高中物理人教版选修3-5　18.4　波尔的原子模型

18.4玻尔的原子模型（人教版）★中学物理学科核心素养物理观念物质观念原子、电子、光子运动观念圆周运动、跃迁相互作用观念库仑力能量观念动能、势能科学思维模型建构玻尔的原子模型三大基本假设1、轨道假设：2、定态假设：3、跃迁假设：科学推理见具体案科学论证玻尔理论对氢光谱的说明质疑创新玻尔理论无法说明略微困难一点的原子的光谱现象，如氦原子；电子云科学探究问题经典物理学既无法说明原子的稳定性，又无法说明原子光谱的分立特征证据见具体案说明玻尔理论对氢光谱的说明沟通玻尔理论的局限性科学看法与责任科学本质原子结构究竟是怎样的？听从怎样的物理规律？科学看法相识具有反复性、对未知世界要保持新奇心、坚持刻苦专研和实事求是科学伦理与STSE在原子结构方面，人们提出各种模型和假设，如1898年汤姆孙的枣糕模型，1911年卢瑟福的核实结构模型等。波尔于1913年把量子化这个观念应用到原子系统，提出了自己的原子结构假说。1922年，第72号元素铪的发觉证明白玻尔的理论，玻尔由于对于原子结构理论的贡献获得诺贝尔物理学奖。★教学重点玻尔原子理论的基本假设★教学难点玻尔理论对氢光谱的说明。★教学方法老师启发、引导，学生探讨、沟通。★教学用具：投影片，多媒体协助教学设备★课时支配1课时 ★教学过程（一）引入新课依据卢瑟福的原子核式结构模型，以及经典物理学，我们知道核外的电子在库仑力的作用下将绕原子核高速旋转。在前面的学习中，我们知道运动的电子可以形成等效电流，→又依据电流磁效应，我们可以推导出这个高速运动的电子四周会产生周期性变更的电磁场，从而向外辐射电磁波→导致原子的能量削减→，这个能量削减，我们可以看成是电子的动能削减了，那电子的动能削减了，速度就要变少，速度变小了，电子将半径减小的向心运动，最终落入原子核中，这样的话原子结构将是不稳定的。但是事实上这个理论推导结果跟试验是不符合的，因为我们原子结构是稳定的，这是经典物理学没有方法说明的，这是第一个冲突的地方师：其次，假如做这样的向心运动，向外辐射的电磁波的能量是连续的还是分立的生：连续的师：这与试验符合吗？生：不符合，因为我们知道原子光谱是不连续的师：所以，经典的电磁理论不能说明核外的电子的运动状况和原子的稳定性.须要新的理论来说明。老师：在普朗克关于黑体辐射的量子论和爱因斯坦关于光子概念的启发下，波尔于1913年把量子化这个观念应用到原子系统，提出了自己的原子结构假说。（二）进行新课1．玻尔的原子理论（1）轨道量子化假设：原子中的电子在库仑力的作用下，绕原子核做圆周运动但是，电子轨道半径不是随意的，只有当半径大小符合肯定条件时，这样的轨道才是可能的。即电子的轨道是量子化的。电子在这些轨道上绕核的转动是稳定的，不产生电磁辐射。能级（定态）假设：当电子在不同轨道上运动时，原子处于不同状态,具有不同能量，所以原子能量也是量子化的。这些量子化的能量值叫能级；原子中这些具有确定能量的稳定状态叫定态。能量最低的状态叫基态，其他状态叫激发态。怎么理解呢？我们还是回到电子轨道图，当电子在第一个轨道上运动时，原子的能量值是E1，那其次个轨道上运动时，原子的能量值是E2，第三个轨道上运动时，原子的能量值是E3......由于不同的轨道半径是不一样的，所以这些能量值得大小也不一样，而且这些能量值大小不是连续的，是分立的，量子化的，这些量子化的能量值叫能级；原子的能量值最低的状态我们叫做基态，其他状态叫激发态，这些激发态的能量必需满意这样一个关系，才是可能。一般取n=00是的能量为零。思索：激发态的能量值大还是基态的能量值大？E1是负值，这里正负号表示大小，激发态的能量值大探讨：基本框架搭好了，接下来我们一起完成第三个假设。就是要在这个框架下探讨原子内部光子的放射和汲取是如何进行的？提示：光子放射出去会引起什么变更？生：能量削减。师：那原子内部发生了怎样的变更会能量削减？生：电子从高能级跳到低能级。师：那汲取光子呢？生：电子从低能级跳到高能级师：对，这个跳的动作，这波尔给它取了一个美丽的名字叫跃迁（3）跃迁假设：跃迁假设：原子在不同的状态下具有不同的能量，从一个定态向另一个定态跃迁时要汲取或辐射肯定频率的光子，该光子的能量等于这两个状态的能量差，即这个式子称为频率条件，又称辐射条件。可见,电子假如从一个轨道到另一个轨道,不是以螺旋线的形式变更半径大小的,而是从一个轨道上“跳动”到另一个轨道上。玻尔将这种现象叫作电子的跃迁。依据跃迁假设我们来模拟一下光子的放射和汲取一个理论行不行重要的是看他能不能说明试验现象，这里我们主要看看玻尔理论能不能对氢光谱进行说明2．玻尔理论对氢光谱的说明玻尔从上述假设动身，利用库仑定律和牛顿运动定律，计算出了氢的电子的最小轨道半径R1=0.053nm和基态的能量值为-13.6eV，依据这两个公式可以计算出可能的轨道半径和对应的能量。比如通过计算可以知道第2能级的能量值为-3.4eV特点：(1)能级图中的横线表示氢原子可能的能量状态——定态.(2)横线左端的数字“1,2,3，…”表示量子数，右端的数字“－13.6，－3.4，…”表示氢原子的能级.(3)相邻横线间的距离，表示相邻的能级差，距离越大，能级差越大，量子数越大，相邻的能级差越小.师：氢原子的能级图搞懂了，接下来我们就要进入实战，看他能不能氢原子光谱的相关问题。第一个问题就是氢原子光谱是线状谱，是不连续的。这里我们主要以巴尔末系来说明，巴尔末系怎么产生的呢？就是较高能级的电子往其次能级跃迁产生的，那么这样的跃迁向外辐射出来的光子的能量就等于能级差，由于这个能级差只能取一些特定的值，是不连续的，所以辐射出来的光子的能量也是不连续的，是量子化的，所以这样得到的光谱自然就是不连续的线状谱。（3）依据氢原子的汲取光谱的分析，你能否推断出巴尔末系氢原子汲取光谱是电子怎么跃迁产生的吗？通过以上分析你能明白为什么放射光谱的谱线与汲取光谱的暗线所对应的波长一样吗？通过上分析与探讨，我们发觉波尔的原子模型很好的说明白氢原子光谱的问题，这主要是（四）课堂小结玻尔的原子模型是把卢瑟福的学说和量子