子的辐射与吸收由于原子的能级是一系列不连续的值，任意两个能级差也是不连续的，故原子辐射或吸收一些特定频率的光子．原子辐射光子后会从较高能级向较低能级跃迁；原子吸收光子后会从较低能级向较高能级跃迁．辐射或吸收光子的能量满足hν＝E m－E n(m＞n)，能级差越大，辐射或吸收光子的频率就越高．3．原子能量的变化当轨道半径减小时，库仑引力做正功，原子的电势能减小，电子动能增大，原子向外辐射光子，原子能量减小．反之，轨道半径增大时，原子电势能增大，电子动能减小，原子吸收光子，原子能量增大．4．原子跃迁时需注意的两个问题(1)注意一群原子和一个原子：氢原子核外只有一个电子，这个电子在某个时刻只能处在某一个可能的轨道上，在某段时间内，由某一轨道跃迁到另一轨道时，可能的情况只有一种，但是如果容器中盛有大量的氢原子，这些原子的核外电子跃迁时就会有各种情况出现．(2)注意直接跃迁与间接跃迁：原子从一种能量状态跃迁到另一种能量状态时，有时可能是直接跃迁，有时可能是间接跃迁．两种情况辐射(或吸收)光子的频率不同．实物粒子和原子碰撞时，由于实物粒子的动能可全部或部分地被原子吸收，所以只要入射粒子的动能大于或等于原子某两定态能量之差，就可使原子受激发而向较高能级跃迁．有一群氢原子处于量子数n＝3的激发态，当它们跃迁时：(1)有可能放出几种能量的光子？(2)在哪两个能级间跃迁时，所发出的光子的波长最长？波长是多少？【审题指导】(1)本题中氢原子在n＝3的定态，原子处于激发态，电子可能从n＝3轨道向低轨道跃迁，向外以光子形式辐射能量，辐射的光子能量E ＝hν，等于两定态能级的能量之差，可放出C 23种频率的光子．(2)由hν＝ΔE 知λ＝hc ΔE ，波长最长的光子对应的ΔE 最小． 【解析】 (1)由n ＝3的激发态向低能级跃迁的路径为n 3→n 2→n 1或n 3→n 1，故能放出三种能量的光子．(2)上述三种跃迁辐射中，由n 3→n 2的跃迁能级差最小，辐射的光子能量最小，波长最长．由氢原子能级图知E 2＝－3.4 eV ，E 3＝－1.51 eV.hν＝E 3－E 2，由ν＝c λ可得λ＝hc E 3－E 2＝6.63×10－34×3×1081.89×1.6×10－19 m ＝6.58×10－7 m. 【答案】 (1)3 (2)n 3→n 2的跃迁 6.58×10－7 m一个氢原子与一群氢原子在能级分析中的差别1．如果是一个氢原子，该氢原子的核外电子在某时刻只能处在某一个可能的轨道上，由这一轨道向另一轨道跃迁时只能有一种光，但可能发出的光条数为(n －1)．2．如果是一群氢原子，该群氢原子的核外电子在某时刻有多种可能轨道，每一个跃迁时只能发出一种光，多种轨道同时存在，发光条数N ＝n n －12.3．若知道每条光线的能量，可根据已知情况判定光线的波长或光线所在的区域．2．氢原子的n ＝1,2,3,4各个能级的能量如图2－3－1所示，一群氢原子由n ＝1的状态激发到n ＝4的状态，在它回到n ＝1的状态过程中( )图2－3－1A ．可能发出的能量不同的光子只有3种B ．可能发出6种不同频率的光子C ．可能发出的光子的最大能量是12.75 eVD ．可能发出的光子的最大能量是0.85 eV【解析】 由n ＝4能级回到n ＝1能级的过程中，可能发出的光子频率数n ＝4×4－12＝6种，发出光子的最大能量为E 4－E 1＝－0.85 eV －(－13.6) eV ＝12.75 eV ，故B 、C 正确．【答案】 BC 综合解题方略——氢原子核外电子的轨道和能量 根据氢原子的玻尔模型，氢原子核外电子在第一轨道和第二轨道运行时( )A ．轨道半径之比为1∶4B ．速度之比为4∶1C ．周期之比为1∶8D ．动能之比为4∶1【审题指导】 氢原子核外电子绕核做匀速圆周运动，库仑力充当向心力，根据圆周运动的知识结合牛顿第二定律求解．【规范解答】 由公式r n ＝n 2r ，所以轨道半径之比为r 1∶r 2＝12∶22＝1∶4，故A 对． 根据库仑定律和牛顿第二定律有：k e 2r 2n ＝m v 2n r n，v n ＝ke 2mr n ，所以速度之比为v 1v 2＝r 2r 1＝2∶1，故B 错．