《4玻爾的原子模型》教學(xué)設(shè)計(jì)(湖北省市級優(yōu)課)-物理教案

玻爾的原子模型教案三維目標(biāo)：1．知識與技能：（1）了解玻爾原子結(jié)構(gòu)假說的主要內(nèi)容；知道軌道量子化、能級、能量量子化以及基態(tài)、激發(fā)態(tài)的概念；知道原子躍遷的頻率條件。（2）了解玻爾理論對氫光譜的解釋。（3）了解玻爾模型的局限性。2．過程與方法：學(xué)生通過對玻爾理論的學(xué)習(xí)，探索經(jīng)典物理學(xué)無法解釋的兩個(gè)問題的答案。3．情感、態(tài)度與價(jià)值觀：培養(yǎng)學(xué)生對科學(xué)的探究精神，讓學(xué)生養(yǎng)成敢于提出問題，勇于探索答案的科學(xué)習(xí)慣。教學(xué)重點(diǎn)：玻爾的原子結(jié)構(gòu)假說的兩個(gè)內(nèi)容：1.軌道量子化與定態(tài)；2.頻率條件。教學(xué)難點(diǎn)：1．原子的能量包括哪些；原子能量、動能、勢能的變化；2．玻爾理論對氫光譜的解釋。教學(xué)方法：教師引導(dǎo)、講解，學(xué)生討論、交流。教學(xué)過程一、引入：盧瑟福α粒子散射實(shí)驗(yàn)→提出原子核式結(jié)構(gòu)模型→經(jīng)典物理學(xué)無法解釋：①原子是穩(wěn)定的；②原子光譜具有分立的特征。：閱讀課本P56頁?經(jīng)典理論的困難?3分鐘完成學(xué)案一、經(jīng)典物理的困難：(版書)經(jīng)典理論的困難1：原子穩(wěn)定的問題(多媒體顯示)按照經(jīng)典的電磁理論，電子繞原子核做周期性的圓周運(yùn)動一定會輻射能量，最終栽入原子核，原子壽命很短，但事實(shí)并非如此。（展示學(xué)生學(xué)案）2、經(jīng)典理論的困難2：原子發(fā)光譜線是分立的問題(多媒體顯示)隨著電子繞核運(yùn)轉(zhuǎn)的能量越來越小，轉(zhuǎn)動頻率越來大，輻射的能量（發(fā)光）頻率應(yīng)是連續(xù)的。但分立的線狀譜的存在無法解釋。(展示學(xué)生學(xué)案)二、玻爾原子理論基本假說(版書)：閱讀課本P57頁?玻爾原子理論的基本假設(shè)?第一部分：軌道量子化與定態(tài)5分鐘完成學(xué)案3、玻爾在接受普朗克的黑體輻射的量子論和愛因斯坦的光子說，將能量取分立值的觀念應(yīng)用到原子系統(tǒng)；4、軌道量子化假設(shè)：(版書)a、電子在庫侖力的作用下繞原子核做圓周運(yùn)動，滿足經(jīng)典力學(xué)規(guī)律：請求出下圖中氫原子繞核的速度與氫原子半徑r的關(guān)系(展示學(xué)生學(xué)案并多媒體顯示)解得：b、電子的軌道的分立的(量子化)，只可能満足一定條件：(多媒體顯示)c、電子在這些量子化的軌道上繞核運(yùn)動時(shí)是穩(wěn)定的，不向外輻射電磁波。5、定態(tài)假設(shè)：電子在不同軌道上運(yùn)動，原子處于不同的能量狀態(tài)，原子的能量也是量子化的。(版書)完成下面幾個(gè)基本概念：(展示學(xué)生學(xué)案并多媒體顯示)能級：量子化的能量值定態(tài)：原子只能處于一系列具有確定能量的穩(wěn)定狀態(tài)，這些狀態(tài)稱為定態(tài)基態(tài)：能量最低的定態(tài)激發(fā)態(tài)：其他的定態(tài)統(tǒng)稱激發(fā)態(tài)自主探究3：你能從右邊的能級圖中得出能級間的關(guān)系么？(版書)思考與討論：問題1：玻爾為什么提出軌道與定態(tài)量子化假設(shè)？(學(xué)生回答)問題2：你能找出玻爾理論中的軌道與定態(tài)假設(shè)中的類比模型么？(學(xué)生回答)問題3：玻爾理論中的原子的能量指的是什么能量？(學(xué)生回答)問題4：你能推導(dǎo)出氫原子基態(tài)能E1的公式么？(展示學(xué)生答案并示范推導(dǎo))由解得：若設(shè)無限遠(yuǎn)的電勢為0，則：因此：同理：：閱讀課本P58頁?玻爾原子理論的基本假設(shè)?第一部分：頻率條件5分鐘完成學(xué)案6、頻率條件(躍遷假設(shè))：(版書)a、躍遷假設(shè)的內(nèi)容：(多媒體顯示)b、數(shù)學(xué)表達(dá)式：（版書）c、躍遷的兩類情況：當(dāng)電子從高能級向低能級躍遷時(shí)，輻射光子：光子的頻率公式：當(dāng)電子從低能級向高能級躍遷時(shí)，吸收光子：光子的頻率公式：思考與討論：(多媒體顯示)問題5：玻爾為什么提出躍遷假設(shè)？