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一、教學(xué)目標(biāo)

1．了解玻爾的三條假設(shè)．



和量子數(shù)n的關(guān)系．

3．了解玻爾理論的重要意義．

二、重點(diǎn)、難點(diǎn)分析

1．玻爾理論是本節(jié)課的重點(diǎn)內(nèi)容，通過(guò)學(xué)習(xí)玻爾的三條假設(shè)使學(xué)生了解玻爾把原子結(jié)構(gòu)的理論向前推進(jìn)了一步．

2．電子在可能的軌道上的能量是指電子總的能量，即動(dòng)能和電勢(shì)能的和，這點(diǎn)學(xué)生容易產(chǎn)生誤解；對(duì)原子發(fā)光現(xiàn)象的解釋也是學(xué)生學(xué)習(xí)的難點(diǎn)．

三、主要教學(xué)過(guò)程

(一)新課引入

前一節(jié)提到盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)學(xué)說(shuō)跟經(jīng)典的電磁理論產(chǎn)生了矛盾，這說(shuō)明了經(jīng)典的電磁理論不適用于原子結(jié)構(gòu)．那么怎么解釋原子是穩(wěn)定的？又怎么解釋原子發(fā)光的光譜不是連續(xù)光譜呢？

(二)教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)

1．玻爾的原子模型．

(1)原子的穩(wěn)定性．

經(jīng)典的電磁理論認(rèn)為電子繞原子核旋轉(zhuǎn)，由于電子輻射能量，因此隨著它的能量減少，電子運(yùn)行的軌道半徑也減小，最終要落入原子核中．

玻爾在1913年結(jié)合普朗克的量子理論針對(duì)這一問(wèn)題提出新的觀點(diǎn)．

玻爾假設(shè)一：原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中，在這些狀態(tài)中原子是穩(wěn)定的，電子雖然繞核運(yùn)動(dòng)，但并不向外輻射能量．這些狀態(tài)叫做定態(tài)．

說(shuō)明：這一說(shuō)法和事實(shí)是符合得很好的，電子并沒(méi)有被庫(kù)侖力吸引到核上，就像行星繞著太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)一樣．這里所說(shuō)的定態(tài)是指原子可能的一種能量狀態(tài)，有某一數(shù)值的能量，這些能量包含了電子的動(dòng)能和電勢(shì)能的總和．

(2)原子發(fā)光的光譜．

經(jīng)典的電磁理論認(rèn)為電子繞核運(yùn)行的軌道不斷的變化，它向外輻射電磁波的頻率應(yīng)該等于繞核旋轉(zhuǎn)的頻率．因此原子輻射一切頻率的電磁波，大量原子的發(fā)光光譜應(yīng)該是連續(xù)光譜．

玻爾針對(duì)這一問(wèn)題提出新的觀點(diǎn)．

玻爾假設(shè)二：原子從一種定態(tài)(E初)躍遷到另一種定態(tài)(E終)時(shí)，它輻射(或吸收)一定頻率的光子，光子的能量由這兩種定態(tài)的能量差決定，即

hυ=E初-E終．

說(shuō)明：這一說(shuō)法也和事實(shí)符合得很好，原子發(fā)光的光譜是由一些不連續(xù)的亮線組成的明線光譜．

(3)原子能量狀態(tài)和電子軌道．

玻爾假設(shè)三：原子的不同能量狀態(tài)跟電子沿不同的圓形軌道繞核運(yùn)動(dòng)相對(duì)應(yīng)．原子的定態(tài)是不連續(xù)的，因此電子的可能軌道的分布也是不連續(xù)的．

2．氫原子的軌道半徑和能量．

玻爾從上述假設(shè)出發(fā)，利用庫(kù)侖定律和牛頓運(yùn)動(dòng)定律，計(jì)算出了氫的電子可能的軌道半徑和對(duì)應(yīng)的能量．