根据库仑定律和牛顿第二定律有： k e 2r 2n ＝m (2πT)2r n ，T ＝4π2mr 3n ke 2，所以周期之比为 T 1T 2＝r 1r 23＝1∶8，故C 对．根据12mv 2n ＝12k e 2r n ，所以动能之比为 E k1E k 2＝r 2r 1＝4∶1，故D 对． 【答案】 ACD在氢原子中，电子围绕原子核运动，如将电子的运动看做轨道半径为r 的圆周运动，则原子核与电子之间的库仑力提供电子做圆周运动所需的向心力，那么由库仑定律和牛顿第二定律，有ke 2r 2＝m e v 2r，则 1．电子运动速度为v ＝k e 2m e r.2．电子的动能为E k ＝12m e v 2＝ke 22r. 3．电子运动周期为T ＝2πr v ＝2πm e r 3ke 2. 【备课资源】(教师用书独具)关于玻尔模型假设的补充教学玻尔作为卢瑟福的学生曾在卢瑟福实验室工作过四个月，并参加了α粒子散射的实验工作，对原子核式结构模型的正确性是坚信不疑的！为此他要设法找到一个根本性的修正办法，即一种新的理论，既能保留卢瑟福的原子核式结构模型，又能导出原子的稳定性并解释线状谱．在玻尔模型提出之前，物理学界的几件大事，对他很有启发．一是1900年德国物理学家普朗克为了解释黑体辐射实验，提出能量量子化概念，他认为物质中的原子和分子可看成某种能吸收和放射电磁辐射的“振子”，这种“振子”的能量不是连续变化的，而只能取一些分立值．二是1905年爱因斯坦为了解释光电效应的实验规律，提出光量子假定，即可将电磁波看做是光子组成的．三是1885年瑞士物理学家巴耳末分析了可见光区的四条谱线，说明了原子光谱波长的分立特性．玻尔仔细地分析和研究了当时已知的大量光谱数据和经验公式，特别是受到了巴耳末公式的启示，很快写出了《原子结构和分子构造》的著名论文．论文把卢瑟福、普朗克、爱因斯坦的思想结合起来，克服了经典物理学解释原子稳定性的困难．玻尔在1922年接受诺贝尔奖所作的演讲中提到1913年他提出的两个假设．1．设想原子系统的可能运动状态中存在着所谓的“稳定态”，在这些状态中，粒子的运动虽然在很大程度上遵守经典物理学规律，但这些状态的独特稳定性不能用经典物理学来解释．原子系统的每个变化只能是从一个稳定态完全跃迁到另一个稳定态．2．与经典电磁理论相反，稳定原子不发生辐射，只有在两个稳定态之间跃迁才产生电磁辐射．辐射的特性由下面的关系来决定：hν＝E m －E n式中h 是普朗克常量，E m 和E n 是原子在两个稳定态，即辐射过程中的始态和末态的能量值．反之，用这种频率的电磁波照射原子时，可引起吸收过程，使原子从后一稳定态跃迁回前一个稳定态．玻尔在这两条假设的基础上，解释了氢原子光谱的规律，并从理论上算出了里德伯常数的值，预言了氢的一些新谱线．玻尔理论的一个最重要的成果还在于建立了经典概念与量子概念之间的对应原理，对量子论和原子物理的发展有重大贡献.1．关于玻尔的原子模型，下述说法中正确的有( )A．它彻底否定了经典的电磁理论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【解析】原子核式结构模型与经典电磁理论的种种矛盾说明，经典电磁理论已不适用于原子系统，玻尔从光谱学成就得到启发，利用普朗克的能量量子化的概念，提出了量子化的原子模型；但在玻尔的原子模型中仍然认为原子中有一很小的原子核，电子在核外绕核做匀速圆周运动，电子受到的库仑力提供向心力，并没有完全抛弃经典的电磁理论．【答案】BD2．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．原子的能量状态不是连续的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【解析】玻尔依据经典物理在原子结构问题上遇到了困难，引入量子化观念建立了新的原子模型理论，主要内容为：电子轨道是量子化的，原子的能量是量子化的，处在定态的原子不向外辐射能量，由此可知B正确．【答案】 B3．(2013·福三中检测)根据玻尔的氢原子理论，电子在各条可能轨道上运动的能量是指( )A．电子的动能B．电子的电势能C．