波尔的原子模型
教案
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《量子论视野下的原子模型》教学设计
杜修建(陕西省横山中学 719100)教学目标
一(知识与技能
1.了解玻尔理论产生的背景，知道玻尔的假设。
22,2通过公式r=nr, E=E/n了解原子能级、轨道半径、量子数n的关系。 n1n1
通过对氢原子光谱的分析，了解原子的能级结构。 3.
4.了解玻尔理论成就与局限。
二(过程与方法
初步建立量子化模型，理解模型提出的主要思想，体会揭示茅盾、建立
创建理论是物理学研究的常用方法之一。
三(情感态度与价值观
使学生们认识到科学的探索永无止境，鼓励学生们们热爱科学，培养
学生对科学的热爱之情。
教学重点:
1.轨道量子化和定态的理解
2.氢原子光谱的分析
教学难点:
玻尔原子模型的建立
教学方法:
导学探究，导、(自)学、议、练。
教学器材:
多媒体设备，原子模型试验器具一套
教学过程
一( 导:提问同学们我们上节课学了什么,
生:卢瑟福的原子核式结构„„
进一步提问:
这个模型否定了汤姆生枣糕式模型，这个模型很好吗,为什么说这个模型存
在一个致命的弱点,
二( 学生阅读课文后讨论回答
生:这个模型和经典理论茅盾，经典的电磁理论认为电子绕原子核旋转，由
于电子辐射能量，因此随着它的能量减少，电子运行的轨道半径也减小，最终要落入原子核中(出现“塌方”现象。但是实际原子结构是稳定的。 三( (自)学
指导学生阅读课文，并思考玻尔理论是怎样的,
请三位同学说出玻尔的原子理论:
生甲:
(1):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，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量。这些状态叫定态。
(2)原子从一种定态(设能量为E)跃迁到另一种定态(设能量为E)时，nm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
h,,E,E(h为普朗克恒量) mn
生乙:【具体甲说的视情况可以调整】
(3)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。玻尔根据经典电磁理论和牛顿力学计算出氢原子的电子的各条可能轨道半径和电子在各条轨道
2r,nr上运动时的能量(包括动能和势能)公式:轨道半径:， n=1，2，3„„n11E,E能量: ， n=1，2，3„„ n12n
式中r、E、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11
条轨道上运动时的能量，r、E 分别代表第n条可能轨道的半径和电子在第nnn
条轨道上运动时的能量，n是正整数，叫量子数。
【具体甲、乙说的视情况可以调整】3(氢原子的能级图
氢原子的能级:?原子在各个定态时的能量值E称为原子的能级。它对n
2应电子在各条可能轨道上运动时的能量E(包括动能和势能) E=E/n nn1n=1，2，3，??????
E代表电子在第一条可能轨道上运动时的能量 E=-13.6eV 11
注意:计算能量时取离核无限远处的电势能为零，电子带负电，在正电荷的场中为负值，电子的动能为电势能绝对值的一半，总能量为负值。
氢原子的能级图如图所示。[多媒体展示能级图]
4(玻尔理论对氢光谱的解释
(1)基态和激发态
基态:在正常状态下，原子处于最低能级，这时电子在离核最近的轨道上运动，这种定态，叫基态。
激发态:原子处于较高能级时，电子在离核较远的轨道上运动，这种定态，叫激发态。
(2)原子发光:原子从基态向激发态跃迁的过程是吸收能量的过程。原子从较高的激发态向较低的激发态或基态跃迁的过程，是辐射能量的过程，这个能量以光子的形式辐射出去，吸收或辐射的能量恰等于发生跃迁的两能级之差。
四、议(突破难点)
(1)什么情况下激发态向基态原子发生跃迁,
生:处于激发态的原子会自发地向基态跃迁。
(2)什么情况下基态原子向激发态跃迁,
生:加热、吸收光子、发生碰撞三种情况。
(3)氢原子会吸收10.3eV的能量发生跃迁吗?
生甲:可以。
生乙:不可以，因为不符合两能级差。
(4)如果发生碰撞行吗,为什么,
生:行，因为发生碰撞有一部能量可能损失，所以可能恰好剩余符号两能级差。
(5)氢原子会吸收13.7eV的光子的能量吗,
生甲:不会.
教师指出13.7eV虽然不符合能级差，但氢原子吸收后会电离而且多余的会转变为电子的动能。
说明:氢原子中只有一个核外电子，这个电子在某个时刻只能在某个可能轨道上，或者说在某个时间内，由某轨道跃迁到另一轨道——可能情况只有一种。可是，通常容器盛有的氢气，总是千千万万个原子在一起，这些原子核外电子跃迁时，就会有各种情况出现了。但是这些跃迁不外乎是能级图中表示出来的那些情况。
(6)玻尔理论是不是完美无瑕,
生:玻尔理论虽然把量子理论引入原子领域，提出定态和跃迁概念，成功解释了氢原子光谱，但对多电子原子光谱无法解释，因为玻尔理论仍然以经典理论为基础。如粒子的观念和轨道。量子化条件的引进没有适当的理论解释。教师最好强调:电子在某处单位体积内出现的概率——电子云，就是玻尔理论的轨道。
(五)练
1(对玻尔理论的下列说法中，正确的是( )
A(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玻”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
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(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
(六)请同学们课堂小结教师给予补充
(1)指出:玻尔用量子化观点解释了原子的稳定性，并提出定太假设，轨道
假设，能级等。
(2)指出:玻尔没有摆脱经典理论的框架，所以玻尔理论有一定的局限性。 (七)作业:课本P58问题与练习。
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