人教版高中物理選修3-518《玻爾原子模型》教學(xué)設(shè)計

1、玻爾原子模型教學(xué)設(shè)計課題玻爾原子模型課型新授課教學(xué)目標(biāo)1.知識與技能(1)了解玻爾原理結(jié)構(gòu)假說的主要 內(nèi)容。知道軌道量子化、能級、 能量量子化以及基態(tài)、激發(fā)態(tài)的概 念；知道原子躍遷的頻率條件。了解玻爾理論對氫光譜的解 釋。了解玻爾模型的局限性。2.過程與方法學(xué)生通過對玻爾理論的學(xué)習(xí)，探索 經(jīng)典物理學(xué)無法解釋的兩個問題的 答案。3.情感、態(tài)度與價值觀培養(yǎng)學(xué)生對科學(xué)的探究精神，讓學(xué) 生養(yǎng)成敢于提出問題，勇于探索答 案的科學(xué)習(xí)慣。教學(xué)重難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)玻爾原子理論的基本假設(shè)。教學(xué)難點(diǎn)玻爾理論對氫光譜的解釋。教學(xué)關(guān)鍵充分理解玻爾原子理論的基本假設(shè)。教學(xué)工具計算機(jī)、投影儀、PPt課件等。教學(xué)方法從學(xué)生已學(xué)的

2、知識出發(fā)，循序漸進(jìn)，通過提出問題，分析問題，得出結(jié)論， 遵循學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律；采用啟發(fā)和引導(dǎo)學(xué)生對它們加以綜合比較，進(jìn)一步完 善和鞏固知識。教師活動學(xué)生活動引 入 新 課同學(xué)們：自從人類文明誕生以來，對未知世界的探索從未停止，有 人說，人和動物的最大的區(qū)別就在于人類會使用工具,會思考,所以 才有了現(xiàn)代的幸福生活。觀看視頻，產(chǎn)生強(qiáng) 烈的學(xué)習(xí)愿望。明 確今天的學(xué)習(xí)內(nèi) 容?；仡櫩茖W(xué)家們對原子結(jié)構(gòu)的探索過程湯姆孫發(fā)現(xiàn)電子f 否定原子不可分割f 建立西瓜模型一不能解釋a粒子散射實(shí)驗(yàn)一否定原子不可分割一建立盧瑟 福核式結(jié)構(gòu)模型一兩個困難不能解釋原子的穩(wěn)定性和原子光譜 的分立特征一否定盧瑟福核式結(jié)構(gòu)模型一建立

3、新的原子理論玻爾在普朗克的量子化和愛因斯坦的光子說的基礎(chǔ)上,提出了自己 的原子模型,主要是軌道量子化假說,能量量子化假說,能級躍遷假 說.1、玻爾的原子理論（1）能級（定態(tài)）假設(shè)：原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀 態(tài)中，在這些狀態(tài)中原子是穩(wěn)定的，電子雖然繞核運(yùn)動，但并不向 外輻射能量。這些狀態(tài)叫定態(tài)。（本假設(shè)是針對原子穩(wěn)定性提出的）（2）軌道量子化假設(shè)：原子的不同能量狀態(tài)跟電子沿不同的圓 形軌道繞核運(yùn)動相對應(yīng)。原子的定態(tài)是不連續(xù)的，因此電子的可能 軌道的分布也是不連續(xù)的。（針對原子核式模型提出，是能級假設(shè)的 補(bǔ)充）2.玻爾根據(jù)經(jīng)典電磁理論和牛頓力學(xué)計算出氫原子的電子的 各條可能軌道半徑和電子在

4、各條軌道上運(yùn)動時的能量（包括動能和 勢能）公式：軌道半徑：rn =n2r, n=l, 2, 3能量：Eb=4-E, n=l, 2, 3式中小與、分別代表第一條（即 一離核最近的）可能軌道的半徑和電子在這條軌道上運(yùn)動時的能量， %、En分別代表第條可能軌道的半徑和電子在第條軌道上運(yùn)動 時的能量，是正整數(shù)，叫量子數(shù)。（3）躍遷假設(shè)：原子從一種定態(tài)（設(shè)能量為En）躍遷到另一種思考老師提出的 問題。在老師的引導(dǎo)思 考，回答問題。思考學(xué)過的知識。分組討論得出通過分析、討論、 歸納，定態(tài)（設(shè)能量為&.）時，它輻射（或吸收）一定頻率的光子，光子 的能量由這兩種定態(tài)的能量差決定，即hv=E,n-En 為普朗

5、進(jìn) 克恒量）（本假設(shè)針時線狀譜提出） 行33、氫原子的能級圖新課從玻爾的基本假設(shè)出發(fā)，運(yùn)用經(jīng)典電磁學(xué)和經(jīng)典力學(xué)的理論，思考學(xué)過的知識?？梢杂嬎銡湓又须娮拥目赡苘壍腊霃胶拖鄳?yīng)的能量。（1）氫原子的大小：氫原子的電子的各條可能軌道的半徑%:2rn=n r，d代表第一條（離核最近的一條）可能軌道的半徑ri=O.53X IO10 in例：n=2,rj=2.12X IO10 m分組討論得出通過分析、討論、 歸納，（2）氫原子的能級：原子在各個定態(tài)時的能量值En稱為原 子的能級。它對應(yīng)電子在各條可能軌道上運(yùn)動時的能量當(dāng) （包括動 能和勢能）E“=Ei/*n=, 2, 3民代表電子在第一條可能軌道上運(yùn)動時

