18[1].4《玻爾的原子模型》學(xué)案全集2(人教版選修3-5)

第四節(jié) 波爾的原子模型前置診斷：本節(jié)重點(diǎn)講述了波爾原子理論和對(duì)氫光譜的解釋。1根據(jù)玻爾的理論，電子在不同軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)能量是_的，軌道的量子化勢(shì)必對(duì)應(yīng)著_的量子化。這些具有確定能量的穩(wěn)定狀態(tài)稱為_(kāi)，能量最低的狀態(tài)叫_，也就是說(shuō)，原子只能處于一系列_的能量狀態(tài)中。2.由于原子的能級(jí)是不連續(xù)的，所以原子在躍遷時(shí)吸收或輻射的能量都不會(huì)是任意的，這個(gè)能量等于原子躍遷時(shí) 。我們已經(jīng)知道，頻率為v的光子的能量為 ，所以如果分別以Em和En 代表原子躍遷前后的能量，則hv= 3玻爾對(duì)氫原子光譜的解釋是：原子從較高的能級(jí)向較低的能級(jí)躍遷時(shí)_光子的能量等于前后_，由于原子的能級(jí)是_的，所以放出的光子能量也是_的，因此原子的發(fā)射光譜只有一些_的亮線。4玻爾理論成功地解釋了氫原子發(fā)光，他的成功之處在于引入了_觀念，而對(duì)復(fù)雜的原子發(fā)光，玻爾理論卻無(wú)法解釋，它的不足之處在于過(guò)多地保留了_。5. 對(duì)于原子中的電子，不能用確定的坐標(biāo)描述它們的 ，因此也無(wú)法用軌跡描述它們的運(yùn)動(dòng)，但是它們?cè)诳臻g各處出現(xiàn)的 是有一定規(guī)律的如果用圓點(diǎn)表示原子中的電子在某個(gè)位置附近出現(xiàn)的概率，概率 的地方點(diǎn)子密一些，概率 的地方點(diǎn)子稀一些，這樣的概率分布圖稱做 專家說(shuō)課：當(dāng)盧瑟福原子模型提出后，物理學(xué)家認(rèn)識(shí)到它和經(jīng)典物理學(xué)不相容。1913年，波爾以論原子構(gòu)造和分子構(gòu)造為題發(fā)表了長(zhǎng)篇論文，引入量子論，對(duì)原子模型提出了幾條“公設(shè)”，有力沖擊了經(jīng)典理論，是量子理論發(fā)展的一個(gè)重要的里程碑。本節(jié)課從波爾原子理論的幾條假設(shè)入手，提出了“量子化”概念，并且利用此理論，成功解釋了氫原子光譜。學(xué)習(xí)過(guò)程中要利用好教材58頁(yè)的氫原子能級(jí)圖，建立起正確的量子理論觀。一、玻爾把量子觀念引入到原子理論中去，提出了不能用經(jīng)典概念解釋的假設(shè)，是一個(gè)創(chuàng)舉，為了便于學(xué)生掌握玻爾理論，也可以把玻爾原子理論的假設(shè)稱為能級(jí)假設(shè)，躍遷假設(shè)和軌道假設(shè)。指出三條假設(shè)的針對(duì)性，可便于學(xué)生理解玻爾理論。教學(xué)時(shí)可以讓學(xué)生看課本圖1841，據(jù)圖講述其軌道 “不連續(xù)”的含義，讓學(xué)生對(duì)“不連續(xù)”的量子觀念有一個(gè)形象而具體的了解。二、本節(jié)課標(biāo)及其解讀：（1）知道能級(jí)概念；了解氫原子的能級(jí)；以氫原子為例介紹能級(jí)圖，并以能級(jí)圖為基礎(chǔ)，了解能級(jí)結(jié)構(gòu)、量子數(shù)、躍遷等概念。（2）知道原子能級(jí)躍遷時(shí)發(fā)射或吸收光子的頻率公式，并能進(jìn)行簡(jiǎn)單計(jì)算。了解原子光譜與原子能級(jí)躍遷的對(duì)應(yīng)關(guān)系。三、波爾原子理論的幾條假設(shè)及波爾理論對(duì)氫原子光譜的解釋是本節(jié)課的重點(diǎn)，其中量子化概念是教學(xué)難點(diǎn)?？裳a(bǔ)充公式：軌道半徑： n=1，2，3能量： n=1，2，3式中r1、E1、分別代表第一條（即離核最近的）可能軌道的半徑和電子在這條軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)的能量，rn、En 分別代表第n條可能軌道的半徑和電子在第n條軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)的能量，n是正整數(shù)，叫量子數(shù)。