电子的动能与电势能之和D．电子的动能、电势能和原子核能量之和【解析】根据玻尔理论，电子绕核做圆周运动时，库仑力提供向心力，故电子的能量是指电子的总能量，包括动能和电势能，故C正确．【答案】 C4．(2013·东北师大附中检测)有一个处于量子数n ＝3的激发态中的氢原子在向低能级跃迁时，最多可能发出的光子个数为( )A ．1B ．2C ．3D ．无法确定【解析】 这里是一个氢原子，一种可能是从n ＝3跃迁到n ＝1，另一种可能是从n ＝3到n ＝2再到n ＝1，这两种可能中只有一种可能发生，故B 正确．【答案】 B5．已知氢原子基态的电子轨道半径为r 1＝0.528×10－10 m ，量子数为n 的能级值为E n ＝－13.6n 2 eV. (1)求电子在基态轨道上运动时的动能．(2)有一群氢原子处于量子数n ＝3的激发态．画出能级图，在图上用箭头标明这些氢原子能发出哪几条光谱线．(3)计算这几条光谱线中波长最短的一条的波长．(其中静电力常量k ＝9.0×109 N·m 2/C 2，电子电量e ＝1.6×10－19 C ，普朗克常量h ＝6.63×10－34 J·s，真空中光速c ＝3.0×108m/s) 【解析】 (1)设电子的质量为m ，电子在基态轨道上的速率为v 1，根据牛顿第二定律和库仑定律有m v 21r 1＝ke 2r 21，所以E k ＝12mv 21＝ke 22r 1＝9.0×109× 1.6×10－1922×0.528×10－10 J＝2.18×10－18 J ＝13.6 eV.(2)当氢原子从量子数n ＝3的能级跃迁到较低能级时，可以得到3条光谱线，如图所示．(3)与波长最短的一条光谱线对应的能级差为E 3－E 1.λ＝hc E 3－E 1＝ 6.63×10－34×3×108[－1.5－－13.6]×1.6×10－19m ＝1.03×10－7 m.【答案】 (1)13.6 eV(2)见解析(3)1.03×10－7 m。
《玻尔的原子模型教学设计》【教材分析】1.在教材中的地位作用本课题处于高中物理选修3-5第十八章第四节，选修3-5第十八章《原子结构》原子结构作为联系物理和化学的纽带,不仅是学过的原子结构知识的综合和扩展,也是以后学习原子核的基础。
从前后联系来看，有利于巩固学生对氢原子光谱地认识。
有利于强化学生对原子发光地认识。
在讲解时，对推理方法、思维方法地分析，为今后学习原子核打下了必要条件。
起到承上启下地作用。
教材安排具有目地性，教材这节结构能较好地突出理论于实践地统一，使学生明白物理规律既可直接从实验得出，也可用已知规律从理论上推导得出。
本节是高考的重点和热点，主要以选择题和填空题的形式考查，所以应突出对每个概念、规律、现象的理解。
紧扣教材，重点对玻尔理论、能级跃迁规律的理解。
这就决定了本节课的教学目的和教学要求．这节课不全是为了让学生知道实验结论及定律的内容，重点在于要让学生知道结论是如何得出的；在得出结论时用了什么样的科学方法和手段；从而让学生沿着科学家发现物理定律的历史足迹体会科学家的思维方法．2.教材的特点本章教材有一个共同的特点就是以卢瑟福核式结构模型为基础，让学生得出感性认识，再通过光谱分析总结出原子发光的不同规律，在通过对典理论的困难的基础上提出假设从而形成对玻尔原子模型的理性认识。
【教学目标】1. 知识、技能目标：①了解玻尔原子模型及能级的概念。
②理解原子的发光和吸收光子的频率与能级差的关系。
③知道玻尔对氢原子光谱的解释以及玻尔理论的局限性。
2. 能力、方法目标：①通过假设理论的研究，进一步培养学生观察现象，分析、归纳、总结规律的能力．在讨论归纳中锻炼学生地语言表达能力。
②通过对典理论的困难的基础上提出假设，培养学生掌握概念和规律及方法相关知识的区别和联系的理解能力、观察能力、实验能力、思维能力、自学能力。
综合应用能力；练习科学方法；培养创新精神；发展个性和特长。
③培养观察能力、分析推理能力以及创新意识、发明意识等；④通过计算机模拟培养学生的推理及空间想象能力;3. 情感、态度目标：①培养学生尊重客观事实，世界是客观的，而人又是具有主观能动性的科学的辩证唯物主义的认识观和世界观。
