02原子结构导学案

12019届高三物理一轮复习导学案十八、原子和原子核（1）【课题】原子结构【目标】1、了解人们对原子结构的认识过程；2、掌握α粒子散射实验和原子核式结构的内容；3、理解玻尔模型的三条假设。【导入】一、人们认识原子结构的思维线索．气体放电的研究→阴极射线→发现电子（1897年，汤姆生）→汤姆生的“枣糕模型”卢瑟福的核式结构模型玻尔模型（轨道量子化模型）．二、卢瑟福的核式结构模型1、α粒子散射实验做法：用质量是电子7300倍的a粒子轰击薄金箔．结果：绝大多数α粒子穿过金箔后直进，少数α粒子发生了较大的偏转，极少数α粒子偏转角度超过90°，有的甚至被弹回．2、原子的核式结构在原子的中心有一个很小的核，叫做原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间里绕着核旋转．3、实验数据估算：原子核大小的数量级为10-15－10-14m，原子大小的数量级为10-10m．三、玻尔的轨道量子化模型1、卢瑟福核式结构与经典电磁理论的矛盾：（1）原子是稳定的；（2）原子光谱是线状谱2、玻尔的轨道量子化模型：三条假设：①定态假设——原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些状态中原子是稳定的，电子虽然做加速运动，但不向外辐射能量．②跃迁假设——原子从一种定态（设它的能量为E初）跃迁到另一种定态（设能量为E末）时，它辐射（或吸收）一定频率的光子，光子的能量由这两种定态的能量差决定，即hγ=E初一E末③轨道量子化假设——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．原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道的分布也是不连续的．3、氢原子能级公式：原子各定态的能量叫做原子的能级．对于氢原子，其能级公式为：En=E1/n2；n=1，2，3…；轨道公式为：rn=n2rl，n＝l，2，3…n称为量子数，只能取正整数，En是半径为rn的轨道的能量值（能级）它等于核外电子在该轨道上运转时动能和原子的电势能之和，若规定无限远处为零电势点则E1=13.6eV；rl＝0.536×10-10m注意量子数n＝1的定态，又叫基态，能量值最小．量子数越大，能量值越大．2【导研】[例1]1897年，J．J．汤姆孙发现电子。30年后，J．J．汤姆孙的儿子G．P．汤姆孙利用电子束照射到金属晶格（大小约10－10m）上，从而得到电子的衍射图样，验证了电子的波动性。下列关于这对父子的研究过程与研究结论的说法中正确的是（）A．电子的发现说明原子中一定还有带正电的部分B．J．J．汤姆孙发现了电子，并提出了电子绕核运动C．在验证电子波动性的实验中，电子的动能越大，电子的衍射现象越不明显D．验证电子波动性的实验中，若用相同动能的质子代替电子，衍射现象将更加明显[例2]（1）如图所示为卢瑟福和他的同事们做粒子散射实验的装置示意图，荧光屏和显微镜一起分别放在图中的A、B、C、D四个位置时，下面关于观察到的现象的说法中正确的是（）A．放在A位置时，相同时间内观察到荧光屏上的闪光次数最多B．放在B位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数只比A位置时稍少些C．放在C、D位置时，屏上观察不到闪光D．放在D位置时，屏上仍能观察一些闪光，但次数极少（2）卢瑟福通过α粒子散射实验，发现了原子中间有一个很小的核，并由此提出了原子的核式结构模型．右图中的四条线表示a粒子运动的可能轨迹，在图中完成中间两条α粒子的运动轨迹．[例3]氢原子从其他能级向量子数为2的能级跃迁时所产生的光谱称为巴尔末系，其波长λ遵循以下规律：221211nR，对此公式下列理解正确的是（）A．公式中n可取任意值，故氢光谱是连续谱B．公式中n只能取整数值，故氢光谱是线状谱C．