物理選擇性必修3第4章第4節(jié)氫原子光譜和玻爾的原子模型教學(xué)

設(shè)計(jì)第二課時(shí)

課題氫原子光譜和玻爾的原子模型單元4學(xué)科物理年級(jí)高二

物理觀念：知道玻爾原子理論基本假設(shè)的內(nèi)容，了解能級(jí)、能級(jí)躍遷、能量量子化、基

態(tài)、激發(fā)態(tài)等概念和相關(guān)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律。

科學(xué)思維：掌握玻爾理論對(duì)氫光譜的解釋，能用原子能級(jí)圖分析、推理、計(jì)算，提高解

決問(wèn)題的能力。

學(xué)習(xí)

目標(biāo)科學(xué)探究：通過(guò)對(duì)氫原子光譜實(shí)驗(yàn)規(guī)律的探究及玻爾理論的理解，揭示物理現(xiàn)象的科學(xué)

本質(zhì)，提高探究能力。

科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：學(xué)會(huì)用事實(shí)說(shuō)話，堅(jiān)持實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，體驗(yàn)科學(xué)家的艱辛，激

發(fā)探索科學(xué)規(guī)律的熱情。

重點(diǎn)玻爾原子理論的基本假設(shè)

難點(diǎn)玻爾理論對(duì)氫光譜的解釋

教學(xué)過(guò)程

教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖

導(dǎo)入新課核外電子繞核運(yùn)動(dòng)——輻射電磁波——電子

軌道半徑連續(xù)變小——原子不穩(wěn)定——輻射電磁

波頻率連續(xù)變化。體會(huì)經(jīng)典通過(guò)對(duì)經(jīng)典

事實(shí)上：原子是穩(wěn)定的；輻射電磁波頻率只是理論的困難和電磁理論和盧瑟

某些確定值。盧瑟福核式結(jié)福核式結(jié)構(gòu)模型

盧瑟福核式結(jié)構(gòu)模型與經(jīng)典的電磁理論發(fā)生構(gòu)模型與經(jīng)典的學(xué)習(xí)，學(xué)會(huì)在

了矛盾：無(wú)法解釋原子的穩(wěn)定性；無(wú)法解釋原子光的電磁理論之對(duì)比中學(xué)習(xí)新知

譜的分立性間的矛盾。識(shí)。

講授新課一、玻爾原子理論的基本假設(shè)

1、軌道量子化——針對(duì)原子核式結(jié)構(gòu)模型提

出

①繞核運(yùn)動(dòng)的電子軌道半徑只能是某些分立

學(xué)習(xí)玻爾了解玻爾原

的數(shù)值

原子理論的基子理論的基本假

②電子在軌道繞核轉(zhuǎn)動(dòng)是穩(wěn)定的，不產(chǎn)生電磁

本假設(shè)。設(shè)，學(xué)習(xí)科學(xué)的

輻射

發(fā)展是一個(gè)不斷

軌道量子化：2（n=1，2，3....）

rnnr1質(zhì)疑的過(guò)程，鼓

氫原子：r1=0.053nm勵(lì)學(xué)生大膽猜

2、能量量子化（定態(tài)、能級(jí)）——針對(duì)原子想。

的穩(wěn)定性提出

①定態(tài)：原子中具有確定能量的穩(wěn)定狀態(tài)

基態(tài)：能量最低的狀態(tài)(離核最近)

激發(fā)態(tài)：其他的能量狀態(tài)

②能級(jí)：原子的在各種定態(tài)時(shí)的能量值

E

能量量子化：E1(n1,2,3.....)

nn2

氫原子：

E113.6eV

3、頻率條件(躍遷假說(shuō))——針對(duì)原子光譜是

線狀譜提出

躍遷：原子在從高（低）能級(jí)跳到低（高）能

級(jí)電子輻射（吸收）光子的過(guò)程。

頻率條件:

hvEmEnEmEn

成功解釋了氫光譜的所有譜線

二、玻爾理論對(duì)氫光譜的解釋

1、向低軌道躍遷：發(fā)射光子

躍遷時(shí)發(fā)射光子的能量：

hvEmEn學(xué)習(xí)玻爾

光子的能量必須等于能級(jí)差理論對(duì)氫光譜引導(dǎo)學(xué)生從

處于激發(fā)態(tài)的原子是不穩(wěn)定的，可自發(fā)地經(jīng)過(guò)的解釋，理解能量的角度理解

一次或幾次躍遷到達(dá)基態(tài)。躍遷和電離的電子的躍遷，將

說(shuō)明：由于能級(jí)是分立的，所以放出的光子的概念。能級(jí)躍遷和能量

能量也是分立的，因此原子的發(fā)射光譜只有一些分守恒結(jié)合，讓學(xué)

