原子结构导学案

18.1电子发现【学习目标】.了解阴极射线及电子发现的过程.知道汤姆孙研究阴极射线发现电子的实验及理论推导.培养学生对问题的分析和解决能力，初步了解原子不是最小不可分割的粒子。【学习重点】阴极射线的研究【学习难点】汤姆孙发现电子的理论推导【自主学习】一直以来人们都认为是构成物质的最小粒子，直到1897年物理学家发现了带电的，从此打破了原子不可再分的神话。、阴极射线图18-1-1.演示实验：如图18-1-1所示，真空玻璃管中，K是金属板制成的,接在感应线圈的上，金属环制成的A,接感应线圈的，接通电源后，观察管端玻璃壁上亮度的变化..实验现象：德国物理学家普吕克尔在类似的实验中看到了玻璃壁上淡淡的及管中物体在玻璃壁上的..实验分析：荧光的实质是由于玻璃受到发出的某种射线的撞击而引起的，这种射线被命名为.二、电子的发现.汤姆孙对阴极射线的探究(1)让阴极射线分别通过电场或磁场，根据现象，证明它是的粒子流并求出了其比荷.(2)换用不同材料的阴极做实验，所得粒子的相同，是氢离子比荷的近两千倍.(3)结论：粒子带，其电荷量的大小与大致相同，而质量 氢离子的质量，后来组成阴极射线的粒子被称为..汤姆孙的深入探究(1)汤姆孙研究的新现象，如、热离子发射效应和P射线等.发现，不论、P射线、还是热离子流，它们都包含.(2)结论：不论是正离子的轰击、紫外光的照射、金属受热还是放射性物质的自发辐射，都能发射同样的带电粒子一一.由此可见，是原子的组成部分，是比原子更的物质单元..电子的电量与电荷量子化（1）电子电荷可根据密立根油滴实验测定，数值为：e_.（2）带电体所带电荷量具有的特点，即任何带电体所带电荷只能是电子电荷的，即q=ne（n是整数）.【练习巩固】.关于阴极射线的性质，判断正确的是（）A.阴极射线带负电B.阴极射线带正电C.阴极射线的比荷比氢原子核的比荷大D.阴极射线的比荷比氢原子核的比荷小.汤姆孙对阴极射线的探究，最终发现了电子，由此被称为“电子之父”，关于电子的说法正确的是（）A.物质中可能有电子，也可能没有电子B.不同的物质中具有不同的电子C.电子质量是质子质量的1836倍D.电子是一种构成物质的基本粒子.如图所示是电子射线管示意图，接通电源后，电子射线由阴极沿x轴方向射出，在荧光屏上会看到一条亮线.要使荧光屏上的亮线向下（z轴负方向）偏转，在下列措施中可采用的是（）A.加一磁场，磁场方向沿z轴负方向B.加一磁场，磁场方向沿y轴正方向C.加一电场，电场方向沿z轴负方向D.加一电场，电场方向沿y轴正方向4、质谱仪是一种测定带电粒子的比荷和分析同位素的重要工具，它的构造原理如图所示.让中性气体进入电离室A,在那里被电离成离子.这些离子从电离室的小孔飘出，从缝S进入加速电场被加速.然后让离子从缝S垂直进入匀强磁场，最后打在底片上1的P点.已知加速电压为U,磁场的磁感应强度为B,缝S2与P之间的距离为a,离子从缝S进入电场时的速度不计.求该离子的比荷q.1 m18.2原子的核式结构模型【学习目标】1、知识与技能（1）了解原子结构模型建立的历史过程及各种模型建立的依据；（2）知道a粒子散射实验的实验方法和实验现象，及原子核式结构模型的主要内容。2、过程与方法（1）通过对a粒子散射实验结果的讨论与交流，培养学生对现象的分析中归纳中得出结论的逻辑推理能力；（2）通过卢瑟福核式结构模型的建立，体会建立模型研究物理问题的方法，理解物理模型的演化及其在物理学发展过程中的作用；（3）了解研究微观现象。3、情感、态度与价值观（1）通过对原子模型演变的历史的学习，感受科学家们细致、敏锐的科学态度和不畏权威、尊重事实、尊重科学的科学精神；（2）通过对原子结构的认识的不断深入，使学生认识到人类对微观世界的认识是不断扩大和加深的，领悟和感受科学研究方法的正确使用对科学发展的重要意义。【互动探究】1、汤姆孙的模型，其观点为。枣糕模型合作讨论电子的质量比原子的质量小得多，那么原子的结构是什么样的？电子在原子中处于什么位置？结论1： 观察思考「勒纳德发现高速度电子很容易穿透原子。这能说明什么呢？结论2： 思维点拔：汤姆孙的模型仅仅是一种假设，这种理论要经过实验来验证。2、a粒子散射实验合作讨论1：什么是a粒子？它从哪里发出的？速度如何？。粒子散射实验装置示意图结论1：合作讨论2：如何观察a粒子打到何处？