本節(jié)教學(xué)疑難點(diǎn)：（1）玻爾理論提出定態(tài)和躍遷概念，成功解釋了氫原子光譜，但對(duì)多電子原子光譜無(wú)法解釋；（2）量子化條件的引進(jìn)沒(méi)有適當(dāng)?shù)睦碚摻忉?。課堂探究：1.對(duì)波爾理論的幾條假設(shè)的深刻理解，可以類比地球衛(wèi)星的運(yùn)行情況，讓學(xué)生討論交流它們的共同點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生綜合分析、歸納總結(jié)的能力。對(duì)原子能量量子化的理解，可以參考教材60頁(yè)的“科學(xué)足跡”閱讀材料，學(xué)生在自學(xué)的基礎(chǔ)上分析討論。2.對(duì)教材58頁(yè)氫原子能級(jí)圖的解釋是本部分的重點(diǎn)和難點(diǎn)，可以讓學(xué)生在理解氫原子能級(jí)的基礎(chǔ)上，對(duì)比波爾理論和巴耳末公式，從而加深對(duì)氫原子光譜解釋的理解。案例精析：例1氫原子輻射出一個(gè)光子后，根據(jù)玻爾理論下述說(shuō)法中正確的是（ ）A電子繞核旋轉(zhuǎn)的半徑增大 B.氫原子的能級(jí)增大C氫原子的電勢(shì)能增大 D.氫原子的核外電子的速率增大圖18-4-1例2圖18-4-1給出氫原子最低的4個(gè)能級(jí)，在這些能級(jí)間躍遷所輻射的光子的頻率最多有P種，其中最小頻率為fmin，則（ ）AP 5 BP=6 Cfmin1.61014Hz。Dfmin1.51015 Hz變式：用光子能量為E的單色光照射容器中處于基態(tài)的氫原子。停止照射后，發(fā)現(xiàn)該容器內(nèi)的氫能夠釋放出三種不同頻率的光子，它們的頻率由低到高依次為1、2、3，由此可知，開(kāi)始用來(lái)照射容器的單色光的光子能量可以表示為：h1；h3；h(1+2)；h(1+2+3) 以上表示式中 A.只有正確 B.只有正確 C.只有正確 D.只有正確 三維達(dá)標(biāo)：基礎(chǔ)練習(xí)1根據(jù)玻爾的原子理論，原子中電子繞核運(yùn)動(dòng)的半徑（ ）A可以取任意值 B可以在某一范圍內(nèi)取任意值C可以取一系列不連續(xù)的任意值D是一系列不連續(xù)的特定值2下面關(guān)于玻爾理論的解釋中，不正確的說(shuō)法是（ ）A原子只能處于一系列不連續(xù)的狀態(tài)中，每個(gè)狀態(tài)都對(duì)應(yīng)一定的能量B原子中，雖然核外電子不斷做加速運(yùn)動(dòng)，但只要能量狀態(tài)不改變，就不會(huì)向外輻射能量C原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài)時(shí)，一定要輻射一定頻率的光子D原子的每一個(gè)能量狀態(tài)都對(duì)應(yīng)一個(gè)電子軌道，并且這些軌道是不連續(xù)的3根據(jù)玻爾理論，氫原子中，量子數(shù)N越大，則下列說(shuō)法中正確的是（ ）A電子軌道半徑越大 B核外電子的速率越大C氫原子能級(jí)的能量越大 D核外電子的電勢(shì)能越大4對(duì)玻爾理論的下列說(shuō)法中，正確的是（ ）A繼承了盧瑟福的原子模型，但對(duì)原子能量和電子軌道引入了量子化假設(shè)B對(duì)經(jīng)典電磁理論中關(guān)于“做加速運(yùn)動(dòng)的電荷要輻射電磁波”的觀點(diǎn)表示贊同C用能量轉(zhuǎn)化與守恒建立了原子發(fā)光頻率與原子能量變化之間的定量關(guān)系D玻爾的兩個(gè)公式是在他的理論基礎(chǔ)上利用經(jīng)典電磁理論和牛頓力學(xué)計(jì)算出來(lái)的5按照玻爾理論，一個(gè)氫原子中的電子從一半徑為ra的圓軌道自發(fā)地直接躍遷到一半徑為rb的圓軌道上，已知rarb，則在此過(guò)程中（ ）A原子要發(fā)出一系列頻率的光子B原子要吸收一系列頻率的光子C原子要發(fā)出某一頻率的光子D原子要吸收某一頻率的光子綜合躍升6. 