人教版（2019）高中物理选修性必修第三册第4章第4节氢原子光谱和玻尔的原子模型教学设计第二课时

物理选择性必修3第4章第4节氢原子光谱和玻尔的原子模型教学

设计第二课时

课题氢原子光谱和玻尔的原子模型单元4学科物理年级高二

物理观念：知道玻尔原子理论基本假设的内容，了解能级、能级跃迁、能量量子化、基

态、激发态等概念和相关的实验规律。

科学思维：掌握玻尔理论对氢光谱的解释，能用原子能级图分析、推理、计算，提高解

决问题的能力。

学习

目标科学探究：通过对氢原子光谱实验规律的探究及玻尔理论的理解，揭示物理现象的科学

本质，提高探究能力。

科学态度与责任：学会用事实说话，坚持实事求是的科学态度，体验科学家的艰辛，激

发探索科学规律的热情。

重点玻尔原子理论的基本假设

难点玻尔理论对氢光谱的解释

教学过程

教学环节教师活动学生活动设计意图

导入新课核外电子绕核运动——辐射电磁波——电子

轨道半径连续变小——原子不稳定——辐射电磁

波频率连续变化。体会经典通过对经典

事实上：原子是稳定的；辐射电磁波频率只是理论的困难和电磁理论和卢瑟

某些确定值。卢瑟福核式结福核式结构模型

卢瑟福核式结构模型与经典的电磁理论发生构模型与经典的学习，学会在

了矛盾：无法解释原子的稳定性；无法解释原子光的电磁理论之对比中学习新知

谱的分立性间的矛盾。识。

讲授新课一、玻尔原子理论的基本假设

1、轨道量子化——针对原子核式结构模型提

出

①绕核运动的电子轨道半径只能是某些分立

学习玻尔了解玻尔原

的数值

原子理论的基子理论的基本假

②电子在轨道绕核转动是稳定的，不产生电磁

本假设。设，学习科学的

辐射

发展是一个不断

轨道量子化：2（n=1，2，3....）

rnnr1质疑的过程，鼓

氢原子：r1=0.053nm励学生大胆猜

2、能量量子化（定态、能级）——针对原子想。

的稳定性提出

①定态：原子中具有确定能量的稳定状态

基态：能量最低的状态(离核最近)

激发态：其他的能量状态

②能级：原子的在各种定态时的能量值

E

能量量子化：E1(n1,2,3.....)

nn2

氢原子：

E113.6eV

3、频率条件(跃迁假说)——针对原子光谱是

线状谱提出

跃迁：原子在从高（低）能级跳到低（高）能

级电子辐射（吸收）光子的过程。

频率条件:

hvEmEnEmEn

成功解释了氢光谱的所有谱线

二、玻尔理论对氢光谱的解释

1、向低轨道跃迁：发射光子

跃迁时发射光子的能量：

hvEmEn学习玻尔

光子的能量必须等于能级差理论对氢光谱引导学生从

处于激发态的原子是不稳定的，可自发地经过的解释，理解能量的角度理解

一次或几次跃迁到达基态。跃迁和电离的电子的跃迁，将

说明：由于能级是分立的，所以放出的光子的概念。能级跃迁和能量

能量也是分立的，因此原子的发射光谱只有一些分守恒结合，让学

立的亮线。生学会掌握能量

2、向高轨道跃迁：吸收光子守恒的思想。

跃迁时吸收光子的能量：

hvEmEn

吸收光子的能量必须等于能级差，因此吸收光

谱也是一些分立的暗线

当光子的能量大于或等于该能级的能量时，

hvEEn即：hvEn

处于某个能级的电子吸收能量，挣脱原子核的

束缚，成为自由电子的现象，叫做电离。

电离后自由电子动能EK=hv-En

课堂练习1、根据玻尔原子结构理论，氢原子

的能级图如图所示。一个（或一群）处于第n能级

的氢原子，向基态（第1能级）跃迁时，最多可辐

射多少种不同频率的光？小组讨通过小组讨

论，并完成表论，提高学生的

格。学习能力，总结

出一个（或一群）

氢原子向基态跃

迁时辐射出的不

同频率光的种

类。

跃迁时电子动能、原子势能、原子能量的变化

1.当n减小即轨道半径减小时。库仑力做正功，

思考跃迁结合能量守

电子动能增加、原子势能减小、向外辐射能量，原

时电子动能，恒定律解决问

子能量减小。

原子势能、原题。

2.当n增大即轨道半径增大时。库伦力做负功，

子能量的变化

电子动能减小、原子势能增大、从外界吸收能量，

情况。

原子能量增大。

三、玻尔模型的局限性

玻尔理论成功的解释并预言了氢原子辐射的

电磁波的问题，但是也有它的局限性

在解决核外电子的运动时成功引入了量子化

的观念，同时又应用了“粒子、轨道”等经典概念

和有关牛顿力学规律。

除了氢原子光谱外，在解决其他问题上遇到了

很大的困难，

量子化条件的引进没有适当的理论解释。

回顾科学观察与实验

家们对电子结所获得的事实，

构的探索历建立科学模型提

程，了解波尔出科学假说。

理论的局限学会用事实

性。说话，坚持实事

求是的科学态

度，体验科学家

的艰辛，激发探

索科学规律的热

情。

拓展提高1、下面关于玻尔理论的解释中，不正确的说

法是（）完成拓展完成练习，

A、原子只能处于一系列不连续的状态中，每提高。巩固基础知识。

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

解析：AB：符合能量量子化的原理；C：可能

吸收一定频率的光子；D：符合轨道量子化的原理。

2、(2020北京东城区一模)如图所示为氢原子

能级图。大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁

时发出不同频率的光。用这些光照射金属钙。已知

金属钙的逸出功为3.20eV。能够从金属钙的表面

照射出光电子的光共有()

A.2种B.3种C.4种D.5种

解析：根据组合公式,可知,大量的处于n=4

能级的氢原子向低能级跃迁时,能发出6种不同频

率的光电子,

它们的能量分别是E1=-0.85eV-(-1.51

eV)=0.66eV,

E2=-0.85eV-(-3.40eV)=2.55eV,E3=-0.85

eV-(-13.6eV)=12.75eV,

E4=-1.51eV-(-3.40eV)=1.89eV,E5=-1.51

eV-(-13.6eV)=12.09eV,

E6=-3.40eV-(-13.6eV)=10.2eV,

可见有三种光电子的能量大于3.20eV,故能够

从金属钙的表面照射出光电子的光共有三种,故B

正确,A、C、D错误。

答案：B

3、要使处于基态的氢原子从基态跃迁到n=4

激发态，则照射光光的频率必须为多