3-5原子結(jié)構(gòu)教師

1、高三物理一輪復習選修3-5第十八章原子結(jié)構(gòu)第一課時電子的發(fā)現(xiàn)與原子結(jié)構(gòu)的探索徐舍中學：蘇慶林 2009-6-14教學目標1 通過原子結(jié)構(gòu)理論的發(fā)展過程的復習討論，使學生強化樹立辯證唯物主義認識論的觀點，培 養(yǎng)構(gòu)建科學思維與研究方法.2 使學生加強理解掌握在盧瑟福核式結(jié)構(gòu)學說基礎上的玻爾原子結(jié)構(gòu)理論；能夠?qū)湓痈鶕?jù)能級(軌道)定態(tài)躍遷知識解決相關(guān)問題.3. 通過氫原子的電子繞核旋轉(zhuǎn)和能級躍遷與衛(wèi)星繞地球旋轉(zhuǎn)的類比和分析討論，提高學生應用力、電、原子知識的綜合分析能力，特別是加強從能量轉(zhuǎn)化守恒觀點出發(fā)分析解決問題的能力.教學重點、難點分析盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)學說與波爾的原子結(jié)構(gòu)理論，作為重點難點知識

2、，學生在理解掌握上的困難，一是不明確兩種原子結(jié)構(gòu)理論的區(qū)別與聯(lián)系；二是對原子的定態(tài)和能級躍遷等知識的理解認識不夠 透徹，以致分析解決相關(guān)問題時易混易錯.教學過程設計教師活動問1何人何時發(fā)現(xiàn)的電子電子的發(fā)現(xiàn)對人類認識原子結(jié)構(gòu)有何意義？同學們回憶或看書后答出：1897年，英國人湯姆生研究陰極射線時發(fā)現(xiàn)了電子.電子的發(fā)現(xiàn)說明原子是可分的.問2、電子發(fā)現(xiàn)后的大約 20年內(nèi)科學家們先后提出了哪幾種原子結(jié)構(gòu)模型？四種原子結(jié)構(gòu)理論模型為：(1) 1897年，湯姆孫用測定比荷實驗法發(fā)現(xiàn)了電子，導致了人們對原子內(nèi)部結(jié)構(gòu)的探索。湯姆孫建立了原子的棗糕模型，但它不能解釋a粒子散射實驗。(2) 盧瑟福于1911年提出

3、了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，成功地解釋了a粒子散射實驗，但它在解釋原子光譜現(xiàn)象時遇到困難。(3) 1913年玻爾提出了量子化的原子模型，成功地解釋了氫原子光譜現(xiàn)象，但對于其他元素更為復雜的光譜，該模型卻卻不能很好的解釋。(4) 人們從量子化的原子模型的成功與不足中認識到玻爾理論是一種半經(jīng)典的量子論，還必須對它進行改造和完善，建立一種新的理論，20世紀20年代，海森堡等科學家提出“量子力學的原子理論”。從湯姆孫到盧瑟福再到玻爾，科學家對原子結(jié)構(gòu)的認識和探索是不斷深入的。團go不岡耐期的it于槪盤一、原子核式結(jié)構(gòu)模型1. :粒子散射實驗裝置：如圖所示現(xiàn)象：絕大部分 a粒子穿過金箔后沿原方向進 行，少數(shù)a

4、粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)a粒子的偏轉(zhuǎn)角超過了 90，個別的甚至被反向彈回.2 盧瑟福核式結(jié)構(gòu)模型的內(nèi)容在原子的中心有一個 很小的核，叫原子核，原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核里，帶負電的電子在核外的空間運動.很小：大角度散射少集中：才能產(chǎn)生大的斥力并彈回運動：不運動要被俘獲原子毀滅【例1】（1986年高考全國卷）盧瑟福提出原子的核式結(jié)構(gòu)學說的根據(jù)是，在用a粒子轟擊金箔的實驗中發(fā)現(xiàn)，a粒子（）A .全部穿過或發(fā)生很小偏轉(zhuǎn)B .絕大多數(shù)穿過，只有少數(shù)發(fā)生很大偏轉(zhuǎn)，甚至極少數(shù)被彈回C .絕大多數(shù)發(fā)生很大的偏轉(zhuǎn)，甚至被彈回，只有少數(shù)穿過D .全都發(fā)生很大的偏轉(zhuǎn)【例2】盧瑟福a粒子散射實驗

