课件23张PPT。第一节 敲开原子的大门 [目标定位] 1.了解阴极射线及电子发现的过程；2.知道汤姆生研究阴极射线发现电子的实验及理论推导；3.知道电子电荷量的测定．一、探索阴极射线
1．阴极射线：在抽成真空的玻璃管两端加上 时，从
发出的一种使玻璃管壁上出现绿色荧光的射线．
2．汤姆生对阴极射线的探索方法
(1)让阴极射线通过电场，根据 ，可判断阴极射线带 ．
(2)让阴极射线通过磁场，根据 ，测出阴极射线的 ．高电压阴极偏转情况负电偏转情况荷质比二、电子的发现
汤姆生的探究方法
1．换用不同的放电气体，或用不同金属材料制作电极，测得相同的荷质比．
2．在气体电离、光电效应中，可从不同物体中逸出这种射线粒子．
3．这种粒子的电荷与氢离子的电荷大小基本相同， 却比氢原子小得多．质量4．想一想 电子发现的重大意义是什么？
答案 电子是人类发现的第一个比原子小的粒子．电子的发现，打破了原子不可再分的传统观念，使人们认识到原子不是组成物质的最小微粒，原子本身也有内部结构．从此，原子物理学飞速发展，人们对物质结构的认识进入了一个新时代．预习完成后，请把你疑惑的问题记录在下面的表格中一、对阴极射线性质的研究
1．阴极射线的本质是电子，在电场(或磁场)中所受电场力(或洛伦兹力)远大于所受重力，故研究电场力(或洛伦兹力)对电子运动的影响时，一般不考虑重力的影响．
2．带电性质的判断方法
(1)方法一：在阴极射线所经区域加上电场，通过打在荧光屏上的亮点的变化和电场的情况确定带电的性质．
(2)方法二：在阴极射线所经区域加一磁场，根据亮点位置的变化和左手定则确定带电的性质．【例1】 (多选)如图1所示，一只阴极射线管的左侧不断有电子射出，如果在管的正上方放一通电直导线AB时，发现射线的径迹往下偏转，则下列判断正确的是( )
图1
A．导线中的电流从A流向B
B．导线中的电流从B流向A
C．电子束的径迹与AB中的电流无关
D．若要使电子束的径迹往上偏转，可以通过改变AB中的电流方向来实现答案 AD
解析 由于电子带负电，并且向下偏转，由左手定则知该处的磁场方向应垂直纸面向里，又由安培定则可判断导线中的电流方向为由A到B.可以通过改变导线中的电流方向来改变粒子的径迹．故正确答案为A、D.借题发挥 本题是运用左手定则和安培定则的综合性题目，在应用左手定则判断洛伦兹力的方向时，一定要注意运动电荷的正负．针对训练1 阴极射线是从阴极射线管的阴极发出的高速运动的粒子流，这些微观粒子是________．若在图2所示的阴极射线管中部加上垂直于纸面向里的磁场，阴极射线将________(填“向下”、“向里”或“向外”)偏转．
图2答案 电子 向下
解析 阴极射线的实质是电子流，电子流形成的等效电流方向向左，当加上垂直纸面向里的磁场后，由左手定则判知电子受到的洛伦兹力的方向向下，故阴极射线将向下偏转．二、电子荷质比的测定
实验探究
如图3所示为测定阴极射线粒子荷质比的装置，从阴极K发出的阴极射线通过一对平行金属板D1、D2间的匀强电场，发生偏转．
图3【例2】 1897年，物理学家汤姆生正式测定了电子的荷质比，打破了原子是不可再分的最小单位的观点．因此，汤姆生的实验是物理学发展史上最著名的经典实验之一．在实验中汤姆生采用了如图4所示的阴极射线管，从电子枪C出来的电子经过A、B间的电场加速后，水平射入长度为L的D、E平行板间，接着在荧光屏F中心出现荧光斑．若在D、E间加上方向向下，场强为E的匀强电场，电子将向上偏转；如果再利用通电线圈在D、E电场区加上一垂直纸面的磁感应强度为B的匀强磁场(图中未画)荧光斑恰好回到荧光屏中心，接着再去掉电场，电子向下偏转，偏转角为θ，试解决下列问题．(1)说明图中磁场沿什么方向；
