考物理一轮复习第十六章原子结构与原子核第1讲原子结构课件

1、第1讲原子结构知识梳理一、卢瑟福核式结构学说1.粒子散射现象绝大多数粒子穿过金箔后仍能沿原来方向前进,少数粒子发生了较大角度的偏转,并且有极少数粒子偏转角超过了90,有的甚至被“撞了回来”,偏转角几乎达到180。2.原子的核式结构卢瑟福对粒子散射实验结果进行了分析,于1911年提出了原子的核式结构学说: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所有的质量都集中在原子核里,带负电的电子在核外空间绕核旋转。1.玻尔假说的内容(1)轨道量子化:原子核外电子的可能轨道是某些分立的数值。(2)能量状态量子化:原子只能处于与轨道量子化对应的不连续的能量状态中,在这些状态中,原子是稳定的

2、,不辐射能量。(3)跃迁假说:原子从一个能级向另一个能级跃迁时,吸收(或辐射)一定频率的光子,光子能量E=h=Em-En。2.氢原子能级(1)能级:原子在各个定态时的能量值称为原子的能级。(2)氢原子的能级公式和轨道半径公式:En=E1,E1=-13.6 eVrn=n2r1,r1=0.53 (3)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的定态称为基态。(4)激发态:原子吸收能量后从基态跃迁到较高能级,这时电子在离核较远的轨道上运动的定态称为激发态。3.光子的发射与接收原子从一种定态(能量为E初)跃迁到另一种定态(能量为E终)时,它辐射或吸收一定频率的光子,光子的能量

3、由这两种定态的能级差决定,即h=|E初-E终|。若E初E终,则辐射光子;若E初n)。(2)电离与电离能电离态:n=,E=0。电离能:使电子电离所需吸收的最小能量,如:基态电离态:E吸=0-(-13.6 eV)=13.6 eVn=2电离态:E吸=0-E2=3.4 eV如吸收能量足够大,克服电离能后,获得自由的电子还有动能。(3)跃迁时电子动能、原子电势能与总能量变化:当轨道半径减小时,库仑引力做正功,原子电势能减小,电子动能增大,原子总能量减小,反之,轨道半径增大时,原子电势能增大,电子动能减小,原子总能量增大。【情景素材教师备用】 2-1已知氢原子的基态能量为E1,激发态能量En=E1/n2,

4、其中n=2,3,。用h表示普朗克常量,c表示真空中的光速。能使氢原子从第一激发态电离的光子的最大波长为()A.- B.- C.- D.- 答案C处于第一激发态时n=2,故其能量E2=,电离时释放的能量E=0-E2=-,而光子能量E=,则解得=-,故C正确,A、B、D均错。C2-2已知氦离子(He+)的能级图如图所示,根据能级跃迁理论可知()A.氦离子(He+)从n=4能级跃迁到n=3能级比从n=3能级跃迁到n=2能级辐射出光子的频率低B.大量处在n=3能级的氦离子(He+)向低能级跃迁,只能发出2种不同频率的光子C.氦离子(He+)处于n=1能级时,能吸收45 eV的能量跃迁到n=2能级D.氦

5、离子(He+)从n=4能级跃迁到n=3能级,需要吸收能量A答案A氦离子由高能级向低能级跃迁,辐射光子的能量等于两能级的能量差,对应光子频率满足:h=En-Em(nm),A正确。大量处于 n=3 能级的氦离子向低能级跃迁,能发出3种不同频率的光子,B错误。离子只能吸收能量等于能级差的光子才能跃迁到高能级,C错误。离子从高能级跃迁到低能级,以光子的形式辐射能量,D错误。考点三应用玻尔理论综合分析氢原子的能级、轨道和光谱问题一、应用玻尔理论分析氢原子的能级、轨道的方法玻尔理论的成功之处在于引入了量子化的概念,但因保留了经典的原子轨道,故有关氢原子的计算仍应用经典物理的理论。对电子绕核运动的轨道半径、

6、速度、周期、动能、电势能等的计算,是牛顿运动定律、库仑定律、匀速圆周运动等知识的综合应用。氢原子各定态的能量值为电子绕核运动的动能Ek和电势能Ep的代数和;当取无穷远处电势能为零时,各定态的电势能均为负值。某定态时,核外电子的动能Ek总是等于该定态总能量的绝对值,原子系统的电势能Ep总是等于该定态总能量值的两倍。运用这一数值关系可以巧妙地进行几种能量变化分析。规定无穷远处原子系统的电势能为零,则原子各能级的能量为负值,即E1=-13.6 eV,r1=0.5310-10 m。En=,rn=n2r1,随电子轨道半径的增大,能量增大。另外由经典理论 =m 知,其动能Ekn=mv2=即Ekn=,随n的

