2024-2025學(xué)年高中物理第三章原子結(jié)構(gòu)之謎第3節(jié)氫原子光譜教案粵教版選修3-5

PAGE1-第3節(jié)氫原子光譜【教學(xué)目標(biāo)】學(xué)問與技能了解氫原子光譜的不連續(xù)性及各個線系。知道每種原子都有其特定的原子光譜，了解光譜分析在科學(xué)技術(shù)中的應(yīng)用。過程與方法通過視察氫原子光譜的試驗，知道一種視察光譜的方法，明確原子光譜的不連續(xù)性。情感、看法與價值觀 了解光譜分析的應(yīng)用，體會物理學(xué)對技術(shù)、生活的推動作用，培育深厚的科學(xué)愛好?！緦W(xué)情分析】學(xué)生通過α粒子散射試驗了解了原子結(jié)構(gòu)，知道原子是由原子核及核外電子組成，但核外電子在核外如何運動并不清晰，本節(jié)課正是從這里引入。另外，學(xué)生對于量子化的了解只局限于普朗克關(guān)于能量量子假說的初步印象中，這也成為下節(jié)課的難點內(nèi)容，故本節(jié)課應(yīng)先通過光譜分析使學(xué)生對于能量量子化的理解有初步的思索，這也是本節(jié)課的任務(wù)之一?！窘虒W(xué)內(nèi)容分析】課程標(biāo)準(zhǔn)：通過對氫原子光譜的分析，了解原子的能級結(jié)構(gòu)。教材分析：本節(jié)課支配在原子結(jié)構(gòu)與原子的能級結(jié)構(gòu)之間，起著承上啟下的作用。通過氫原子光譜的不連續(xù)性、巴耳末公式引起學(xué)生對原子能級結(jié)構(gòu)的思索，通過對光譜的介紹，使學(xué)生了解光譜分析在科學(xué)技術(shù)中的應(yīng)用?！局仉y點】重點：氫原子光譜的不連續(xù)性及各個線系難點：通過光譜分析理解巴耳末公式的意義【教學(xué)方法】邏輯推理法、試驗法、比較法等【教學(xué)用具】試驗器材：分光鏡、三棱鏡、手電筒、淡薄氣體放電管、高壓感應(yīng)圈【教學(xué)環(huán)節(jié)與活動】教學(xué)程序老師活動學(xué)生活動引入α粒子散射的試驗使我們知道原子具有核式結(jié)構(gòu),但電子在核的四周怎樣運動?它的能量怎樣改變?這些還要通過其他事實相識.很多狀況下，光是由原子內(nèi)部電子的運動產(chǎn)生的，因此原子發(fā)出的光的狀況是了解原子性質(zhì)的最重要的干脆證據(jù)。電子在核外繞核運動。新課光譜（板書）原子光譜是了解原子性質(zhì)的最重要的干脆證據(jù)，那什么是光譜呢？演示試驗：利用三棱鏡和手電筒演示光的色散。說明光帶如何形成的及強調(diào)不同位置的光對應(yīng)著不同波長的光。為了能精確地測量不同光的波長，簡要介紹分光鏡的作用和結(jié)構(gòu)。氫原子光譜試驗規(guī)律（板書）為了便利探討，我們探討最簡潔的原子光譜——氫原子光譜。演示試驗：利用淡薄氫氣的放電管演示氫原子發(fā)光。播放視頻：氫原子光譜，顯示氫原子光譜。提出問題：顯示各氫原子光譜線的波長，并引導(dǎo)學(xué)生思索并總結(jié)氫原子光譜線的特點。特點：1.幾種特定頻率的光2.光譜是分立的亮線提出問題：光譜線的間隔越來越大，它們之間是否滿意肯定的關(guān)系呢？瑞士一位中學(xué)數(shù)學(xué)老師巴耳末發(fā)覺這四條光譜的波長可以用一個很簡潔的數(shù)學(xué)公式表示提出問題：1.能否用一個公式把這四個式子合并起來？（提示學(xué)生歸納總結(jié)以上四個式子的共同點）2.n可以取哪些值？（強調(diào)n只能取正整數(shù)）3.n能取大于6的數(shù)嗎？說明除了以上4條光譜線外，應(yīng)當(dāng)還有其它譜線，科學(xué)家隨后也觀測到，自從巴耳末系后，人們又發(fā)覺了氫原子的其他線系，并總結(jié)出相應(yīng)的公式：萊曼系：n=2，3，4，…帕邢系：n=4，5，6，…布喇開系：n=5，6，7，…普豐德系：n=6，7，8，…提出問題：加上巴耳末系：n=3，4，5，…請同學(xué)們找找這些公式有什么共同點。能否將5個公式合成一個通式？（引導(dǎo)學(xué)生得出廣義巴耳末公式）（板書）廣義巴耳末公式：m、n均為正整數(shù)，且n>m提出問題：氫原子的光譜是分立的，那其他原子的是不是也是分立的呢？（板書）三、原子光譜播放視頻：放射光譜和汲取光譜。視頻分別演示了不同淡薄氣體發(fā)光的光譜狀況，并說明每一種元素的放射光譜都各不相同，可作為鑒別不同原子的依據(jù)。接著再介紹汲取光譜，并對比同種原子的放射光譜和汲取光譜，從而得出汲取光譜也可作為鑒別原子的依據(jù)。總結(jié)放射光譜、汲取光譜，并與連續(xù)光譜作對比。提出光譜分析法。學(xué)生試驗：利用三棱鏡平行日光管放置視察光的色散。光譜線之間有肯定的間隔，且間隔越來越大。同一種原子發(fā)出的光譜線是固定的。