(2)根据L、E、B和θ，求出电子的荷质比．图4借题发挥 (1)荷质比的测定问题只是带电粒子在磁场和电场中运动的一类典型问题，这种方法可以推广到带电粒子在复合场中运动，求其他相关的问题．
(2)解决带电粒子在电磁场中运动的问题时要注意以下几点：
①粒子的带电性质．②正确描绘运动轨迹．③能确定半径、圆心．④会利用几何知识把有关线段与半径联系起来．图5课件21张PPT。第二节 原子的结构 [目标定位] 1.了解原子结构模型的建立.2.知道粒子散射实验的实验方法和实验现象.3.知道原子核式结构模型的主要内容.4.能说出原子和原子核大小的数量级．一、“葡萄干布丁”模型
1．汤姆生的“葡萄干布丁”模型：原子是一个 ，
均匀分布在整个球内． 像布丁里的葡萄干一样镶嵌在原子里．(如图1所示)
图1球体部分电子带正电的2．汤姆生的模型能解释一些实验事实，如利用电子的
定性解释某些光辐射．简谐振动二、α粒子散射实验
1．实验装置
(1)放射源：①钋放在带小孔的铅盒中，能放射 ．
②α粒子：带正电，q＝ ，质量约为氢原子的4倍．
(2)金箔：厚度极小，(虽然很薄但仍有几千层原子)．
(3)显微镜：能够在围绕金箔的 内转动观察．α粒子＋2e水平面2．实验结论
(1)绝大多数的α粒子穿过金箔后 的方向前进；
(2)少数α粒子发生了 的偏转；
(3)极少数α粒子的偏转角θ超过 ，有的甚至几乎达到180°.
3．实验意义
(1)否定了 的原子结构模型．
(2)提出了 模型，明确了 的数量级．仍沿原来较大90°汤姆生原子核式结构原子核大小三、原子的核式结构的提出
1．核式结构模型：原子的中心有一个带 电的原子核，它几乎集中了原子的 ，而电子则在核外空间绕核旋转．
2．原子半径大约为 m.
3．原子核的半径大约为 m．相当于原子半径的 ．正全部质量10－1010－15～10－14万分之一预习完成后，请把你疑惑的问题记录在下面的表格中一、对α粒子散射实验的理解
1．实验装置示意图(如图2)图22．注意事项
(1)整个实验过程在真空中进行．
(2)α粒子是氦原子核，体积很小，金箔需要做得很薄，α粒子才能穿过．3．α粒子散射实验与汤姆生的原子模型的冲突分析
分析否定的原因
(1)由于电子质量远小于α粒子质量，所以电子不可能使α粒子发生大角度偏转．
(2)使α粒子发生大角度偏转的只能是原子中带正电的部分，按照汤姆生原子模型，正电荷在原子内是均匀分布的，α粒子穿过原子时，它受到的两侧斥力大部分抵消，因而也不可能使α粒子发生大角度偏转，更不可能使α粒子反向弹回，这与α粒子的散射实验相矛盾．
(3)实验现象表明原子绝大部分是空的，除非原子的几乎全部质量和所有正电荷都集中在原子中心的一个很小的核上，否则，α粒子大角度散射是不可能的．【例1】 如图3为卢瑟福所做的α粒子散射实验装置的示意图，荧光屏和显微镜一起分别放在图中的A、B、C、D四个位置时，下述说法中正确的是 ( )
图3A．相同时间内在A时观察到屏上的闪光次数最少
B．相同时间内在B时观察到屏上的闪光次数比放在A时稍少些
C．放在D位置时屏上仍能观察到一些闪光，但次数极少
D．放在C、D位置时屏上观察不到闪光
答案 C
