- 1 - 玻尔原子模型
玻尔原子模型是英国物理学家约翰玻尔在1827年提出的。他的研究对整个物理学的发展产生了深远的影响，他的原子模型是物理学界提出的第一个定义原子的理论模型。
玻尔原子模型最开始是把原子看作是一个小型完整的球体单元。这个单元与其他特定的质量单位不同，可以形成分子，也可以形成化学元素。他发现，在同一种元素中，所有原子都是相同的，原子的性质是由它们内部结构决定的。他最早推测原子可以分为质子和中子。他还认为，同一种元素的原子的质量相同，在不同元素的原子之间存在质量差异。
玻尔原子模型的最大特点是，原子是一个单独的完整的物体。这个模型遵循“少量原则”，即原子的基本特性，如电荷和质量，是恒定的，同一种元素的原子都相同，不会发生变化。
玻尔原子模型对后来的原子结构理论起到了重要的作用，它激发了科学界对原子结构的深入研究，尤其是玻尔本人不久后发展出的数势力学模型。数势力学模型是根据电子势的均匀性，电子的可预见的运动轨迹和电子的相互作用而提出的，这是原子结构研究的一个重要基础。玻尔在1904年发表了著名的报告《关于原子的构造》，它补充了他在1827年提出的原子模型，提出了电子圈模型，即原子被一个电子圈包围着。在此基础上，科学家们发展出了新的原子结构模型，把原子看成由更多原子和其他结构元素组成，以更准确地绘制原子的结构和特性，最终广泛应用于物理学和化学的研究。 - 2 - 尽管现代的原子模型已经开始发展，玻尔的原子模型仍然是新一代科学家创造性地思考原子结构的重要起点。他的原子模型已经激发了几代科学家的研究热情，促进了物理学的发展。它不仅改变了科学家们对原子的认识，而且提供了一种新的思维方式，让科学家们重新审视原子和物质。
综上所述，玻尔原子模型是一个非常重要的发现，它不仅改变了人们对原子的看法，也促进了物理学的发展，影响了科学界几代科学家的一个原子模型，有足够的话题以供研究。
1 第4节 玻尔的原子模型
2014年5月9日星期五 主讲：方树君
教学内容
高二物理选修3-5第十八章第四节《玻尔的原子模型》
三维目标
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。
教学重点
玻尔的原子结构假说的两个内容：
（1）轨道量子化与定态；
（2）频率条件。
教学难点
1．原子的能量包括哪些；原子能量、动能、势能的变化。
2．玻尔理论对氢光谱的解释。
教学方法
教师引导、讲解，学生讨论、交流。
教学过程
一、引入
汤姆孙发现电子：原子是可分割的―→汤姆孙的“西瓜模型”或“枣糕模型” ―→卢瑟福α粒子散射实验：否定了汤姆孙的原子模型―→提出原子核式结构模型―→经典物理学无法解释：① 原子的稳定结构；② 原子光谱的分立特征。
二、玻尔原子结构假说的内容
1．轨道量子化与定态
（1）电子的轨道是量子化的，必须满足：12rnrn（n=1，2，3……）
电子在这些轨道上绕核转动是稳定的，不产生电磁辐射，所以原子是稳定的。电子的轨道半径只可能取某些分立的数值。如氢原子：r1=0.053nm，r2=0.212nm，r3=0.477nm ……轨 2 道半径不可能介于这些数值中间的某个值。
请举例说明物体的位置可以是不连续的？
①人在楼梯走动时脚停留的位置；