结论2： 合作讨论3：根据汤姆孙原子模型，a粒子穿过金箔后最有可能朝什么方向运动？最不易朝哪个方向运动？结论3： ： 观察思考：a粒子散射实验现象是：绝大多数a粒子,少数极少数有的甚至。从a粒子散射实验得到的结论是什么？结论： 汤姆孙的原子模型不能解释a粒子的3、核式结构模型合作讨论1：a粒子散射实验结论中大多数a粒子沿直线通过金箔，说明了什么？结论1： 合作讨论2：a粒子散射实验结论中少数a粒子被反弹，说明了什么？结论2： 合作讨论3：根据以上结论，卢瑟福提出了核式结构模型，这是一个什么样的模型？结论3： 【课堂训练】1.卢瑟福提出的原子核式结构学说包括下列哪些内容（）A.原子中心有一个很小的核B.原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里C.原子正电荷均匀分布在它的全部体积上D.带负电的电子在核外空间绕原子核旋转2、卢瑟福对a粒子散射实验的解释是（）A、使a粒子产生偏转的力主要是原子中电子对a粒子的作用力B、使a粒子产生偏转的力是库仑力C、原子核很小，a粒子接近它的机会很小，所以绝大数的a粒子任然沿原来的方向前进D、能产生大角度偏转的a粒子是穿过原子时离原子核近的a粒子3.卢瑟福的a粒子散射实验结果表明了（）A.原子核是可分的B.原子核是由质子、中子组成C.原子是由均匀带正电的物质和带负电的电子构成D.原子内部有一个很小区域，集中了原子的全部正电荷和几乎全部的质量4、在a粒子散射实验中，当a粒子最接近原子核时，a粒子符合下列哪些情况（）A.动能最小 B.势能最小C.a粒子与原子核组成的系统能量最小 D.所受原子核斥力最大18.3氢原子光谱【学习目标】了解光谱的定义和分类；了解氢原子光谱的实验规律，知道巴耳末系；了解经典原子理论的困难。【学习重点】氢原子光谱的实验规律。【学习难点】经典理论的困难。【自主学习】.有些光谱是一条条的亮线，这样的亮线叫，这样的光谱叫。有的光谱看起来是连续在一起的光带，这样的光谱叫.卢瑟福的核式结构模型正确地指出了的存在，很好的解释了，但是经典的物理学既无法解释原子的，又无法解释原子光谱的特征。.光谱的类型主要有和。.不同原子发出的光谱都不同，这样的光谱也叫。.利用光谱分析可以。.在酒精灯的酒精中溶解些食盐，灯焰会发出明亮的黄光，用摄谱仪拍摄下来的光谱中就会有钠的(填“明线”或“暗线”)光谱。用摄谱仪拍摄太阳光，可以分析太阳大气的成份，就是利用太阳光的(填“明线”或“暗线”)光谱。.利用白炽灯、蜡烛、霓虹灯、在酒精灯火焰中燃烧钠盐所产生的光谱中，能产生连续光谱的有,能产生明线光谱的有【新知探究】1、光谱一一阅读课本54页思考讨论下列问题:(1)什么是光谱（2）什么是线状谱，具有什么特点？怎样可以产生?（3）什么是连续谱，具有什么特点？怎样产生的？（4）什么是吸收光谱？具有什么特点？怎样产生的？（5）进行光谱分析时应分析什么光谱？为什么？2、氢原子光谱的实验规律一阅读课本55页，思考讨论以下问题：巴耳末系的公式是怎样的？氢原子光谱有什么特点？3.卢瑟福原子核式模型的困难一一阅读课本56页，思考以下问题:用经典物理学在解释氢原子光谱时遇到了什么困难？【练习巩固】1、关于光谱和光谱分析的下列说法正确的是（ ）A.日光灯产生的光谱是连续光谱B.太阳光谱中的暗线说明太阳上缺少与这些暗线相对应的元素C.我们能通过光谱分析鉴别月球的物质成份D.连续光谱是不能用来作光谱分析的.关于光谱，下列说法正确的是（）A.大量原子发出的光谱是连续谱，少量原子发出的光是线状谱B.线状谱由不连续的若干波长的光组成C.作光谱分析时只能用发射光谱，不能用吸收光谱D.作光谱分析时只能用吸收光谱，不能用发射光谱.太阳光的光谱中有许多暗线，它们对应着某些元素的特征谱线，产生这些暗线是由于（）A.太阳表面大气层中缺少相应的元素B.太阳内部缺少相应的元素C.太阳表面大气层中存在着相应的元素D.太阳内部存在着相应的元素.对于巴耳末公式，下列说法正确的是（）A.所有氢原子光谱的波长都与巴耳末公式相对应B.巴耳末公式只确定了氢原子发光的可见光部分的光的波长C.巴耳末公式确定了氢原子发光的一个线系的波长，其中既有可见光，又有紫外光D.巴耳末公式确定了各种原子发光中的光的波长.以下论断中正确的是（）A.按经典电磁理论，核外电子受原子核库仑引力，不能静止只能绕核运转，电子绕核加速运转，不断地向外辐射电磁波B.