解析 在卢瑟福α粒子散射实验中，α粒子穿过金箔后，绝大多数α粒子仍沿原来的方向前进，故A错误；少数α粒子发生大角度偏转，极少数α粒子偏转角度大于90°，极个别α粒子反弹回来，所以在B位置只能观察到少数的闪光，在C、D两位置能观察到的闪光次数极少，故B、D错误，C正确．借题发挥 解决α粒子散射实验问题的技巧
(1)熟记实验装置及原理．
(2)理解建立核式结构模型的要点．
①核外电子不会使α粒子的速度发生明显改变．
②汤姆生的原子模型不能解释α粒子的大角度散射．
③少数α粒子发生了大角度偏转，甚至反弹回来，表明这些α粒子在原子中的某个地方受到了质量、电量均比它本身大得多的物体的作用．
④绝大多数α粒子在穿过厚厚的金原子层时运动方向没有明显变化，说明原子中绝大部分是空的，原子的质量、电量都集中在体积很小的核内．针对训练1 在卢瑟福α粒子散射实验中，金箔中的原子核可以看作静止不动，下列各图画出的是其中两个α粒子经历金箔散射过程的径迹，其中正确的是 ( )
答案 C
解析 α粒子与原子核相互排斥，A、D错；运动轨迹与原子核越近，力越大，运动方向变化越明显，B错，C对．二、卢瑟福原子核式结构模型
1．内容
在原子中心有一个很小的核，叫原子核．原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在核内，带负电的电子在核外空间绕核旋转．
2．对α粒子散射实验现象的解释
(1)当α粒子穿过原子时，如果离核较远，受到原子核的斥力很小，运动方向改变很小，因为原子核很小，所以绝大多数α粒子不发生偏转．(2)只有当α粒子十分接近原子核穿过时，才受到很大的库仑力作用，偏转角才很大，而这种机会很少．
(3)如果α粒子正对着原子核射来，偏转角几乎达到180°，这种机会极少，如图4所示．图43．数量级
原子的半径大约为10－10 m，原子核的半径大约为10－15～10－14 m.【例2】 下列对原子结构的认识中，错误的是
( )
A．原子中绝大部分是空的，原子核很小
B．电子在核外绕核旋转，向心力为库仑力
C．原子的全部正电荷都集中在原子核里
D．原子核的直径大约为10－10 m
答案 D解析 卢瑟福α粒子散射实验的结果否定了关于原子结构的汤姆生模型，卢瑟福提出了关于原子的核式结构学说，并估算出原子核直径的数量级为10－15 m，而原子直径的数量级为10－10 m，是原子核直径的十万倍，所以原子内部是十分“空旷”的，核外带负电的电子由于受到带正电的原子核的库仑引力而绕核旋转，所以本题应选D.针对训练2 在卢瑟福α粒子散射实验中，只有少数α粒子发生了大角度偏转，其原因是 ( )
A．原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在一个很小的核里
B．正电荷在原子内是均匀分布的
C．原子中存在着带负电的电子
D．原子的质量在原子核内是均匀分布的
答案 A
解析 本题考查了学生对α粒子散射实验结果与原子的核式结构关系的理解．原子的核式结构正是建立在α粒子散射实验结果基础上的，C、D的说法没有错，但与题意不符.课件21张PPT。第三节 氢原子光谱 [目标定位] 1.了解氢原子光谱的特点.2.知道巴耳末公式及里德伯常量.3.了解原子光谱及光谱分析的应用．一、巴耳末系
1．氢光谱的获得
在充有稀薄氢气的放电管两极间加上2～3 kV的高压，使氢气放电，氢原子在 的激发下发光，通过 观察氢原子的光谱．
2．光谱的特点
(1)氢原子光谱在可见光区内有四条谱线，这些谱线是几条 ．