②棋盘上棋子的摆放位置。
电子绕核运动轨道与卫星的运动轨道是不一样的。卫星绕地球转动的轨道半径可按需要去任意值，轨道半径是连续的。
（2）定态
在不同轨道上运动，原子的状态是不同的，原子有不同的能量。轨道是量子化的，原子的能量也是量子化的，满足：121EnEn（n=1，2，3……）
原子结构的模型比较了解玻尔模型与量子力学模型的异同与应用的研究与分析
原子结构的模型比较：
在原子结构的研究中，玻尔模型和量子力学模型是两种重要的模型。本文将对这两种模型进行比较，探讨它们的异同以及在实际应用中的研究与分析。
一、玻尔模型
玻尔模型是由丹麦物理学家尼尔斯·玻尔在1913年提出的。该模型基于经典物理学的原理，并试图解释氢原子光谱的特点。
1. 模型描述
根据玻尔模型，原子由一个中心的原子核围绕着几个电子轨道组成。每个轨道都对应着一个确定的能量，而电子则可以在不同的轨道之间跃迁。当电子由高能级轨道跃迁到低能级轨道时，会释放出具有特定波长的光子。
2. 特点与应用
玻尔模型成功解释了氢原子光谱的现象，为后来量子力学模型的发展奠定了基础。此外，玻尔模型中的能级概念也被广泛应用于其他原子和分子的能级结构研究中。
二、量子力学模型 量子力学模型是基于量子力学理论的原子结构模型。它在20世纪初由多位科学家，如舍里·雷蒙德·约瑟夫·路易斯和沃纳·海森堡等，提出并发展起来。
1. 模型描述
量子力学模型认为，原子的结构不再是经典物理学所描述的粒子在轨道上运动，而是以概率波函数的形式存在。波函数可以确定电子在不同位置的概率分布，而不是精确的轨道。
2. 特点与应用
量子力学模型的特点在于它能够精确地描述原子的各种性质。通过薛定谔方程等数学工具，可以计算出原子的能量、电子云分布以及光谱等相关信息。该模型广泛应用于原子物理、化学、材料科学等领域的研究中。
三、异同与应用的研究与分析
1. 异同比较
玻尔模型与量子力学模型在原子结构的描述上存在明显的差异。玻尔模型以经典物理学的概念描述了原子的轨道和能级，而量子力学模型则引入了波粒二象性的观念，将原子结构看作是波函数的分布。
2. 应用研究与分析
尽管玻尔模型在描述氢原子光谱和能级结构等方面相对简化且较为粗略，但它仍然在教学和理论研究中有一定的应用。量子力学模型则被广泛应用于解释更为复杂的原子结构和性质，尤其在量子力学的发展和应用中起到了重要的作用。
厦 摸型 的应用 ◇湖北郭建 玻尔以三假设的形式提出了原子的基本模型，有 效地解释与氢原子相关的一些物理现象，下面我们从 四个角度来理解其内容并掌握其应用． １ 如何分析原子的能级跃迁类问题 跃迁是原子的电子从一个轨道跃迁到另一个轨 道，即不脱离原子核的束缚，所以在跃迁的过程中，原 子放出或吸收的能量必须是量子化的，即ｈ７一Ｅ 一 Ｅ ．抓住这个约束条件就能找到电子跃迁的可能能级 位置． … ’ ｌ＿・。０ｌｌ＇ｌ ’＿¨ｌ＇・‘…… 。０ＩＩｌｌ 。Ｉ ＰｌＩ● ’’…Ｉ＿＿ （上接第４５页） Ａ Ａｎ一１，１３．２２ ｅＶ＜Ｅ＜１３．３２ ｅＶ； Ｂ△”一２，１３．２２ ｅＶ＜Ｅ＜１３．３２ ｅＶ； Ｃ Ａｎ一１。１２．７５ ｅＶ＜Ｅ＜ｌ３．Ｏ６ ｅＶ： Ｄ△”一２，１２．７５ ｅＶ＜Ｅ＜１ ３．