n=3，4，5，6，…可以式子左邊相同，右邊都是R乘以兩個數(shù)的平方差。n為正整數(shù)，且比前一項的正整數(shù)大。小結(jié)本節(jié)學(xué)習(xí)了1.氫原子光譜的特點：由特定的不連續(xù)的光譜組成2.廣義巴耳末公式：m、n均為正整數(shù)，且n>m3.各種光譜 連續(xù)光譜： 明線光譜： 汲取光譜：思索題你還記得阿基米德檢驗金皇冠的故事嗎？他是用什么方法檢驗的？你覺得這種方法牢靠嗎？能否運用光譜分析的方法來檢驗金皇冠？補充介紹光譜分析法，光譜分析法的靈敏度特別高，可以精確到只有三百萬分之一毫克。提出問題：光譜分析法還有哪些應(yīng)用？光譜分析法的應(yīng)用：1.對巖石礦物、河底泥、化工原料、金屬材料甚至是土壤和人體結(jié)石進行定性、半定量和定量分析。2.天文學(xué)的應(yīng)用。星球的化學(xué)組成；宇宙爆炸。介紹科學(xué)家如何利用太陽光的汲取光譜分析太陽表面的元素組成，火星探測器“志氣號”上所攜帶的分光鏡的的作用，利用分光鏡分析太陽系外恒星的光譜紅移現(xiàn)象，說明恒星間的距離在增大，說明宇宙在膨脹等光譜分析在天文學(xué)中的應(yīng)用。提出問題：本節(jié)課的學(xué)習(xí)主要是為下節(jié)課服務(wù)的，請大家在課后思索以下問題。原子發(fā)光的緣由是什么？氫原子光譜為什么不連續(xù)？為什么氫原子可以形成如此有規(guī)律的五個線系？利用排水法測出金的密度來檢驗。這種方法不行靠，因為我們可以在皇冠中同時加入密度比金大和比金小的兩種物質(zhì)，最終使皇冠的密度與金相同就能蒙混過關(guān)。能用光譜分析方法來檢驗。分析礦物等【板書設(shè)計】第3節(jié)氫原子光譜投影光譜氫原子光譜試驗規(guī)律特點：廣義巴耳末公式：m、n均為正整數(shù)，且n>m三、原子光譜【教學(xué)評價】 本節(jié)在本章原子結(jié)構(gòu)中起著連接原子核式結(jié)構(gòu)與原子的能量結(jié)構(gòu)的橋梁作用，分為三個主題：“巴耳末系”、“氫原子光譜的其他線系”和“原子光譜”。以探究原子內(nèi)部電子的運動狀況為誘因，以探討氫原子光譜為線索，引導(dǎo)學(xué)生對原子光譜的分立性及特定性進行分析，最終利用巴耳末公式中的正整數(shù)使學(xué)生較好的理解量子化的概念，為下節(jié)課原子的能級結(jié)構(gòu)奠定基礎(chǔ)。因此把握好本節(jié)的作用是講好本節(jié)課的關(guān)鍵。為了讓學(xué)生能較好地理解光譜的物理意義，課堂上支配了演示試驗及學(xué)生試驗，以使學(xué)生對于光譜的來源及意義有更深層的理解，也為學(xué)生理解探討氫原子光譜的意義打下良好的開端，避開了學(xué)生學(xué)完以后還不能理解為什么原子有能級、為什么能量是不連續(xù)的，從而只是將內(nèi)容死記硬背的結(jié)果。本節(jié)課利用視頻與演示試驗相結(jié)合的方法，讓學(xué)生能夠較清晰視察到各種原子的光譜線，相比干脆給出光譜線圖，這樣更能增加學(xué)生對光譜線的理解。本節(jié)課的優(yōu)點如下：重、難點明確、突出；通過光譜介紹、視察性試驗、巴耳末公式層層漸進的方式使學(xué)生一步一步明確量子化的物理意義，這是本節(jié)課的重點任務(wù)。教學(xué)設(shè)計合理，線索分明；采納層層設(shè)問、按部就班的形式引導(dǎo)學(xué)生視察、揣測、理解光譜分析的物理意義，引起學(xué)生對能量量子化的思索，達到了較好的教學(xué)效果；通過演示試驗使學(xué)生感受到了物理學(xué)是一門以試驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，既豐富了課堂氣氛，同時也讓學(xué)生體會物理學(xué)對技術(shù)、生活的推動作用，培育深厚的科學(xué)愛好；通過課后思索使學(xué)生養(yǎng)成思索問題的習(xí)慣，明白學(xué)習(xí)物理不只局限于課堂，課后的思索對于學(xué)好物理更重要。本節(jié)課由于學(xué)校試驗條件的限制，無法對光譜分析的視察做至分組試驗，只能以演示試驗加視頻的形式呈現(xiàn)出來，削減了試驗的真實性和勸服力。若能改為學(xué)生分組試驗，讓學(xué)生自己動手做試驗，既能提高學(xué)生的動手實力，同時也能增加學(xué)生學(xué)生物理的愛好，效果將更好。當(dāng)然，學(xué)生試驗所需的時間將更長些，因此須要對課堂內(nèi)容作適當(dāng)?shù)膲嚎s，同時也需加強對學(xué)生試驗操作的引導(dǎo)。也正是這個緣由，也導(dǎo)致了很多老師常常不情愿讓學(xué)生做試驗，這就使得學(xué)生對于物理課的愛好大大減弱、動手實力越來越差，這是我們要加以改進和努