5、的結(jié)果（）A .證明了質(zhì)子的存在B .證明了原子核是由質(zhì)子和中子組成的C .說明原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在一個很小的核上D .說明原子中的電子只能在某些不連續(xù)的軌道上運動問3、a粒子的散射的實驗使我們知道了原子具有核式結(jié)構(gòu)，但電子在核的周圍怎樣運動？它的能 量怎樣變化？我們還要繼續(xù)探索。二、氫原子光譜1、 光譜，線狀譜，連續(xù)譜的概念：P54各種原子的發(fā)射光譜都是線狀譜，說明：原子只發(fā)出幾種特定頻率的光。不同原子的亮線位置不同，說明：不同原子的發(fā)光頻率是不一樣的，因此這些亮線稱為原子的特征譜線。2、盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)模型在解釋原子光譜時遇到的矛盾是什么？（1）繞核旋旋轉(zhuǎn)的電子要不斷向外

6、輻射電磁波，能量不斷減小，軌道半徑不斷減小。而實際上原 子是一個很穩(wěn)定的系統(tǒng)。（2） 核式結(jié)構(gòu)得出原子光譜是含一切波長的連續(xù)光譜，而實際上原子發(fā)光是不連續(xù)的，是分立的 線狀譜。這是因為宏觀的經(jīng)典電磁理論并不適用于微觀電子的運動.三、 玻爾的原子模型（量子化模型）、能級1. 軌道量子化與能量量子化：圍繞原子核運動的電子軌道半徑不是任意的，只能是某些分立的數(shù)值（符合一定條件的），這種現(xiàn)象稱為軌道量子化。不同的軌道對應著不同的狀態(tài)，在這些狀態(tài)中，盡管電子做變速運動，卻不向外輻射能量，因 此這些狀態(tài)是穩(wěn)定的；原子在不同的狀態(tài)中具有不同的能量，所以原子的能量也是量子化 的.2. 氫原子的軌道和能級原子的

7、可能狀態(tài)是不連續(xù)的，各種狀態(tài)對應的能量值叫做能級.右圖為氫原子的能級圖.原子中具有確定能量的穩(wěn)定狀態(tài)，稱為定態(tài)。能量最低的狀態(tài)叫 基態(tài)，其他狀態(tài)叫 激發(fā)態(tài).軌道：基態(tài)軌道半徑為 門=0.053nm，最小，最靠近原 子核。量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)軌道半徑為 rn=n% .基態(tài)能量為 E1= -l3.6eV3. 光子的發(fā)射與吸收原子處于基態(tài)時最穩(wěn)定，處于 較高能級時會自發(fā)地 向 較低能級躍遷，經(jīng)過一次會幾次到達基態(tài)，躍遷時以 光子的形式放出能量；原子在吸收了光子后則從較低能級向較高能級躍遷.原子在始、末兩個能級Em和En間躍遷時發(fā)射或吸收的光子的頻率V由下式?jīng)Q定：OUhv= Em En （m>n時

8、發(fā)射光子， mv n時吸收光子）4. 關(guān)于原子躍遷的問題（1）區(qū)別是“一群原子”還是“一個原子”，是“直接躍遷”還是“間接躍遷”，是“躍遷”還是電離”，是“入射的光子”還是“入射的電子”。（2）把握各情況所遵循的規(guī)律。如：“一群原子”在題設條件下各種躍遷的可能性都有；而“一個原子”只能沿題設條件下可能情 況的一個途徑進行躍遷。“直接躍遷”只能對應一個能級差，發(fā)射一種頻率的光子?！伴g接躍遷”能對應多個能級差，發(fā)射多種頻率的光子?！败S遷”時輻射或是吸收光子的能量由兩個定態(tài)的能級差決定，而“電離”時如在第n到n= REiEi所需要的能量，即：0=（對于氫原子.Ei = 13.6eV）n2n2【例1】