０６ ｅＶ 析设原来光谱线数 ，、， Ⅲ（ｍ—Ｉ） Ｌ， 一——— —一， 调高电子能量后光谱线数Ｃ：一 ，由ｃ：一ｃ ５得 一。 ４，，，ｌ一２，△ｎ一２或ｎ一６，ｍ一５， Ａｎ一１．当Ａｎ一２，”一４， 一２ 时，Ｅ 一Ｅ ＜Ｅ＜Ｅ；一Ｅ ，即选 项Ｄ正确．当Ａｎ—ｌ，ｎ一６， Ⅲ一５时，Ｅ６一Ｅ１＜Ｅ＜Ｅ７一 图５ ＥｅＶ ～１．５ｌ ～３．４０ ｌ３．６ Ｅ ，即选项Ａ正确．答案为Ａ、Ｄ． 妻 光子与原子作用时，原子会根据自己的能级 、 结构特征有选择地吸收某些频率的光子．而 实物粒子与原子作用时，原子能否从中吸收能量或吸 收多少能量，既要满足原子的能级结构特征要求，还要 满足动量和能量守恒规律． （作者单位：湖北省武汉市黄陂区第一中学） 化 例Ｉ处于基态的一群氢原子受某种单色光的 照射时，只发射波长为 、 、 的三种单色光，且 ＞Ａ。＞ 。．则照射光的波长为（ ）． Ａ ｌ＿｝一 ２＋ ３； Ｂ ３； Ｃ ＡｚＡ３；Ｄ ｐ 由题意知，电子受某种单色光的照射时，跃 ，： 解析迁到某激发态只能发出三种波长的光，即三 种能量值不同的光子，这样由玻尔假设就可推知，只 有处于能级３激发态的氢原子向较低能级跃迁时才 只能发射出３种光子．其中跃迁到基态时放出光子能 量应恰好等于能级３与基态的能级差，此光子频率最 大，对应的波长最短为 。．说明原来处于基态的一群 氢原子吸收的光子能量也应恰好等于能级３与基态 的能级差．此光子对应的波长应为题中 。．又由放出 三种光子的能量约束关系可列出： 一Ｅ。一Ｅ ， 一 Ｅ 一Ｅ ， ｈｃ—Ｅ—Ｅ ，三式联立求解得 。＝＝＝ ．所 以正确选项为Ｂ、Ｄ． ２如何理解电离和实物粒子使原子能级跃迁 电离是将原子的电子变成为自由电子，只要是入 射光子的能量大于无穷远处的能级值与电子电离前 所对应的能级值之差就可以，没有量子化的要求．由 于光子不可分，当光子作用在原子上时，原子要么全 部吸收其能量，要么就一点也不吸收．而若用电子等 实物粒子作用在原子上时，是通过碰撞来传递一部分 或全部能量的，因此只要入射的实物粒子能量大于二 个能级之差，就能使原子发生跃迁． ｊ 例２处于基态的一群氢原子受某种单色光的 照射时，只发射波长为 、 、 。的三种单色光，且 ＞ 。＞ 。．若改用电子碰撞来使电子跃迁且跃迁后 只发射出一种波长的光，试求这种光的波长是多少？ 入射电子动能大小的范围？（普朗克常量为 ，光速为 ｃ） ｐ 只发射出一种波长的光，说明电子受激发后 ，解析从基态跃迁到能级２激发态，那么它跃迁回 到基态时放出的光子对应波长应为 ，而入射电子的 动能应大于或等于能级２与基态的能量值之差，但又 不能使电子跃迁到能量３激发态，故电子的动能又应 小于能级３与基态的能量之差，即 ≤Ｅｋ＜ ． ３如何求解和比较氢原子处于不同定态的能量大小 要注意到教材中画的能级图标出的能量值是原 最困难之时，就是我们离成功不远之日 ，６ ４ ３ 子的总能量，是动能与势能之和．与量子数”对应的 能量值为Ｅ 一—Ｌ， １，因为选无穷远处原子的能量为０， 因此总能量为负值． 可见能级越大对应的总能量越大；而电子绕核运 转，向心力由库仑力提供，即 一 ２，则电子动能 ｆ ● Ｅ 一 一 ，电子离原子核越远，对应的动能越 小；某个定态的电势能等于总能量与动能之差．