立的亮線。生學(xué)會(huì)掌握能量

2、向高軌道躍遷：吸收光子守恒的思想。

躍遷時(shí)吸收光子的能量：

hvEmEn

吸收光子的能量必須等于能級(jí)差，因此吸收光

譜也是一些分立的暗線

當(dāng)光子的能量大于或等于該能級(jí)的能量時(shí)，

hvEEn即：hvEn

處于某個(gè)能級(jí)的電子吸收能量，掙脫原子核的

束縛，成為自由電子的現(xiàn)象，叫做電離。

電離后自由電子動(dòng)能EK=hv-En

課堂練習(xí)1、根據(jù)玻爾原子結(jié)構(gòu)理論，氫原子

的能級(jí)圖如圖所示。一個(gè)（或一群）處于第n能級(jí)

的氫原子，向基態(tài)（第1能級(jí)）躍遷時(shí)，最多可輻

射多少種不同頻率的光？小組討通過(guò)小組討

論，并完成表論，提高學(xué)生的

格。學(xué)習(xí)能力，總結(jié)

出一個(gè)（或一群）

氫原子向基態(tài)躍

遷時(shí)輻射出的不

同頻率光的種

類。

躍遷時(shí)電子動(dòng)能、原子勢(shì)能、原子能量的變化

1.當(dāng)n減小即軌道半徑減小時(shí)。庫(kù)侖力做正功，

思考躍遷結(jié)合能量守

電子動(dòng)能增加、原子勢(shì)能減小、向外輻射能量，原

時(shí)電子動(dòng)能，恒定律解決問(wèn)

子能量減小。

原子勢(shì)能、原題。

2.當(dāng)n增大即軌道半徑增大時(shí)。庫(kù)倫力做負(fù)功，

子能量的變化

電子動(dòng)能減小、原子勢(shì)能增大、從外界吸收能量，

情況。

原子能量增大。

三、玻爾模型的局限性

玻爾理論成功的解釋并預(yù)言了氫原子輻射的

電磁波的問(wèn)題，但是也有它的局限性

在解決核外電子的運(yùn)動(dòng)時(shí)成功引入了量子化

的觀念，同時(shí)又應(yīng)用了“粒子、軌道”等經(jīng)典概念

和有關(guān)牛頓力學(xué)規(guī)律。

除了氫原子光譜外，在解決其他問(wèn)題上遇到了

很大的困難，

量子化條件的引進(jìn)沒(méi)有適當(dāng)?shù)睦碚摻忉尅?/p>

回顧科學(xué)觀察與實(shí)驗(yàn)

家們對(duì)電子結(jié)所獲得的事實(shí)，

構(gòu)的探索歷建立科學(xué)模型提

程，了解波爾出科學(xué)假說(shuō)。

理論的局限學(xué)會(huì)用事實(shí)

性。說(shuō)話，堅(jiān)持實(shí)事

求是的科學(xué)態(tài)

度，體驗(yàn)科學(xué)家

的艱辛，激發(fā)探

索科學(xué)規(guī)律的熱

情。

拓展提高1、下面關(guān)于玻爾理論的解釋中，不正確的說(shuō)

法是（）完成拓展完成練習(xí)，

A、原子只能處于一系列不連續(xù)的狀態(tài)中，每提高。鞏固基礎(chǔ)知識(shí)。

個(gè)狀態(tài)都對(duì)應(yīng)一定的能量

B、原子中，雖然核外電子不斷做加速運(yùn)動(dòng)，

但只要能量狀態(tài)不改變，就不會(huì)向外輻射能量

C、原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài)時(shí)，一

定要輻射一定頻率的光子

D、原子的每一個(gè)能量狀態(tài)都對(duì)應(yīng)一個(gè)電子軌

道，并且這些軌道是不連續(xù)的

解析：AB：符合能量量子化的原理；C：可能

吸收一定頻率的光子；D：符合軌道量子化的原理。

2、(2020北京東城區(qū)一模)如圖所示為氫原子

能級(jí)圖。大量處于n=4能級(jí)的氫原子向低能級(jí)躍遷

時(shí)發(fā)出不同頻率的光。用這些光照射金屬鈣。已知

金屬鈣的逸出功為3.20eV。能夠從金屬鈣的表面

照射出光電子的光共有()

A.2種B.3種C.4種D.5種

解析：根據(jù)組合公式,可知,大量的處于n=4

能級(jí)的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí),能發(fā)出6種不同頻

率的光電子,

它們的能量分別是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,

可見(jiàn)有三種光電子的能量大于3.20eV,故能夠

從金屬鈣的表面照射出光電子的光共有三種,故B

正確,A、C、D錯(cuò)誤。

答案：B

3、要使處于基態(tài)的氫原子從基態(tài)躍遷到n=4

激發(fā)態(tài)，則照射光光的頻率必須為多