9、玻爾在提出他的原子模型中所做的假設有（）A .原子處于稱為定態(tài)的能量狀態(tài)時，雖然電子做加速運動，但并不向外輻射能量B .原子的不同能量狀態(tài)與電子沿不同圓軌道繞核運動相對應，而電子的可能軌道分布是不連續(xù)的C .電子從一個軌道躍遷到另一個軌道，需要吸收或輻射一定頻率的光子D .電子躍遷時輻射光子頻率等于電子繞核圓運動的頻率【例2】對玻爾理論的評價和議論，正確的是（A .玻爾理論的成功，說明經(jīng)典電磁理論不適用于原子系統(tǒng)B .玻爾理論成功地解釋了氫原子光譜的規(guī)律，為量子力學的建立奠定了基礎C .玻爾理論的成功之處是引入量子觀念D .玻爾理論的成功之處，是它保留了經(jīng)典理論中的一些觀點，如電子軌道的概念【

10、例3】氫原子的能級如圖所示，已知可見光的光子能量范圍約為1.62eV3.11eV .下列說法 錯誤的是 （）A .處于n=3能級的氫原子可以吸收任意頻率的紫外線，并發(fā)生電離B .大量氫原子從高能級向 n=3能級躍遷時，發(fā)出的光具有顯著的熱效應C .大量處于n = 4能級的氫原子向低能級躍遷時，可能發(fā)出6種不同頻率的光D .大量處于n=4能級的氫原子向低能級躍遷時，可能發(fā)出3種不同頻率的可見光四、玻爾模型的局限性玻爾模型成功的解釋了氫原子光譜的實驗規(guī)律，但對于其他元素更為復雜的光譜，該模型卻卻 不能很好的解釋。這說明玻爾理論還沒有完全揭示微觀粒子的規(guī)律。它的不足在于保留了“軌道” 等經(jīng)典粒子的觀

11、念。玻爾理論是一種半經(jīng)典的量子論?，F(xiàn)代物理學提出了 “量子力學原子理論”。用“電子云”描述電子在原子核周圍出現(xiàn)的概率密度。 課后作業(yè)一、選擇題a粒子符合下列哪種情況?1在 a 粒子散射實驗中，當 a 粒子最接近金原子核時，A 動能最小B 電勢能最小Ca 粒子與金原子核組成的系統(tǒng)的能量最小D 所受原子核的斥力最大2盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)學說初步建立了原子結(jié)構(gòu)的正確圖景，能解決的問題有A 解釋a粒子散射現(xiàn)象B 用a粒子散射數(shù)據(jù)估算原子核的大小C 結(jié)合經(jīng)典電磁理論解釋原子的穩(wěn)定性D .結(jié)合經(jīng)典電磁理論解釋氫光譜3根據(jù)玻爾理論，氫原子的電子由外層軌道躍遷到內(nèi)層軌道后，則A原子的能量增加，電子的動能減少B 原子的能量增加，電子的動能增加C 原子的能量減少，電子的動能減少D 原子的能量減少，電子的動能增加4. 關(guān)于玻爾的原子模型，下列說法中正確的有A它徹底否定了盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)學說B 它發(fā)展了盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)學說C它完全拋棄了經(jīng)典的電磁理論D它引入了普朗克的量子理論5按照玻爾理論、當氫原子中電子由半徑為r a的圓軌道躍遷到半徑為 r b的圓軌道上，則在躍遷過程中A 氫原子要吸收一系列頻率的光子B 氫原子要輻射一系列頻率的光子C 氫原子要吸收某一頻率的光子D 氫原子要輻射某一定頻率的光子6 處于基態(tài)的氫原子被一束單色光照射后，