問題6：除了吸收光子這一方法外，你還能猜想出其他方法使電子從低能級向高能級躍遷么？可能用其他粒子碰撞電子使電子從低能級向高能級躍遷(其他粒子的能量不一定全部傳遞給電子)例題1：若用能量為10.5ev的光子去照射一群處于基態(tài)的氫原子，則氫原子：D(學(xué)生討論后學(xué)生回答)A、能躍遷到n=2的激發(fā)態(tài)上去B、能躍遷到n=3的激發(fā)態(tài)上去C、能躍遷到n=4的激發(fā)態(tài)上去D、以上三種說法均不對變式：若換用能量為15.0ev的光子去照射一群處于基態(tài)的氫原子,情況又如何？(學(xué)生討論后回答)課堂練習(xí)：(多媒體顯示)1．根據(jù)玻爾的原子理論，原子中電子繞核運(yùn)動的半徑：DA、可以取任意值B、可以在某一范圍內(nèi)取任意值C、可以取一系列不連續(xù)的任意值D、是一系列不連續(xù)的特定值2、根據(jù)玻爾理論，氫原子中，量子數(shù)N越大，則下列說法中正確的是：A、C、DA、電子軌道半徑越大B、核外電子的速率越大C、氫原子能級的能量越大D、核外電子的電勢能越大課后練習(xí)：練習(xí)冊P38-40練習(xí)波爾的原子模型導(dǎo)學(xué)案(第2課時(shí))：閱讀課本P58頁?玻爾理論對氫光譜的解釋?5分鐘完成學(xué)案7、請推導(dǎo)出巴耳末系中位于可見光區(qū)的四條譜線的對應(yīng)波長并與實(shí)際觀測到的波長進(jìn)行對比(分組展示學(xué)生學(xué)案)Hα：則：代入數(shù)據(jù)解得：(實(shí)際觀測到的Hα波長：656nm；相對誤差0.30%)Hβ：則：代入數(shù)據(jù)解得：(實(shí)際觀測到的Hβ波長：486nm；相對誤差0.21%)Hγ：則：代入數(shù)據(jù)解得：(實(shí)際觀測到的Hγ波長：434nm；相對誤差0.22%)Hδ：則：代入數(shù)據(jù)解得：(實(shí)際觀測到的Hδ波長：410nm；相對誤差0.24%)8、你能推導(dǎo)出巴耳末公式中的里德伯常量R么？則：又由巴耳末公式：因此：代入數(shù)據(jù)解得：思考與討論：氣體導(dǎo)電時(shí)為什么會發(fā)光？：閱讀課本P58頁?玻爾模型的局限性?5分鐘完成學(xué)案思考與討論：1、玻爾模型的成功之處：玻爾模型的局限性和原因：3、電子真的象云一樣么？：閱讀課本P60頁?科學(xué)足跡?例2：(1)若處于量子數(shù)為m(m≥2)的激發(fā)態(tài)的大量氫原子向基態(tài)躍遷時(shí)，可能輻射出多少種不同頻率的光子？(2)若處于量子數(shù)為m的激發(fā)態(tài)的大量氫原子向量子數(shù)為n(m-n≥2)的另一較低的激發(fā)態(tài)躍遷時(shí)，可能輻射出多少種不同頻率的光子？(3)若只有一個(gè)氫原子呢，上述情形又如何？(m-n)課堂練習(xí)：1、氫原子的核外電子，在由能級較高的定態(tài)躍遷到能量較低的定態(tài)的過程中：DA．輻射光子，獲得能量B．吸收光子，獲得能量C．吸收光子，放出能量D．輻射光子，放出能量2、氫原子的核外電子由離核較遠(yuǎn)的軌道躍遷到離核較近的軌道上時(shí)：CA、要吸收光子，電子的動能、電勢能都增加B、要吸收光子，電子的動能增加，電勢能減少C、要放出光子，電子的動能增加，電勢能減少D、要放出光子，電子的動能、電勢能都減少3、氦原子的一個(gè)核外電子被電離，會形成類似氫原子結(jié)構(gòu)的氦離子。已知基態(tài)的氦離子能量為E1=－54.4eV，氦離子能級的示意圖如圖所示?？梢酝浦?，在具有下列能量的光子中，不能被基態(tài)氦離子吸收而發(fā)生躍遷的是：BA、40.8eVB、43.2eVC、51.0eVD、54.4eV4、如圖給出氫原子最低的4個(gè)能級，在這些能級間躍遷所輻射的光子的頻率最多有P種，其中最小頻率為fmin，則：BCA、P＝5B、P=6C、fmin＝1.6×1014HzD、fmin＝1.5×1015Hz5、用光子能量為E的單色光照射容器中處于基態(tài)的氫原子。停止照射后，發(fā)現(xiàn)該容器內(nèi)的氫能夠釋放出三種不同頻率的光子，