(2)氢原子受激发只能发出几种 的光．电场分光镜分立的亮线特定频率里德伯常量莱曼系帕邢系布喇开系普丰德系三、原子光谱
1．原子光谱：某种原子的气体通电后可以发光并产生固定不变的 ，这种光谱称为 ．
2．每种原子都有自己特定的 ，不同的原子，其原子光谱均 ．
3．通过对光谱的分析可鉴别不同的 ，确定物体的化学组成并发现 ．光谱原子光谱原子光谱不相同原子新元素预习完成后，请把你疑惑的问题记录在下面的表格中一、氢原子光谱的实验规律
1．氢原子的光谱
从氢气放电管可以获得氢原子光谱，如图1所示．
图1答案 1.21×10－7 m 9.10×10－8 m 答案 AC解析 此公式是巴耳末在研究氢原子光谱在可见光区的4条谱线中得到的，只适用于氢原子光谱的分析，且n只能取大于等于3的整数，则λ不能取连续值，故氢原子光谱是线状谱．二、光谱及光谱分析
1．光谱分类
(1)发射光谱——物体直接发出的光通过分光后产生的光谱．它分为连续谱和明线光谱(线状谱)．
①连续谱——由连续分布的一切波长的光组成的光谱．炽热的固体、液体和高压气体的发射光谱是连续谱，如灯丝发出的光、炽热的钢水发出的光都形成连续谱．
②线状谱——只含有一些不连续的亮线的光谱．各种原子的发射光谱(由稀薄气体发出)都是线状谱．每种原子都有自己的特征谱线，不同元素线状谱不同．(2)吸收光谱——高温物体发出的白光通过温度较低的物质时，某些波长的光被该物质吸收后产生的光谱．这种光谱的特点是在连续的背景上有若干条暗线．这些暗线与特征谱线相对应．2．光谱分析
(1)由于每种原子都有自己的特征谱线，因此可以根据光谱来鉴别物质和确定物质的组成成分，这种方法叫做光谱分析．
(2)可用于光谱分析的光谱：线状谱和吸收光谱．
3．太阳光谱的特点
(1)太阳光谱的特点：在连续谱的背景上出现一些不连续的暗线，是一种吸收光谱．
(2)产生原因：当阳光透过太阳的高层大气射向地球时，太阳高层大气中含有的元素会吸收它自己特征谱线的光．【例2】 (多选)关于光谱和光谱分析，下列说法中正确的是
( )
A．太阳光谱和白炽灯光谱都是连续谱
B．霓虹灯产生的是线状谱
C．进行光谱分析时，只能用明线光谱
D．同一元素吸收光谱的暗线与线状谱的位置是一一对应的
答案 BD
解析 太阳光谱是吸收光谱，可进行光谱分析；白炽灯光产生的是连续谱；霓虹灯管内充有稀薄气体，产生的光谱为线状谱．针对训练2 利用光谱分析的方法能够鉴别物质和确定物质的组成成分，关于光谱分析，下列说法中正确的是( )
A．利用高温物体的连续谱就可以鉴别其组成成分
B．利用物质的线状谱就可鉴别其组成成分
C．高温物体发出的光通过某物质后的光谱上的暗线反映了高温物体的组成成分
D．我们观察月亮射来的光谱，可以确定月亮的化学组成
答案 B解析 由于高温物体的光谱包括了各种频率的光，与其组成成分无关，故A错误；某种物质发光的1线状谱中的明线是与某种原子发出的某频率的光有关，通过这些亮线与原子的特征谱线对照，即可确定物质的组成成分，B正确；高温物体发出的光通过物质后某些频率的光被吸收而形成暗线，这些暗线与所经物质有关，与高温物体无关，C错误；月亮反射到地面的光是太阳光谱，D项错误．课件21张PPT。第四节 原子的能级结构 [目标定位] 1.了解能级、跃迁、能量量子化以及基态、激发态等概念.2.了解能级跃迁伴随着能量变化，知道能级跃迁过程中吸收或放出光子.3.能通过能级跃迁解释巴耳末系．一、能级结构猜想
