18.4《玻尔的原子模型》PPT课件(新人教版 选修3-5)
文档属性
| 名称 | 18.4《玻尔的原子模型》PPT课件(新人教版 选修3-5) |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 7.1MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2012-06-17 18:01:03 | ||
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文档简介
(共31张PPT)
新课标人教版课件系列
《高中物理》
选修3-5
18.4《玻尔的原子模型》
教学目标
1、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。
2、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。
3、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。
汤姆孙发现电子
汤姆孙的西瓜模型
α粒子散射实验
卢瑟福的核式结构模型
回顾科学家对原子结构的认识史
原子不可割
汤姆孙的西瓜模型
原子稳定性事实
氢光谱实验
否定
建立
否定
建立
否定
卢瑟福的核式结构模型
建立
出现矛盾
出现矛盾
针对原子核式结构模型提出
围绕原子核运动的电子轨道半径只能是某些分立的数值。
且电子在这些轨道上绕核的转动是稳定的，不产生电磁辐射
m
r
v
原子在不同的轨道上运动时，原子处于不同的状态．波尔指出，原子的不同的状态中具有不同的能量，所以原子的能量也量子化的
针对原子的稳定性提出
m
r
v
能级：量子化的能量值
定态：原子中具有确定能量的稳定状态
Ｅ４
１
２
３
４
５
Ｅ１
Ｅ３
Ｅ２
Ｅ５
量子数
基态：能量最低的状态（离核最近）
——基态
激发态：其他的状态
激发态
能级图
轨道图
1
2
3
基
态
激发态
跃迁
（电子克服库仑引力做功增大电势能，原子的能量增加）
吸收光子
（电子所受库仑力做正功减小电势能，原子的能量减少）
辐射光子
光子的发射和吸收
光子的发射和吸收
n
Em
En
针对原子光谱是线状谱提出
当电子从能量较高的定态轨道（其能量记为Ｅm）跃迁到能量较低的定态轨道（能量记为Ｅn，m>n）时，会放出能量为hν的光子（h是普朗克常量），这个光子的能量由前后两个能级的能量差决定，
即hν＝Ｅm-Ｅn
称为频率条件，又称辐射条件
原子在始、末两个能级Em和En（ Em>En ）间跃迁时发射光子的频率可以由前后能级的能量差决定：
n
En
Em
针对原子光谱是线状谱提出
?玻尔从上述假设出发，利用库仑定律和牛顿运动定律，计算出了氢的电子可能的轨道半径和对应的能量．
氢原子能级
二、玻尔理论对氢光谱的解释
氢原子的能级图（演示）
－－－－－－－－－－－－－－－－－
１
２
３
４
５
-13.6
-3.4
-1.51
-0.85
-0.54
0 eV
n
E/eV
∞
基态
激发态
赖曼系
巴耳末系
帕邢系
布喇开系
普丰德系
二、玻尔理论对氢光谱的解释
氢原子能级跃迁与光谱图
巴耳末系
-13.6 eV
-3.40 eV
-1.51 eV
-0.85 eV
-0.54 eV
0
n=1
n=2
n=3
n=4
n=5
n=
问题1：巴尔末公式有正整数n出现，这里我们也用正整数n来标志氢原子的能级。它们之间是否有某种关系？
巴尔末公式：
n=6
n=5
n=4
n=1
n=3
n=2
根据：E=hv，λ=c/v
又Eδ =1.89eV= 3.03 ×10-19J
所以， λ δ=hc/ Eδ
= 6.63×10-34 ×3.0 ×10-8 / 3.03 ×10-19J
= 6.57 ×10-7(m)
（巴尔末系）
二.玻尔理论对氢光谱的解释
Hδ
Hγ
Hβ
Hα
二.玻尔理论对氢光谱的解释
Hδ
Hγ
Hβ
Hα
n=6
n=5
n=4
n=1
n=3
n=2
巴尔末系氢吸收光谱
二、玻尔理论对氢光谱的解释
问题1：巴尔末公式有正整数n出现，这里我们也用正整数n来标志氢原子的能级。它们之间是否有某种关系？
问题2：气体导电发光机理是什么？