至于 二个定态的能量的比较，可由原子从一个定态跃迁到 另一个定态过程中能量守恒或用功能关系来求解． —， 例３氢原子辐射ｊ．｝＿３一个光子后，下列说法中正 确的是（ ）． Ａ 电子绕核旋转的半径增大； Ｂ电子的动能增大； Ｃ氢原子的电势能增大； Ｄ原子的能级值增大 氢原子辐射光子后，应从离原子核较远的轨 ，－－， ／解析道跃迁到离核较近的轨道．在跃迁过程中， 电场力对电子做正功，故电势能减小．轨道半径减小， 电子的动能增大．又由能量转化与守恒定律知，氢原 子放出光子，辐射能量，所以原子总能量减少．所以正 确选项为Ｂ． ４如何理解氢原子光谱 氢原子从较高的能态向低能态跃迁时，放出光子 的能量等于前后２个能级能量之差，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． ■ ．， 例４利用氢气光谱管可以产生氢气的原子光 谱，这些原子光谱产生的原因是大量的氢原子从 激发态向 激发态跃迁，从而放出光 子，形成一些不连续的亮线，这些不连续的亮线又说 明了原子的能级是 ． Ｑ 由于光谱管产生的光谱是向外发射光子，故 ／解析需从高激发态向低激发态跃迁；光谱形成一 些不连续的亮线是因为原子的能级是不连续的，只能 放出某些能量的光子，对应的波长（或频率）就不 连续． （作者单位：湖北省武汉经济技术开发区第一中学） 他攀窃程 窃 ◇湖南张伟庆 化学方程式的书写是高考的必考内容之一．近几 年高考试题中考查化学方程式书写的题目呈增加趋 势，而其中有一些方程式在中学化学教材里是没有出 现过的，笔者称之为“陌生化学方程式”．２０１３年全国 高考新课标Ｉ卷理综化学试题中直接计分的方程式有 很多． 高考试题的命题缘于教材而高于教材，虽然陌生 化学方程式在教材里找不到，但其书写原则却是中学 生学过的，所以陌生是相对的，没有绝对的陌生．要在 短时间内将陌生的化学方程式正确地书写出来，要解 决的最大难题是根据题目要求确定不明反应物和不 明产物．高考试题中没有单独考查方程式书写的题 目，往往将方程式的书写放在工业流程图题或实验题 中，下面就如何解决这一难题谈谈应对的方法． １审清题意，结合流程图中物质的循环情况。弄清反 应物和产物 工业流程图题的题目取材于真实的化工生产和 科学研究，以生产流程为载体，考查与之相关的化学 基础知识和基本技能，考查考生运用所学知识分析和 解决实际问题的能力．生产流程涉及一些教材上没有 的化学物质和化学反应，考虑到环保和降低生产成本 需要，工业生产中一些物质通常要进行循环利用，这 些陌生的化学反应和工业生产的特点很受命题者 青睐． ，’ 例１（２０１３年福建卷有删减）二氧化氯（ＣＩ（）。） 是１种高效、广谱、安全的杀菌、消毒剂．氯化钠电解 法是一种可靠的工业生产Ｃ１０。方法．该法工艺原理 示意图如图ｌ所示．其过程是将食盐水在特定条件下 电解得到的氯酸钠（ＮａＣｌＯ。）与盐酸反应生成ＣＩ（） ． 发生器中生成ＣｌＯ。的化学方程式为 ． 从题干中给出提示可知，反应物有ＮａＣｌ０。 和ＨＣ１，产物之一是ＣＩＯ：．显然，这是１个氧 化还原反应，如果忽视工业流程图，只根据电子守恒 原理写出下面这个反应式：ＮａＣｌｏ。＋ＨＣＩ－￣Ｃ１０ ＋ 无私是稀有的道德，因为从它身上是无利可图的
