玻尔的原子模型教案7页

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18．4 玻尔的原子模型
★新课标要求
（一）知识与技能
1．了解玻尔原子理论的主要内容。
2．了解能级、能量量子化以及基态、激发态的概念。
（二）过程与方法
通过玻尔理论的学习，进一步了解氢光谱的产生。
（三）情感、态度与价值观
培养我们对科学的探究精神，养成独立自主、勇于创新的精神。
★教学重点
玻尔原子理论的基本假设
★教学难点
玻尔理论对氢光谱的解释。
★教学方法
教师启发、引导，学生讨论、交流。
★教学用具：
投影片，多媒体辅助教学设备
★课时安排
1 课时
★教学过程
（一）引入新课
复习提问：
1．α 粒子散射实验的现象是什么？
2．原子核式结构学说的内容是什么？
3．卢瑟福原子核式结构学说与经典电磁理论的矛盾
电子绕核运动（有加速度）
辐射电磁波 频率等于绕核运行的频率
能量减少、轨道半径减少 频率变化
电子沿螺旋线轨道落入原子核 原子光谱应为连续光谱
（矛盾：实际上是不连续的亮线）
原子是不稳定的
（矛盾：实际上原子是稳定的）

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教师：为了解决上述矛盾，丹麦物理学家玻尔，在 1913 年提出了自己的原子结构假说。
（二）进行新课
1．玻尔的原子理论
（1）能级（定态）假设：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些状态中原
子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量。这些状态叫定态。（本假设是针对
原子稳定性提出的）（2）跃迁假设：原子从一种定态（设能量为 En）跃迁到另一种定态（设
能量为 Em）时，它辐射（或吸收）一定频率的光子，光子的能量由这两种定态的能量差决
定，即 （h 为普朗克恒量）
（本假设针对线状谱提出）
（3）轨道量子化假设：原子的不同能量状态跟电子沿不同的圆形轨道绕核运动相对应。
原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道的分布也是不连续的。（针对原子核式模型提
出，是能级假设的补充）2.玻尔根据经典电磁理论和牛顿力学计算出氢原子的电子的各条可
能轨道半径和电子在各条轨道上运动时的能量（包括动能和势能）公式：轨道半径：
n=1，2，3……能 量： n=1，2，3……式中 r1、E1、分别
代表第一条（即离核最近的）可能轨道的半径和电子在这条轨道上运动时的能量，rn、En
分别代表第 n 条可能轨道的半径和电子在第 n 条轨道上运动时的能量，n 是正整数，叫量子
数。3．氢原子的能级图
从玻尔的基本假设出发，运用经典电磁学和经典力学的理论，可以计算氢原子中电子的
可能轨道半径和相应的能量。
（1）氢原子的大小：氢原子的电子的各条可能轨道的半径 rn： rn=n2r1，
r1代表第一条（离核最近的一条）可能轨道的半径
r1=0.53×10-10 m
例：n=2， r2=2.12×10-10 m
（2）氢原子的能级：①原子在各个定态时的能量值 En称为原子的能级。它对应电子在
各条可能轨道上运动时的能量 En（包括动能和势能） En=E1/n2 n=1，2，3，······
E1代表电子在第一条可能轨道上运动时的能量
E1=-13.6eV
注意：计算能量时取离核无限远处的电势能为零，电子带负电，在正电荷的场中为负值，
电子的动能为电势能绝对值的一半，总能量为负值。
例：n=2，E2=-3.4eV， n=3，E3=-1.51eV， n=4，E4=-0.85eV，……
氢原子的能级图如图所示。
nm EEh −=ν
1
2rnrn = 12
1
E
n
En =

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4．玻尔理论对氢光谱的解释
（1）基态和激发态
基态：在正常状态下，原子处于最低能级，这时电子在离核最近的轨道上运动，这种定
态，叫基态。
激发态：原子处于较高能级时，电子在离核较远的轨道上运动，这种定态，叫激发态。
（2）原子发光：原子从基态向激发态跃迁的过程是吸收能量的过程。原子从较高的激
发态向较低的激发态或基态跃迁的过程，是辐射能量的过程，这个能量以光子的形式辐射出
去，吸收或辐射的能量恰等于发生跃迁的两能级之
差。
说明：氢原子中只有一个核外电子，这个电子在某
个时刻只能在某个可能轨道上，或者说在某个时间内，
由某轨道跃迁到另一轨道——可能情况只有一种。可
是，通常容器盛有的氢气，总...