7、增大,电子的动能减小。其电势能Epn=En-Ekn=,随n的增大,原子的电势能增大。3-1一个氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级,该氢原子()A.放出光子,能量增加B.放出光子,能量减少C.吸收光子,能量增加D.吸收光子,能量减少答案B根据玻尔原子理论知,氢原子从高能级n=3向低能级n=2跃迁时,将以光子形式放出能量,放出光子后原子能量减少,故B选项正确。B3-2(2017北京海淀一模,24,20分)微观世界与宏观世界往往存在奇妙的相似性。对于氢原子模型,因为原子核的质量远大于电子的质量,可以忽略原子核的运动,形成类似天文学中的恒星行星系统,记为模型。另一种模型认为氢原子的核外电子并非绕核旋转

8、,而是类似天文学中的双星系统,核外电子和原子核依靠库仑力作用使它们同时绕彼此连线上某一点做匀速圆周运动,记为模型。已知核外电子的质量为m,氢原子核的质量为M,二者相距为r,静电力常量为k,电子和氢原子核的电荷量大小均为e。模型、中系统的总动能分别用Ek、Ek表示,请推理分析,比较Ek、Ek的大小关系;模型、中核外电子做匀速圆周运动的周期分别用T、T表示,通常情况下氢原子的研究采用模型的方案,请从周期的角度分析这样简化处理的合理性。答案见解析解析模型中,设电子的速度为v,对于电子绕核的运动,根据库仑定律和牛顿第二定律有=(1分)解得:Ek=mv2=(2分)模型中,设电子和原子核的速度分别为v1、

9、v2,电子的轨道半径为r1,原子核的轨道半径为r2。根据库仑定律和牛顿第二定律对电子有:=,解得Ek1=m=r1对原子核有:=,解得Ek2=M=r2系统的总动能:Ek=Ek1+Ek2=(r1+r2)=即在这两种模型中,系统的总动能相等。模型中,根据库仑定律和牛顿第二定律有=mr,解得=模型中,电子和原子核的周期相同,均为T根据库仑定律和牛顿第二定律对电子有:=mr1,解得:r1=对原子核有:=Mr2,解得:r2=因r1+r2=r,将以上两式代入,可解得:=所以有:=因为Mm,可得TT,所以采用模型更简单方便。1.一群氢原子处于量子数为n的激发态时,可能辐射的光谱线条数 N=(或几种光子的能量)

10、。二、氢原子光谱问题分析方法2.一个原子在一次跃迁时只发出(或吸收)一个光子。 3-3氢原子部分能级的示意图如图所示。不同色光的光子能量如表所示。色光红橙黄绿蓝-靛紫光子能量范围(eV)1.612.002.002.072.072.142.142.532.532.762.763.10处于某激发态的氢原子,发射的光的谱线在可见光范围内仅有2条,其颜色分别为()A.红、蓝-靛B.黄、绿C.红、紫 D.蓝-靛、紫答案A原子发光时光子的能量等于原子能级差,先分别计算各相邻的能级差,再由小到大排序。结合可见光的光子能量图可知,有两个能量分别为1.89 eV和2.55 eV的光子属于可见光,并且属于红光和蓝

11、-靛光的范围,故答案为A。A3-41885年瑞士的中学教师巴耳末发现,氢原子光谱中可见光部分的四条谱线的波长可归纳成一个简单的经验公式:=R(-),n为大于2的整数,R为里德伯常量。1913年,丹麦物理学家玻尔受到巴耳末公式的启发,同时还吸取了普朗克的量子假说、爱因斯坦的光子假说和卢瑟福的核式结构原子模型,提出了自己的原子理论。根据玻尔理论,推导出了氢原子光谱谱线的波长公式:=R(-),m与n都是正整数,且nm。当m取定一个数值时,不同数值的n得出的谱线属于同一个线系。如:m=1,n=2、3、4、组成的线系叫赖曼系;m=2,n=3、4、5、组成的线系叫巴耳末系;m=3,n=4、5、6、组成的线

12、系叫帕邢系;m=4,n=5、6、7、组成的线系叫布喇开系;m=5,n=6、7、8、组成的线系叫逢德系。以上线系只有一个在紫外光区,这个线系是()A.赖曼系B.帕邢系C.布喇开系 D.逢德系答案A与可见光相比,紫外线的频率高,能量高,即题目列出的线系中能量最高的即为紫外光区。而根据=,知波长最短的在紫外光区。根据=R(-),可知-最大的波长最短、频率最高、能量最大,即在紫外光区。根据已知条件可得赖曼系的能量最高,在紫外光区。选项A对,B、C、D错。A以下为附加内容不需要的朋友下载后可以编辑删除，谢谢以下为附加内容让更多的农民成为新型职业农民中央农业广播电视学校 刘天金20130507 陕西 农业