按经典理论，绕核运转的电子不断向外辐射能量，电子将逐渐接近原子核，最后落入原子核内C.按照卢瑟福的核式结构理论，原子核外电子绕核旋转，原子是不稳定的，说明该理论不正确D.经典电磁理论可以很好地应用于宏观物体，但不能用于解释原子世界的现象.根据光谱的特征谱线，可以确定物质的化学组成和鉴别物质，以下说法正确的是（）A.线状谱中的明线是特征谱线，吸收光谱中的暗线不是特征谱线B.线状谱中的明线不是特征谱线，吸收光谱中的暗线是特征谱线C.线状谱中的明线与吸收光谱中的暗线都是特征谱线D.同一元素的线状谱的明线与吸收光谱中的暗线都是一一对应的7、利用里德伯常量（R=1.09677X1070-1）求巴耳末线系中第三条谱线的波长和每个光子的能量.18.4玻尔的原子模型【学习目标】.了解玻尔原子理论的主要内容。.了解能级、能量量子化以及基态、激发态的概念。【学习重点】玻尔原子理论的基本假设【学习难点】玻尔理论对氢光谱的解释。【自主学习】一、玻尔原子理论的基本假设.玻尔理论的提出丹麦物理学家玻尔在普朗克关于黑体辐射的和爱因斯坦关于的概念的启发下，把微观世界中物理量取的观念应用到原子系统，提出了自己的原子结构假说..玻尔的原子结构假说(1)轨道量子化电子在库仑力作用下绕原子核做,电子绕原子核运转的半径不是任意的，半径的大小符合时轨道才是可能的，电子在这些轨道上绕核运转，不产生.(2)能量量子化①内容：电子在不同轨道上运动，原子处于不同的状态，对应不同的,原子的能量也是的.②几个概念能级：的能量值.定态：原子中具有的稳定状态.基态：能量 的状态.激发态：除之外的其他状态.(3)频率条件①原子光谱的解释：当电子从能量较高的定态轨道(能量记为E)跃迁到能量较低的定态轨道(能量记为E,m>n)时，会辐射出能量为h匕的光子.②辐射关系：hb=二.称为频率条件.③原子吸收光子：处于低能量状态的原子光子后跃迁到高能量状态，光子能量应恰好等于.二、玻尔理论对氢光谱的解释.玻尔理论对氢光谱的解释按照玻尔理论，巴耳末公式中的正整数n和2,正好代表电子跃迁之前和所处的定态轨道的量子数n和2,巴耳末公式代表的应该是电子从量子数n=3,4,5…的能级向量子数为2的能级跃迁时发出的.并从理论上求出里德伯常量R的值，且与实验符合得很好.同样，玻尔理论也很好地解释甚至预言了氢原子的其他谱线系..对气体导电时发光机理的解释气体放电管中的原子受到高速运动的电子的撞击，有可能向上跃迁到,处于激发态的原子是,会自发地向的能级跃迁，放出光子，最终回到基态..对原子特征谱线的解释原子从高能态向低能态跃迁时，放出的光子的能量等于前后.由于原子的能级是分立的，所以放出光子的能量也是分立的，因此原子的发射光谱是一些的亮线.又因为不同原子具有不同的结构，能级各不相同，因此辐射（或吸收）也不相同，所以不同元素的原子具有不同的三、玻尔模型的局限性.玻尔理论的成功之处第一次将引入原子领域，提出了和的概念，成功地解释了的实验规律..玻尔理论的局限性不能解释稍微复杂一点的原子的光谱现象，原因是过多地保留了经典理论，即保留的观念，把电子运动看做经典力学描述下的..电子云原子中的电子没有确定的坐标值，我们只能描述电子在某个位置出现的多少，把电子这种概率分布用疏密不同的点表示时，画出图来就像云雾一样，故称.【巩固练习】.玻尔在他提出的原子模型中所作的假设有（）A.原子处在具有一定能量的定态中，虽然电子做变速运动，但不向外辐射能量B.原子的不同能量状态与电子沿不同的圆轨道绕核运动相对应，而电子的可能轨道的分布是不连续的C.电子从一个轨道跃迁到另一个轨道时，辐射（或吸收）一定频率的光子D.电子跃迁时辐射的光子的频率等于电子绕核做圆周运动的频率.根据玻尔理论，氢原子中量子数n越大（）A.电子的轨道半径越大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.氢原子的核外电子由离原子核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道上时，下列说法中正确的是（）A.核外电子受力变小B.原子的能量减少C.氢原子要吸收一定频率的光子D.氢原子要放出一定频率的光子5.如图画出了氢原子的4个能级，并注明了相应的能量E.用下列几种能量的