氫原子的核外電子，在由能級(jí)較高的定態(tài)躍遷到能量較低的定態(tài)的過(guò)程中（）A輻射光子，獲得能量 B吸收光子，獲得能量C吸收光子，放出能量 D輻射光子，放出能量7. 氫原子的核外電子由離核較遠(yuǎn)的軌道躍遷到離核較近的軌道上時(shí)（）A.要吸收光子，電子的動(dòng)能、電勢(shì)能都增加B.要吸收光子，電子的動(dòng)能增加，電勢(shì)能減少圖18-4-2C.要放出光子，電子的動(dòng)能增加，電勢(shì)能減少D.要放出光子，電子的動(dòng)能、電勢(shì)能都減少8. 如圖18-4-2所示，為氫原子的能級(jí)圖，若用能量為10.5ev的光子去照射一群處于基態(tài)的氫原子，則氫原子( )A能躍遷到n=2的激發(fā)態(tài)上去 B能躍遷到n=3的激發(fā)態(tài)上去C能躍遷到n=4的激發(fā)態(tài)上去 D以上三種說(shuō)法均不對(duì)圖18-4-39. 氦原子的一個(gè)核外電子被電離，會(huì)形成類似氫原子結(jié)構(gòu)的氦離子已知基態(tài)的氦離子能量為E1=54.4 eV，氦離子能級(jí)的示意圖如圖18-4-3所示可以推知，在具有下列能量的光子中，不能被基態(tài)氦離子吸收而發(fā)生躍遷的是：( )A40.8 eV B43.2 eV C51.0 eV D54.4 eV互動(dòng)實(shí)踐10. 原子從一個(gè)能級(jí)躍遷到一個(gè)較低的能級(jí)時(shí)，有可能不發(fā)射光子，例如在某種條件下，鉻原子從n=2能級(jí)上的電子躍遷到n=1能級(jí)上時(shí)并不發(fā)射光子，而是將相應(yīng)的能量轉(zhuǎn)交給n=4能級(jí)上的電子，使之能脫離原子，這一現(xiàn)象叫做俄歇效應(yīng)，以這種方式脫離原子的電子叫俄歇電子.已知鉻原子的能級(jí)公式可簡(jiǎn)化為En = -，式中n=1，2，3表示不同的能級(jí)，A是正的已知常數(shù).上述俄歇電子的動(dòng)能是A.A B.A C. D.圖18-4-411. 如圖18-4-4所示，原子從的某一能級(jí)躍遷到的能級(jí)，輻射出能量為的光子。問(wèn)最少要給基態(tài)的氫原子提供多少電子伏的能量，才能使它輻射上述能量的光子？請(qǐng)?jiān)趫D中畫(huà)出獲得該能量后的氫原子可能的輻射躍遷圖第四節(jié) 波爾的原子模型前置診斷：1.不連續(xù)，能量，定態(tài)，基態(tài)，不連續(xù) 2. 前后兩個(gè)能級(jí)的能量差hv Em-En 3.輻射，兩個(gè)能級(jí)的能量差，不連續(xù)，不連續(xù)，分立4.量子，經(jīng)典粒子的概念5.具體位置概率大小電子云案例精析：例1解析：氫原子輻射出一個(gè)光子是由于繞核運(yùn)轉(zhuǎn)的電子由外層軌道向內(nèi)層軌道躍遷產(chǎn)生的，即由高能級(jí)向低能級(jí)躍遷產(chǎn)生的。因此選項(xiàng)A、B、C都是錯(cuò)誤的。電子和氫原子核之間的庫(kù)侖力是電子繞核轉(zhuǎn)動(dòng)的向心力，即所以ve 由于k、e、m都為定值，所以r減小時(shí)，v增大 。 答案：D例2解析：由圖可知，氫原子在能級(jí)間躍遷最多有6種可能情況：43；32；21；42；3l；41所以是多能輻射6種頻率的光子由 hvE高E低可知，能級(jí)間能量差值越小輻射的光子頻率越小，所以從第4能級(jí)向第3能級(jí)躍遷輻射的光子頻率最小 v（E4E3）h 161014 Hz 答案：BC變式：解析：該容器內(nèi)的氫能夠釋放出三種不同頻率的光子，說(shuō)明這時(shí)氫原子處于第三能級(jí)。根據(jù)玻爾理論應(yīng)該有h3=E3- E1，h1=E3- E2，h2=E2- E1，可見(jiàn)h3= h1+ h2= h(1+2)，所以照射光子能量可以表示為或。答案：C三維達(dá)標(biāo)：1.D 2.C 3.ACD 4.ACD 5. C 6. D 7.C 8.D 9.B 10. 解析： 鉻原子n=2的能級(jí)E2=A/22=A/4，n=1的能級(jí)E1= -A，所以電子從n=2能級(jí)躍遷到n=1的能級(jí)釋放的能量E=E2-E1=3A/4.又鉻原子n=4的能