6、的能量i=43.6eV注意：計算能量時取離核無限遠(yuǎn)處的電勢能為零，電子帶負(fù)電, 在正電荷的場中為負(fù)值，電子的動能為電勢能絕對值的一半，總能 量為負(fù)值。例：n=2 Ez=-3.4eV ,=3 , j=-1.51eV ,n=4 E4=-0.85eV,氫原子的能級圖如圖所示。思考學(xué)過的知識。4、玻爾理論對氫光譜的解釋分組討論得出通過分析、討論、 歸納，(1)基態(tài)和激發(fā)態(tài)基態(tài)：在正常狀態(tài)下，原子處于最低能級，這時電子在離核最 近的軌道上運(yùn)動，這種定態(tài)，叫基態(tài)。激發(fā)態(tài)：原子處于較高能級時，電子在離核較遠(yuǎn)的軌道上運(yùn)動, 這種定態(tài)，叫激發(fā)態(tài)。(2)原子發(fā)光：原子從基態(tài)向激發(fā)態(tài)躍遷的過程是吸收能量的 過程。原

7、子從較高的激發(fā)態(tài)向較低的激發(fā)態(tài)或基態(tài)躍遷的過程，是 輻射能量的過程，這個能量以光子的形式輻射出去，吸收或輻射的 能量恰等于發(fā)生躍遷的兩能級之差。說明：氫原子中只有一個核外電子，這個電子在某個時刻只能 在某個可能軌道上，或者說在某個時間內(nèi)，由某軌道躍遷到另一軌 道一一可能情況只有一種。可是，通常容器盛有的氫氣，總是千千 萬萬個原子在一起，這些原子核外電子躍遷時，就會有各種情況出 現(xiàn)了。但是這些躍遷不外乎是能級圖中表示出來的那些情況。思考與討論一認(rèn)真思考老師的氣體導(dǎo)電時發(fā)光的機(jī)理：問題。通常情況下，原子處于基態(tài)，是穩(wěn)定的。氣體放電管中的原子受到 高速運(yùn)動的電子的撞擊，有可能向上躍遷到激發(fā)態(tài)。處于激

8、發(fā)態(tài)的 原子是不穩(wěn)定的，會自發(fā)地向能量較低的能級躍遷，放出光子，最 終回到基態(tài)。請問:電子撞擊時，躍遷遵循頻率條件嗎？結(jié)論：1、粒子撞擊原子時，吸收能量，向高能級躍遷，不遵循頻率條件2、發(fā)生電離時，破壞了原子結(jié)構(gòu)，不遵循頻率條件3、原子吸收或發(fā)射光子時，遵循頻率條件思考與討論二躍遷時電子動能、原子勢能、原子能量的變化？結(jié)論：思考問題.當(dāng)n減小即軌道半徑減小時。庫侖力做正功，電子動能增加、原 子勢能減小、向外輻射能量，原子能量減小。.當(dāng)n增大即軌道半徑增大時。庫侖力做負(fù)功，電子動能減小、原 子勢能增大、從外界吸收能量，原子能量增大。思考學(xué)過的知識。思考與討論三一群氫原子現(xiàn)處于n=4激發(fā)態(tài)，躍遷后

9、能發(fā)出幾種頻率不同的光？ 結(jié)論：一群氫原子處于量子數(shù)為的激發(fā)態(tài)時，可能輻射出的光譜條數(shù)為 n(n-l)/2,一個氫原子處于量子數(shù)為的激發(fā)態(tài)上時，最多可輻射出n-1條光 譜線分組討論得出思考與討論四請閱讀課本“玻爾理論的局限性”，局限之處：(1)時外層電子數(shù)目較多的元素原子光譜，其理論與事 實(shí)相差很大通過分析、討論、 歸納，(2)過多引用了經(jīng)典的物理理論閱讀課文，回答老 師的問題。課1.引導(dǎo)學(xué)生在交流的基礎(chǔ)上小結(jié)本節(jié)內(nèi)容。認(rèn)真總結(jié)概括本堂節(jié)內(nèi)容，比較黑板小2.知識總結(jié)構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)上的小結(jié)和自己結(jié)的小結(jié)，并補(bǔ)充完 整。一、玻爾原子結(jié)構(gòu)模型內(nèi)容1、軌道量子化假設(shè)r/M。2、能量量子化假設(shè)E產(chǎn)匕/M3、躍遷假設(shè)二、玻爾理論對氫光譜的解釋1、向低能級躍遷：發(fā)射光子2、向高能級躍遷：吸收光子3、