问题3：试解释原子光谱为什么是线状光谱？
问题4：不同元素的原子为什么具有不同的特征谱线？
阅读教材P58-P59，小组讨论回答以下几个问题
玻尔理论成功的解释并预言了氢原子辐射的电磁波的问题，但是也有它的局限性．
在解决核外电子的运动时成功引入了量子化的观念
同时又应用了“粒子、轨道”等经典概念和有关牛顿力学规律
??除了氢原子光谱外，在解决其他问题上遇到了很大的困难．
三、玻尔模型的局限性
氦原子光谱
量子化条件的引进没有适当的理论解释。
汤姆孙发现电子
汤姆孙的西瓜模型
α粒子散射实验
卢瑟福的核式结构模型
原子不可割
汤姆孙的西瓜模型
原子稳定性事实
氢光谱实验
否定
建立
否定
建立
否定
卢瑟福的核式结构模型
建立
出现矛盾
出现矛盾
玻尔模型
复杂（氦）原子光谱
量子力学理论
玻尔模型
否定
建立
观察与实验所获得的事实
出现矛盾
建
立
科
学
模
型
提
出
科
学
假
说
拓展与提高
怎样修改玻尔模型？
思想：必须彻底放弃经典概念？
关键：用电子云概念取代经典的轨道概念
电子在某处单位体积内出现的概率——电子云
原子结构的认识史
学以致用
[例1]
练习：对玻尔理论的下列说法中，正确的是（ ）
A、继承了卢瑟福的原子模型，但对原子能量和电子轨道引入了量子化假设
B、对经典电磁理论中关于“做加速运动的电荷要辐射电磁波”的观点表示赞同
C、用能量转化与守恒建立了原子发光频率与原子能量变化之间的定量关系
D、玻尔的两个公式是在他的理论基础上利用经典电磁理论和牛顿力学计算出来的
ACD
学以致用
注意夫兰克一赫兹实验
①方法和原理：使加速的电子通过低压汞蒸气，与汞原子发生碰撞。测量电子损失的能量和汞原子获得的能量。
②实验的结果，表现在接收极电流随K—G间电压的变化关系图，会分析此图，是做出结论的关键。
夫兰克—赫兹管的IA～UG2K曲线
O
IA
a
c
b
d
e
U1
U2
U3
U4
U5
U6
(uA)
UG2K
o
证明了汞原子能量量子化。该实验卓越的设计思想和实验技巧，以及它在建立原子量子学说方面做出的贡献，受到人们的赞誉。
电子绕核运动将不断向外辐射电磁波，电子损失了能量，其轨道半径不断缩小，最终落在原子核上,而使原子变得不稳定．
+
+
经典理论认为
事实
由于电子轨道的变化是连续的，辐射电磁波的频率等于绕核运动的频率,连续变化,原子光谱应该是连续光谱
经典理论认为
事实
原子光谱是不连续的线状谱
气体导时发光的原理是什么？
新课标人教版课件系列
《高中物理》
选修3-5
18.4《玻尔的原子模型》
教学目标
1、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。
2、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。
3、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。
汤姆孙发现电子
汤姆孙的西瓜模型
α粒子散射实验
卢瑟福的核式结构模型
回顾科学家对原子结构的认识史
原子不可割
汤姆孙的西瓜模型
原子稳定性事实
氢光谱实验
否定
建立
否定
建立
否定
卢瑟福的核式结构模型
建立
出现矛盾
出现矛盾
针对原子核式结构模型提出
围绕原子核运动的电子轨道半径只能是某些分立的数值。
且电子在这些轨道上绕核的转动是稳定的，不产生电磁辐射
m
r
v
原子在不同的轨道上运动时，原子处于不同的状态．波尔指出，原子的不同的状态中具有不同的能量，所以原子的能量也量子化的
针对原子的稳定性提出
m
r
v
能级：量子化的能量值
定态：原子中具有确定能量的稳定状态
Ｅ４
１
２
３
４
５
Ｅ１
Ｅ３
Ｅ２
Ｅ５
量子数
基态：能量最低的状态（离核最近）
——基态
激发态：其他的状态
激发态
能级图
轨道图
1
2
3
基
态
激发态
跃迁
（电子克服库仑引力做功增大电势能，原子的能量增加）
吸收光子
（电子所受库仑力做正功减小电势能，原子的能量减少）
辐射光子
光子的发射和吸收
光子的发射和吸收
n
Em
En
针对原子光谱是线状谱提出
当电子从能量较高的定态轨道（其能量记为Ｅm）跃迁到能量较低的定态轨道（能量记为Ｅn，m>n）时，会放出能量为hν的光子（h是普朗克常量），这个光子的能量由前后两个能级的能量差决定，
