《玻尔的原子模型》学案全集(人教版选修)

金太阳教育网第四节波尔的原子模型前置诊断：本节重点讲述了波尔原子理论和对氢光谱的解释。1．根据玻尔的理论，电子在不同轨道上运动时能量是____________的，轨道的量子化势必对应着____________的量子化。这些具有确定能量的稳定状态称为__________，能量最低的状态叫___________，也就是说，原子只能处于一系列___________的能量状态中。2.由于原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会是任意的，这个能量等于原子跃迁时。我们已经知道，频率为v的光子的能量为，所以如果分别以Em和En代表原子跃迁前后的能量，则hv=3．玻尔对氢原子光谱的解释是：原子从较高的能级向较低的能级跃迁时__________光子的能量等于前后___________________________，由于原子的能级是____________的，所以放出的光子能量也是_____________的，因此原子的发射光谱只有一些____________的亮线。4．玻尔理论成功地解释了氢原子发光，他的成功之处在于引入了_____________观念，而对复杂的原子发光，玻尔理论却无法解释，它的不足之处在于过多地保留了___________。5.对于原子中的电子，不能用确定的坐标描述它们的，因此也无法用轨迹描述它们的运动，但是它们在空间各处出现的是有一定规律的．如果用圆点表示原子中的电子在某个位置附近出现的概率，概率的地方点子密一些，概率的地方点子稀一些，这样的概率分布图称做．专家说课：当卢瑟福原子模型提出后，物理学家认识到它和经典物理学不相容。1913年，波尔以《论原子构造和分子构造》为题发表了长篇论文，引入量子论，对原子模型提出了几条“公设”，有力冲击了经典理论，是量子理论发展的一个重要的里程碑。本节课从波尔原子理论的几条假设入手，提出了“量子化”概念，并且利用此理论，成功解释了氢原子光谱。学习过程中要利用好教材58页的氢原子能级图，建立起正确的量子理论观。一、玻尔把量子观念引入到原子理论中去，提出了不能用经典概念解释的假设，是一个创举，为了便于学生掌握玻尔理论，也可以把玻尔原子理论的假设称为能级假设，跃迁假设和轨道假设。指出三条假设的针对性，可便于学生理解玻尔理论。教学时可以让学生看课本图18．4—1，据图讲述其轨道“不连续”的含义，让学生对“不连续”的量子观念有一个形象而具体的了解。二、本节课标及其解读：（1）知道能级概念；了解氢原子的能级；以氢原子为例介绍能级图，并以能级图为基础，了解能级结构、量子数、跃迁等概念。（2）知道原子能级跃迁时发射或吸收光子的频率公式，并能进行简单计算。了解原子光谱与原子能级跃迁的对应关系。三、波尔原子理论的几条假设及波尔理论对氢原子光谱的解释是本节课的重点，其中量子化概念是教学难点。可补充公式：轨道半径：12rnrnn=1，2，3……能量：121EnEnn=1，2，3……式中r1、E1、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，rn、En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。本节教学疑难点：（1）玻尔理论提出定态和跃迁概念，成功解释了氢原子光谱，但对多电子金太阳教育网原子光谱无法解释；（2）量子化条件的引进没有适当的理论解释。课堂探究：1.对波尔理论的几条假设的深刻理解，可以类比地球卫星的运行情况，让学生讨论交流它们的共同点，培养学生综合分析、归纳总结的能力。对原子能量量子化的理解，可以参考教材60页的“科学足迹”阅读材料，学生在自学的基础上分析讨论。2.对教材58页氢原子能级图的解释是本部分的重点和难点，可以让学生在理解氢原子能级的基础上，对比波尔理论和巴耳末公式，从而加深对氢原子光谱解释的理解。案例精析：例1氢原子辐射出一个光子后，根据玻尔理论下述说法中正确的是（）A．电子绕核旋转的半径增大B.氢原子的能级增大C．氢原子的电势能增大D.氢原子的核外电子的速率增大例2图18-4-1给出氢原子最低的4个能级，在这些能级间跃迁所辐射的光子的频率最多有P种，其中最小频率为fmin，则（）A．P＝5B．P=6C．fmin＝1.6×1014Hz。D．fmin＝1.5×1015Hz变式：用光子能量为E的单色光照射容器中处于基态的氢原子。停止照射后，发现该容器内的氢能够释放出三种不同频率的光子，它们的频率由低到高依次为ν1、ν2、ν3，由此可知，开始用来照射容器的单色光的光子能量可以表示为：①hν1；②hν3；③h(ν1+ν2)；④h(ν1+ν2+ν3)以上表示式中A.只有①③正确B.只有②正确C.只有②③正确D.只有④正确三维达标：基础练习1．根据玻尔的原子理论，原子中电子绕核运动的半径（）A．可以取任意值B．可以在某一范围内取任意值C．可以取一系列不连续的任意值D．是一系列不连续的特定值2．下面关于玻尔理论的解释中，不正确的说法是（）A．原子只能处于一系列不连续的状态中，每个状态都对应一定的能量B．原子中，虽然核外电子不断做加速运动，但只要能量状态不改变，就不会向外辐射能量C．