1．由氢原子光谱是分立的，我们猜想原子内部的能量也是
的．
2．原子内部不连续的能量称为原子的 ，原子从一个能级变化到另一个能级的过程叫做 ．
3．能级跃迁中的能量关系： .由此可知原子在跃迁前、后的能级分别为Em和En.不连续能级跃迁hν＝Em－En最低－13.6 eV较高3．氢原子能级图
如图1所示图14．氢光谱线系的形成
能级间的跃迁产生不连续的 ，从不同能级跃迁到某一特定能级就形成一个 ，如巴耳末线系是氢原子从n＝3、4、5……等能级跃迁到n＝2的能级时辐射出的光谱．谱线线系预习完成后，请把你疑惑的问题记录在下面的表格中一、对能级结构的理解
1．轨道量子化
(1)轨道半径只能够是一些不连续的、某些分立的数值．
(2)氢原子的电子最小轨道半径为r1＝0.053 nm，其余轨道半径满足rn＝n2r1，式中n称为量子数，对应不同的轨道，只能取正整数．【例1】 (多选)按照玻尔原子理论，下列表述正确的是
( )
A．核外电子运动轨道半径可取任意值
B．氢原子中的电子离原子核越远，氢原子的能量越大
C．电子跃迁时，辐射或吸收光子的能量由能级的能量差决定，即hν＝|Em－En|
D．氢原子从激发态向基态跃迁的过程，可能辐射能量，也可能吸收能量
答案 BC解析 根据玻尔理论，核外电子运动的轨道半径是确定的值，而不是任意值，A错误；氢原子中的电子离原子核越远，能级越高，能量越大，B正确；由跃迁规律可知C正确；氢原子从激发态向基态跃迁的过程中，应辐射能量，D错误．针对训练1 下列与玻尔理论有直接关系的叙述中，错误的是 ( )
A．电子绕原子核做加速运动，但并不向外辐射能量，这时原子的状态是稳定的
B．原子的一系列能量状态是不连续的
C．原子从一个能量状态跃迁到另一个能量状态时，一定要吸收或放出某一频率的光子
D．氢原子由带正电的原子核和带负电的电子组成，电子绕原子核旋转
答案 D【例2】 (多选)氢原子能级如图2所示，当氢原子从n＝3跃迁到n＝2的能级时，辐射光的波长为656 nm.以下判断正确的是 ( )
图2A．氢原子从n＝2跃迁到n＝1的能级时，辐射光的波长大于656 nm
B．用波长为325 nm的光照射，可使氢原子从n＝1跃迁到n＝2的能级
C．一群处于n＝3能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生3种谱线
D．用波长为633 nm的光照射，不能使氢原子从n＝2跃迁到n＝3的能级
答案 CD2．跃迁与电离问题
原子跃迁时，不管是吸收还是辐射光子，其光子的能量都必须等于这两个能级的能量差．若想把处于某一定态上的原子的电子电离出去，就需要给原子一定的能量．如基态氢原子电离，其电离能为13.6 eV，只要能量等于或大于13.6 eV的光子都能被基态氢原子吸收而电离，只不过入射光子的能量越大，原子电离后产生的电子具有的动能越大．针对训练2 如图3所示，氢原子从n＞2的某一能级跃迁到n＝2的能级，辐射出能量为2.55 eV的光子．
(1)最少要给基态的氢原子提供多少电子伏特的能量，才能使它辐射上述能量的光子？
(2)请在图中画出获得该能量后的氢原子可能的辐射跃迁图．图3答案 (1)12.75 eV (2)跃迁图见解析图
解析 (1)氢原子从n＞2的某一能级跃迁到n＝2的能级，满足：hν＝En－E2＝2.55 eV
En＝hν＋E2＝－0.85 eV，所以n＝4
基态氢原子要跃迁到n＝4的能级，应提供
ΔE＝E4－E1＝12.75 eV.