即hν＝Ｅm-Ｅn
称为频率条件，又称辐射条件
原子在始、末两个能级Em和En（ Em>En ）间跃迁时发射光子的频率可以由前后能级的能量差决定：
n
En
Em
针对原子光谱是线状谱提出
?玻尔从上述假设出发，利用库仑定律和牛顿运动定律，计算出了氢的电子可能的轨道半径和对应的能量．
氢原子能级
二、玻尔理论对氢光谱的解释
氢原子的能级图（演示）
－－－－－－－－－－－－－－－－－
１
２
３
４
５
-13.6
-3.4
-1.51
-0.85
-0.54
0 eV
n
E/eV
∞
基态
激发态
赖曼系
巴耳末系
帕邢系
布喇开系
普丰德系
二、玻尔理论对氢光谱的解释
氢原子能级跃迁与光谱图
巴耳末系
-13.6 eV
-3.40 eV
-1.51 eV
-0.85 eV
-0.54 eV
0
n=1
n=2
n=3
n=4
n=5
n=
问题1：巴尔末公式有正整数n出现，这里我们也用正整数n来标志氢原子的能级。它们之间是否有某种关系？
巴尔末公式：
n=6
n=5
n=4
n=1
n=3
n=2
根据：E=hv，λ=c/v
又Eδ =1.89eV= 3.03 ×10-19J
所以， λ δ=hc/ Eδ
= 6.63×10-34 ×3.0 ×10-8 / 3.03 ×10-19J
= 6.57 ×10-7(m)
（巴尔末系）
二.玻尔理论对氢光谱的解释
Hδ
Hγ
Hβ
Hα
二.玻尔理论对氢光谱的解释
Hδ
Hγ
Hβ
Hα
n=6
n=5
n=4
n=1
n=3
n=2
巴尔末系氢吸收光谱
二、玻尔理论对氢光谱的解释
问题1：巴尔末公式有正整数n出现，这里我们也用正整数n来标志氢原子的能级。它们之间是否有某种关系？
问题2：气体导电发光机理是什么？
问题3：试解释原子光谱为什么是线状光谱？
问题4：不同元素的原子为什么具有不同的特征谱线？
阅读教材P58-P59，小组讨论回答以下几个问题
玻尔理论成功的解释并预言了氢原子辐射的电磁波的问题，但是也有它的局限性．
在解决核外电子的运动时成功引入了量子化的观念
同时又应用了“粒子、轨道”等经典概念和有关牛顿力学规律
??除了氢原子光谱外，在解决其他问题上遇到了很大的困难．
三、玻尔模型的局限性
氦原子光谱
量子化条件的引进没有适当的理论解释。
汤姆孙发现电子
汤姆孙的西瓜模型
α粒子散射实验
卢瑟福的核式结构模型
原子不可割
汤姆孙的西瓜模型
原子稳定性事实
氢光谱实验
否定
建立
否定
建立
否定
卢瑟福的核式结构模型
建立
出现矛盾
出现矛盾
玻尔模型
复杂（氦）原子光谱
量子力学理论
玻尔模型
否定
建立
观察与实验所获得的事实
出现矛盾
建
立
科
学
模
型
提
出
科
学
假
说
拓展与提高
怎样修改玻尔模型？
思想：必须彻底放弃经典概念？
关键：用电子云概念取代经典的轨道概念
电子在某处单位体积内出现的概率——电子云
原子结构的认识史
学以致用
[例1]
练习：对玻尔理论的下列说法中，正确的是（ ）
A、继承了卢瑟福的原子模型，但对原子能量和电子轨道引入了量子化假设
B、对经典电磁理论中关于“做加速运动的电荷要辐射电磁波”的观点表示赞同
C、用能量转化与守恒建立了原子发光频率与原子能量变化之间的定量关系
D、玻尔的两个公式是在他的理论基础上利用经典电磁理论和牛顿力学计算出来的
ACD
学以致用
注意夫兰克一赫兹实验
①方法和原理：使加速的电子通过低压汞蒸气，与汞原子发生碰撞。测量电子损失的能量和汞原子获得的能量。
②实验的结果，表现在接收极电流随K—G间电压的变化关系图，会分析此图，是做出结论的关键。
夫兰克—赫兹管的IA～UG2K曲线
O
IA
a
c
b
d
e
U1
U2
U3
U4
U5
U6
(uA)
UG2K
o
证明了汞原子能量量子化。该实验卓越的设计思想和实验技巧，以及它在建立原子量子学说方面做出的贡献，受到人们的赞誉。
电子绕核运动将不断向外辐射电磁波，电子损失了能量，其轨道半径不断缩小，最终落在原子核上,而使原子变得不稳定．
+
+
经典理论认为
事实
由于电子轨道的变化是连续的，辐射电磁波的频率等于绕核运动的频率,连续变化,原子光谱应该是连续光谱
经典理论认为
事实
原子光谱是不连续的线状谱
气体导时发光的原理是什么？