原子从一种定态跃迁到另一种定态时，一定要辐射一定频率的光子D．原子的每一个能量状态都对应一个电子轨道，并且这些轨道是不连续的3．根据玻尔理论，氢原子中，量子数N越大，则下列说法中正确的是（）A．电子轨道半径越大B．核外电子的速率越大C．氢原子能级的能量越大D．核外电子的电势能越大4．对玻尔理论的下列说法中，正确的是（）图18-4-1金太阳教育网．继承了卢瑟福的原子模型，但对原子能量和电子轨道引入了量子化假设B．对经典电磁理论中关于“做加速运动的电荷要辐射电磁波”的观点表示赞同C．用能量转化与守恒建立了原子发光频率与原子能量变化之间的定量关系D．玻尔的两个公式是在他的理论基础上利用经典电磁理论和牛顿力学计算出来的5．按照玻尔理论，一个氢原子中的电子从一半径为ra的圆轨道自发地直接跃迁到一半径为rb的圆轨道上，已知rarb，则在此过程中（）A．原子要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．原子要发出某一频率的光子D．原子要吸收某一频率的光子综合跃升6.氢原子的核外电子，在由能级较高的定态跃迁到能量较低的定态的过程中（）A．辐射光子，获得能量B．吸收光子，获得能量C．吸收光子，放出能量D．辐射光子，放出能量7.氢原子的核外电子由离核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道上时（）A.要吸收光子，电子的动能、电势能都增加B.要吸收光子，电子的动能增加，电势能减少C.要放出光子，电子的动能增加，电势能减少D.要放出光子，电子的动能、电势能都减少8.如图18-4-2所示，为氢原子的能级图，若用能量为10.5ev的光子去照射一群处于基态的氢原子，则氢原子()A．能跃迁到n=2的激发态上去B．能跃迁到n=3的激发态上去C．能跃迁到n=4的激发态上去D．以上三种说法均不对9.氦原子的一个核外电子被电离，会形成类似氢原子结构的氦离子．已知基态的氦离子能量为E1=－54.4eV，氦离子能级的示意图如图18-4-3所示．可以推知，在具有下列能量的光子中，不能．．被基态氦离子吸收而发生跃迁的是：()A．40.8eVB．43.2eVC．51.0eVD．54.4eV互动实践10.原子从一个能级跃迁到一个较低的能级时，有可能不发射光子，例如在某种条件下，铬原子从n=2能级上的电子跃迁到n=1能级上时并不发射光子，而是将相应的能量转交给n=4能级上的电子，使之能脱离原子，这一现象叫做俄歇效应，以这种方式脱离原子的电子叫俄图18-4-3图18-4-2金太阳教育网=-2nA，式中n=1，2，3…表示不同的能级，A是正的已知常数.上述俄歇电子的动能是A.163AB.167AC.A1611D.A161311.如图18-4-4所示，原子从2n的某一能级跃迁到2n的能级，辐射出能量为ev55.2的光子。问最少要给基态的氢原子提供多少电子伏的能量，才能使它辐射上述能量的光子？请在图中画出获得该能量后的氢原子可能的辐射跃迁图第四节波尔的原子模型前置诊断：1.不连续，能量，定态，基态，不连续2.前后两个能级的能量差hvEm-En3.辐射，两个能级的能量差，不连续，不连续，分立4.量子，经典粒子的概念5.具体位置概率大小电子云案例精析：例1解析：氢原子辐射出一个光子是由于绕核运转的电子由外层轨道向内层轨道跃迁产生的，即由高能级向低能级跃迁产生的。因此选项A、B、C都是错误的。电子和氢原子核之间的库仑力是电子绕核转动的向心力，即222evkmrr所以v＝emrk/由于k、e、m都为定值，所以r减小时，v增大。答案：D例2解析：由图可知，氢原子在能级间跃迁最多有6种可能情况：4→3；3→2；2→1；4→2；3→l；4→1．所以是多能辐射6种频率的光子．由hv＝E高－E低可知，能级间能量差值越小．辐射的光子频率越小，所以从第4能级向第3能级跃迁辐射的光子频率最小v＝（E4－E3）／h＝1．6×1014Hz答案：BC变式：解析：该容器内的氢能够释放出三种不同频率的光子，说明这时氢原子处于第三能级。根据玻尔理论应该有hν3=E3-E1，hν1=E3-E2，hν2=E2-E1，可见hν3=hν1+hν2=h(ν1+ν2)，所以照射光子能量可以表示为②或③。答案：C三维达标：1.D2.C3.ACD4.ACD5.C6.D7.C8.D9.B10.解析：铬原子n=2的能级E2=－A/22=－A/4，n=1的能级E1=-A，所以电子从n=2能级跃迁到n=1的能级释放的能量ΔE=E2-E1=3A/4.又铬原子n=4的能级E4=－A/42=A/16，说明电子从n=4能级跃迁到无穷远能级（E∞=0），即脱离原子需吸收A/16的能量，由能的转化和守恒知，该俄歇电子的能量应为Ek=ΔE-（-E4）=11A/16。答案：C11.解析：首先弄清ev55.2的能量是从哪一能级跃迁到2n能级上的，evevev85.055.24.3，由能级图可知，是从5n能级跃迁的，对处于基态的氢原子所需吸收的能量evevevE75.12)6.13(85.0，获得这一能量后，氢原子处于5n能级，它向较低能级的跃迁如图示所图18-4-4金太阳教育网示。答案：12.75Mev