(2)跃迁图如图所示：课件17张PPT。章末整合提升一、对α粒子散射实验及核式结构模型的理解
1．α粒子散射实验结果
α粒子穿过金箔后，绝大多数α粒子仍沿原来的方向前进，但有少数α粒子发生了大角度偏转，极少数偏转的角度甚至大于90°，也就是说它们几乎被“撞了回来”．
2．核式结构学说
在原子的中心有一个很小的原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核内，电子绕核运转．【例1】 (多选)关于α粒子散射实验现象的分析，下列说法正确的是 ( )
A．绝大多数α粒子沿原方向运动，说明正电荷在原子内均匀分布，是α粒子受力平衡的结果
B．绝大多数α粒子沿原方向运动，说明这些α粒子未受到明显的力的作用，说明原子是“中空”的
C．极少数α粒子发生大角度偏转，说明原子内质量和电荷量比α粒子大得多的粒子在原子内分布空间很小
D．极少数α粒子发生大角度偏转，说明原子内的电子对α粒子的吸引力很大
答案 BC解析 在α粒子散射实验中，绝大多数α粒子沿原方向运动，说明α粒子未受到原子核明显的力的作用，也说明原子核相对原子来讲很小，原子内大部分空间是空的，故A错，B对；极少数发生大角度偏转，说明受到金原子核明显的力的作用的空间在原子内很小，α粒子偏转，而金原子核未动，说明金原子核的质量和电荷量远大于α粒子的质量和电荷量，电子的质量远小于α粒子，α粒子打在电子上，α粒子不会有明显偏转，故C对，D错．2．氢原子的能级图
氢原子的能级图如图1所示．图1【例2】 图2为氢原子最低的四个能级．氢原子在这些能级之间跃迁，所辐射的光子频率最多有几种？其中最小频率等于多少？图2针对训练1 氢原子的核外电子从距核较近的轨道跃迁到距核较远的轨道的过程中
( )
A．原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能增大
B．原子要放出光子，电子的动能减小，原子的电势能减小
C．原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能减小
D．原子要吸收光子，电子的动能减小，原子的电势能增大
答案 D2．电离的两种方式
(1)吸收光子能量发生电离．当光子能量大于或等于13.6 eV时，可以被处于基态的氢原子吸收，使氢原子电离；当光子能量大于13.6 eV时，氢原子电离后，电子具有一定的初动能．
(2)与实物粒子撞击发生电离．由于实物粒子的动能可全部或部分被原子吸收，所以只要入射粒子的能量大于或等于氢原子所处的能级的能量，均可使原子发生电离．【例3】 将氢原子电离，就是从外部给电子能量，使其从基态或激发态脱离原子核的束缚而成为自由电子．
(1)若要使n＝2激发态的氢原子电离，至少要用多大频率的电磁波照射该氢原子？
(2)若用波长为200 nm的紫外线照射氢原子，则电子飞到离核无穷远处时的速度多大？(电子电荷量e＝1.6×10－19 C，普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，电子质量me＝9.1×10－31 kg)
答案 (1)8.21×1014 Hz (2)9.95×105 m/s针对训练2 一个氢原子处于基态，用光子能量为15 eV的电磁波去照射该原子，问能否使氢原子电离？若能使之电离，则电子被电离后所具有的动能是多大？
答案 能 1.4 eV
解析 氢原子从基态n＝1处被完全电离至少吸收13.6 eV的能量．所以15 eV的光子能使之电离，由能量守恒可知，完全电离后还剩余动能Ek＝15 eV－13.6 eV＝1.4 eV.