13、部部长韩长赋： 这是一项基础性工程、创新性工作，要大抓特抓、坚持不懈。 让更多的农民成为新型职业农民（目标） 生产更多更好更安全的农产品供给社会（方向）一、为什么要大力培育新型职业农民二、什么是新型职业农民三、如何加快培育新型职业农民一、为什么要大力培育新型职业农民（一）深刻背景农村劳动力持续转移,“人走村空”问题愈演愈烈 2012年我国农民工数量达到2.6亿，每年新增900-1000万。四川抽样调查：26% 举家外出农户20% 留守农户转移比例平均60%，高的70-80% 一、为什么要大力培育新型职业农民（一）深刻背景农村青壮年劳动力大量外出，“老人农业”“妇女农业”“小学农业”问题日益凸显

14、陕西抽样调查：72% “80后”“90后”青壮年劳动力（农民工）55岁 务农农民平均年龄63% 妇女83% 初中及以下文化程度 四川抽样调查： 务农农民50岁以上54%，60岁以上30%，70岁以上13%； 妇女60%； 初中及以下90%。一、为什么要大力培育新型职业农民（一）深刻背景农村新生劳动力离农意愿强烈，农业后继乏人问题步步紧逼新生代农民工76% 不愿再回乡务农85% 从未种过地（国家统计局2010年10省调查：90%的新生代农民工没有从事过一天的农业生产活动）一、为什么要大力培育新型职业农民（二）紧迫课题“谁来种地”“地如何种”？党的十八大：坚持和完善农村基本经营制度，构建集约化、专

15、业化、组织化、社会化相结合的新型农业经营体系。国务院常务会议：要采取有效措施，使一部分年轻人愿意在农村留下来搞农业，培养和稳定现代农业生产队伍。中央经济工作会议、中央农村工作会议：要稳定完善强农惠农富农政策，充分保护和调动农民生产经营积极性，使务农种粮有效益、不吃亏、得实惠。2013年中央一号文件：农村劳动力大量流动，农户兼业化、村庄空心化、人口老龄化趋势明显，农民利益诉求多元，加强和创新农村社会管理势在必行。十二届全国人大一次会议（政府工作报告）：要采取有效措施，稳定农业生产经营队伍，积极培育新型农民。 聚焦“谁来种地”“地如何种”一、为什么要大力培育新型职业农民（二）紧迫课题“谁来种地”“

16、地如何种”是一个问题的两个方面 农村劳动力结构性不足：“不是没人种地，而是这地由什么人来种” 创新农业生产经营方式：“不是种不过来，而是怎么种得更好”一、为什么要大力培育新型职业农民（三）历史使命回答好“谁来种地”“地如何种”的问题，历史性地落在了培育新型职业农民上。 2012年中央一号文件聚焦农业科技，着力解决农业生产力发展问题，明确提出大力培育新型职业农民；2013年中央一号文件突出农业经营体制机制创新，着力完善与现代农业发展相适应的农业生产关系，进一步强调加强农业职业教育和职业培训。创新农业生产经营方式（现代）家庭经营+合作组织+社会化服务 =新型农业经营体系新型职业农民 新型生产经营主

17、体 新型农业经营体系 现代农业 新型职业农民是伴随农村生产力发展和生产关系完善产生的新型生产经营主体，是构建新型农业经营体系的基本细胞，是发展现代农业的基本支撑，是推动城乡发展一体化的基本力量。一、为什么要大力培育新型职业农民（四）重大意义不失时机地大力培育新型职业农民： 一是有利于促进农民从身份向职业的转变，在推动城乡发展一体化中加快剥离“农民”的身份属性，使培育起来的新型职业农民逐步走上具有相应社会保障和社会地位的职业化路子，解决有人愿意在农村留下来搞农业的问题；一、为什么要大力培育新型职业农民（四）重大意义不失时机地大力培育新型职业农民： 二是有利于促进农民从传统农业生产向现代农业生产经

18、营的转变，在加大强农惠农富农政策力度中加快发展现代农业，使培育起来的新型职业农民逐步走上专业化、规模化、集约化、标准化生产经营的现代化路子，解决务农种粮有效益、不吃亏、得实惠的问题；一、为什么要大力培育新型职业农民（四）重大意义不失时机地大力培育新型职业农民： 三是有利于促进农民从传统小农生产向社会化大生产的转变，在坚持和完善农村基本经营制度中加快培育新型生产经营主体，使培育起来的新型职业农民逐步走上“家庭经营+合作组织+社会化服务”新型农业经营体系的组织化路子，解决保供增收长效机制的问题。 培育新型职业农民的过程，就是激活农民自身活力和增强农业农村发展活力的过程，就是培养高素质现代农业和新农村建设者的过程，就是培育“三农”事业发展未来的过程。农业部部长韩长赋 应对农业后继乏人问题的挑战，必须在稳定提高农业比较效益的基础上，大力培育种养大户、家庭农场、专业合作社等各类新型农业经营主体，让更多的农民成为新型职业农民。世界性课题比如在英国，农场主平均年龄达到