18-4玻尔的原子模型

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§18．4玻尔的原子模型 课堂导学案

王文庆

山东省泰安第四中学

2 人教版高三选修3-5第八章第4节

§18．4玻尔的原子模型 课堂导学案

【学习目标】

（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】 学生自学、讨论、交流，教师启发、引导、总结。

【课时安排】1 课时

【温故知新】

1．α粒子散射实验的现象是什么？

2．原子核式结构学说的内容是什么？

3．卢瑟福原子核式结构学说与经典电磁理论的矛盾：

教师：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。

【导学过程】

一、玻尔原子理论的基本假设

用3分钟的时间阅读课本P57第3-6段及“图18.4-1分立轨道示意图”部分，完成：

1. 轨道假设：电子的轨道是 的，即轨道半径是 的数值，不可能是电子绕核运动（有加速度）

辐射电磁波 频率等于绕核运行的频率

能量减少、轨道半径减少 频率变化

电子沿螺旋线轨道落入原子核 原子光谱应为连续光谱

（矛盾：实际上是 的亮线）

原子是不稳定的

（矛盾：实际上原子是 的）

3 介于这些数值中间的某个值。电子在这些轨道上绕核的转动是 的，不产生 。

思考：关于轨道量子化，你能打一个恰当的比喻吗？

用2分钟的时间阅读课本P57第七段，回答：

2.能级假设：电子在不同轨道上运行时，对应原子具有 的能量，因此原子的能量是 的。这些量子化的能量值叫 ，具有确定能量值的稳定状态称为 ， 叫基态，其它的状态叫做 。

航帆教育随堂知识题库

1 第二章 原子的量子态：玻尔模型

一、学习要点：

1背景知识

(1)黑体辐射：黑体、黑体辐射、维恩位移律、普朗克黑体辐射公式、能量子假说

(2)光电效应：光电效应、光电效应实验规律、爱因斯坦方程、光量子（光子）

(3)氢原子光谱：线状谱、五个线系（记住名称、顺序）、广义巴尔末公式2211()Rnn、

光谱项2nRnT、并合原则：()()TnTn

2.玻尔氢原子理论：

(1)玻尔三条基本假设的实验基础和内容（记熟）

(2)圆轨道理论（会推导）：氢原子中假设原子核静止，电子绕核作匀速率圆周运动

222200002244,0.053ZZneenrnaanmmeme;13714,ZZ40202cencnecen；

24222220ZZ1()42enmeRhcEhcTnnn，n＝１，2，3，……

(3)实验验证：

（a）氢原子五个线系的形成24223220211,Z()(4)emeRRhcnn (会推导）

非量子化轨道跃迁 21()2nhmvEE

（b）夫朗克－赫兹实验：原理、装置、.结果及分析；原子的电离电势、激发电势

3.类氢离子（Li,He,正电子偶素，原子等）

(1) He+光谱:毕克林系的发现、波数公式、与氢原子巴耳末系的异同等

(2)理论处理：计及原子核的运动，电子和原子核绕共同质心作匀速率圆周运动

eemmmm, 正负电荷中心之距Zenrn22204.

能量2242202Z)41(neEn，里德伯常数变化11AeRRmm

(3)重氢（氘）的发现

4.椭圆轨道理论

索末菲量子化条件qqnhnpdq,为整数

annbnemanemEnpen,Z4,2Z)41(,2220224220，nnn,,3,2,1;,3,2,1

1．氢原子的核外电子从距核较近的轨道跃迁到距核较远的轨道过程中( )

A．原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能增大，原子的能量增大

B．原子要放出光子，电子的动能减小，原子的电势能减小，原子的能量也减小

C．原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能减小，原子的能量增大

D．原子要吸收光子，电子的动能减小，原子的电势能增大，原子的能量增大

2．下列叙述中，哪些符合玻尔理论[ ]

A．电子可能轨道的分布是不连续的

B．电子从一条轨道跃迁到另一个轨道上时，原子将辐射或吸收一定的能量

C．电子的可能轨道上绕核做加速运动，不向外辐射能量

D．电子没有确定的轨道，只存在电子云

3．大量原子从n=5的激发态向低能态跃迁时，产生的光谱线数是[ ]

A．4条 B．10条 C．6条 D．8条

4．对玻尔理论的评论和议论，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，也说明了电磁理论不适用于电子运动

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

5．氢原核外电子分别在第1、2条轨道上运动时，其有关物理量的关系是[ ]

A．半径r1＞r2 B．电子转动角速度ω1＞ω2

C．电子转动向心加速度a1＞a2 D．总能量E1＞E2

6．如图所示为氢原子的部分能级图．关于氢原子能级的跃迁，下列叙述中正确的是 A．用能量为10.2 eV的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态

B．用能量为11.0 eV的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态

C．用能量为14.0 eV的光子照射，可使处于基态的氢原子电离

D．大量处于基态的氢原子吸收了能量为12.09 eV的光子后，能辐射2种不同频率的光

第4节玻尔的原子模型

1．丹麦物理学家玻尔提出玻尔理论的基本假设

(1)定态假设：原子只能处于一系列不连续的能量状态之中，这些状态中能量是稳定的。

(2)跃迁假设：原子从一个定态跃迁到另一个定态，辐射或吸收一定频率的光子。hν＝Em－En。

(3)轨道假设：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。

2．氢原子的轨道半径rn＝n2r1，n＝1,2,3，…

氢原子的能量：En＝1n2E1，n＝1,2,3，…

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Em)跃迁到能量较低的定态轨道(其能量记为En，m>n)时，会放出能量为hν的光子，该光子的能量hν＝Em－En，这个式子被称为频率条件，又称辐射条件。 二、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＝Em－En。

(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。

三、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。