n越大，所发射光子的能量越大D．公式不但适用于氢光谱，也适用于其他原子的光谱[例4]（1）（08广东卷）有关氢原子光谱的说法正确的是（）A．氢原子的发射光谱是连续谱B．氢原子光谱说明氢原子只发出特定频率的光C．氢原子光谱说明氢原子能级是分立的D．氢原子光谱的频率与氢原子能级的能量差无关（2）（08山东卷）在氢原子光谱中，电子从较高能级跃迁到n＝2能级发出的谱线属于巴耳末线系．若一群氢原子自发跃过时发出的谱线中只有2条属于巴耳末线系，则这群氢原子自发跃迁时最多可发生条不同频率的谱线．3[例5]（天津市2010届高三上学期六校联考）用紫外线照射一些物质时会发生荧光效应，即物质发出可见光，这些物质中的原子先后发生两次跃迁，其能量变化分别为1E和2E，下列关于原子这两次跃迁的说法中正确的是()A．两次均向高能级跃迁，且1E2EB．两次均向低能级跃迁，且1E2EC．先向高能级跃迁，再向低能级跃迁，且1E2ED．先向高能级跃迁，再向低能级跃迁，且1E2E[例6]如图所示，氢原子从n＞2的某一能级跃迁到n＝2的能级，辐射出能量为2.55eV的光子．问（1）最少要给基态的氢原子提供多少电子伏特的能量，才能使它辐射上述能量的光子？（2）请在图中画出获得该能量后的氢原子可能的辐射跃迁图．【导练】1、下列关于原子结构的说法正确的是（）A．汤姆生发现电子并提出原子的核式结构学说B．卢瑟福通过对α粒子散射实验的研究，揭示了原子核的组成C．玻尔的原子模型与原子的核式结构模型本质上是完全一致的D．玻尔理论的局限性是保留了过多的经典物理理论2、卢瑟福在解释α粒子散射实验时，不考虑α粒子与电子的碰撞影响，因为（）A．α粒子与电子之间有相互斥力，但斥力很小，可忽略．B．α粒子虽受电子作用，但电子对α粒子的合力为零．C．电子体积极小，α粒子不可能碰撞到电子．D．电子质量极小，α粒子与电子碰撞时能量损失可忽略．43、根据玻尔的氢原子理论，下列说法中正确的是（）A.氢原子的轨道是不连续的B.氢原子具有的稳定能量状态称为定态C.氢原子在辐射光的同时能量也在减小D.用任何光照射氢原子都可以使其发生跃迁4、氢原子辐射出一个光子后,根据玻尔理论,下述说法正确的是（）A．氢原子的能级减少B．氢原子的电势能增大C．核外电子绕核旋转的半径增大D．核外电子的运动加速度增大5、按照玻尔理论,下列关于氢原子的论述正确的是()A、第m个定态和第n个定态的轨道半径之比为rm：rn=m2：n2B．第m个定态和第n个定态的能量之比为Em：En＝n2：m2C．电子沿某一轨道绕核运动，若其圆周运动的频率是γ，则其发光频率也是γD．若氢原子处于能量为E的定态，则其发光频率为γ=E/h6、如图所示为氢原子的能级图，一个自由电子的总能量为9ev，和处于基态的汞原子发生碰撞后(不计汞原子动量的变化)，则电子剩下的能量可能为(碰撞系统无能量损失)（）A、0.2evB、1.4evC、2.3evD、5.5ev7、（江苏省九名校2007年第二次联考）光子能量为E的一束光照射容器中的氢（设氢原子处于n=3的能级），氢原子吸收光子后，能发出频率为υ1、υ2、υ3、υ4、υ5、υ6的六种光谱线，且υ1＜υ2＜υ3＜υ4＜υ5＜υ6，则E等于（）A．hυ1B．hυ6C．h（υ6-hυ1）D．h（υ1+υ2+υ3+υ4+υ5+υ6）8、（2008年镇江市2月调研）氢原子光谱在可见光部分只有四条谱线，一条红色、一条蓝色、两条紫色，它们分别是从n=3、4、5、6能级向n=2能级跃迁时产生的，则（）A．红色光谱是氢原子从n=6能级向n=2能级跃迁时产生的B．蓝色光谱是氢原子从n=6能级或n=5能级向n=2能级跃迁时产生的C．若从n=6能级向n=1能级跃迁时，则能够产生紫外线D．若原子从n=6能级向n=1能级跃迁时所产生的辐射不能使某金属发生光电效应，则原子从n=6能级向n=2能级跃迁时将可能使该金属发生光电效应n=1n=2n=3n=4-1.6eV-2.7eV-5.5eV-10.4eV