根據(jù)計(jì)算結(jié)果概括為公式：



說(shuō)明公式中r1、E1和rn、En的意義，并說(shuō)明n是正整數(shù)，叫做量子數(shù)，r1=0.53×10-10m，E1=-13.6eV．

n=2，3，4…時(shí)，相應(yīng)的能量為

E2=-3.4eV、E3=-1.51eV、E4=-0.85eV…

E∞=0．

3．氫原子的能級(jí)．

氫原子的各種定態(tài)時(shí)的能量值叫做能極，根據(jù)以上的計(jì)算，可畫出示意的能級(jí)圖．

原子最低能級(jí)所對(duì)應(yīng)的狀態(tài)叫做基態(tài)，比基態(tài)能量高的狀態(tài)叫激發(fā)態(tài)．

原子從基態(tài)向激發(fā)態(tài)躍遷，電子克服庫(kù)侖引力做功增大電勢(shì)能，原子的能量增加要吸收能量．

原子也可以從激發(fā)態(tài)向基態(tài)躍遷，電子所受庫(kù)侖力做正功減小電勢(shì)能，原子的能量減少要輻射出能量，這一能量以光子的形式放出．

明確：原子的能量增加是因?yàn)殡娮釉黾拥碾妱?shì)能大于電子減少的動(dòng)能；反之原子的能量減少是因?yàn)殡娮訙p少的電勢(shì)能大于電子增加的動(dòng)能．



原子無(wú)論吸收能量還是輻射能量，這個(gè)能量不是任意的，而是等于原子發(fā)生躍遷的兩個(gè)能級(jí)間的能量差．

明確：一個(gè)原子可以有許多不同的能量狀態(tài)和相應(yīng)的能級(jí)，但在某一時(shí)刻，一個(gè)原子不可能既處于這一狀態(tài)也處于那一狀態(tài)．如果有大量的原子，它們之中有的處于這一狀態(tài)，有的處于那一狀態(tài)．氫光譜的觀測(cè)就說(shuō)明了這一事實(shí)，它的光譜線不是一個(gè)氫原子發(fā)出的，而是不同的氫原子從不同的能級(jí)躍遷到另一些不同能級(jí)的結(jié)果．

例1氫原子的基態(tài)能量為E1，電子軌道半徑為r1，電子質(zhì)量為m，電量大小為e．氫原子中電子在n=3的定態(tài)軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)的速率為v3，氫原子從n=3的定態(tài)躍遷到n=1的基態(tài)過(guò)程中輻射光子的波長(zhǎng)為λ，則以下結(jié)果正確的是[]．



C．電子的電勢(shì)能和動(dòng)能都要減小

D．電子的電勢(shì)能減小，電子的動(dòng)能增大

分析：玻爾理論雖然解決了一些經(jīng)典電磁學(xué)說(shuō)遇到的困難，但在玻爾的原子模型中仍然認(rèn)為原子中有一很小的原子核，電子在核外繞核做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，電子受到的庫(kù)侖力作向心力．



根據(jù)玻爾理論rn=n2r1即r3=9r1．



氫原子從n=3躍遷到n=1，電子受到的庫(kù)侖力做正功，電勢(shì)能減??；



越大，所以D正確，C錯(cuò)誤．

例2有大量的氫原子，吸收某種頻率的光子后從基態(tài)躍遷到n=3的激發(fā)態(tài)，已知?dú)湓犹幱诨鶓B(tài)時(shí)的能量為E1，則吸收光子的頻率υ=_______，當(dāng)這些處于激發(fā)態(tài)的氫原子向低能態(tài)躍遷發(fā)光時(shí)，可發(fā)出_______條譜線，輻射光子的能量為_(kāi)___．

分析：根據(jù)玻爾的第二條假設(shè)，當(dāng)原子從基態(tài)躍遷到n=3的激發(fā)態(tài)



當(dāng)原子從n=3的激發(fā)態(tài)向低能態(tài)躍遷時(shí)，由于是大量的原子，可能的躍遷有多種，如從n=3到n=1，從n=3到n=2，再?gòu)膎=2到n=1，因



本節(jié)總結(jié)：玻爾的原子模型是把盧瑟福的學(xué)說(shuō)和量子理論結(jié)合，以原子的穩(wěn)定性和原子的明線光譜作為實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)而提出的．認(rèn)識(shí)玻爾理論的關(guān)鍵是從“不連續(xù)”的觀點(diǎn)理解電子的可能軌道和能量狀態(tài)．玻爾理論對(duì)氫光譜的解釋是成功的，但對(duì)其他光譜的解釋就出現(xiàn)了較大的困難，顯然玻爾理論有一定的局限性．

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