物理选修第十八章原子结构知识点汇总

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高中物理选修35第十八章第59讲原子的核式结构模型氢

第59讲原子的核式结构模型氢原子光谱原子能级考情剖析(注：①考纲要求及变化中Ⅰ代表了解和认识，Ⅱ代表理解和应用；②命题难度中的A 代表容易，B 代表中等，C 代表难)考查考查内容内容考纲要求考纲要求及变化及变化考查年份考查年份考查形式考查形式考查详情考查详情考试层级考试层级命题难度命题难度氢原子氢原子光谱原光谱原子的能级子的能级Ⅰ 10年12年填空填空考查能级跃迁时的能量相等关系关系计算计算以氢原子跃迁为背景，考查氢原子能级公式公式选择选择以原子跃迁为背景考查原子跃迁能级图次重点次重点 A 或B小结小结及预测预测1.小结：原子的能级和氢原子光谱的考查形式多样，侧重考查原子能级路迁时能量的相关计算．关计算． 2．预测：仅09年未进行考查，预测14年考查的可能性很大． 3．复习建议：复习时注重了解氢原子能级跃迁和氢原子光谱.知识整合知识网络基础自测一、原子结构 1．电子的发现英国物理学家____________________发现了电子．发现了电子． 2．α粒子散射实验1909～1911年，英国物理学家____________和他的助手进行了用α粒子轰击金箔的实验，实验发现绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿______________方向前进，但有少数α粒子发生了大角度偏转，偏转的角度甚至大于______________，也就是说它们几乎被“撞”了回来．，也就是说它们几乎被“撞”了回来．3．原子的核式结构模型在原子中心有一个很小的核，原子全部的__________________和几乎全部__________________都集中在核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转．都集中在核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转．4．三种原子模型的对比实验基础实验基础结构差异结构差异成功和局限成功和局限“枣糕模型”“枣糕模型”电子的发现电子的发现带正电物质均匀分布在原子内，电子镶嵌其中其中解释了一些实验现象，无法说明α粒子散射实验散射实验核式结核式结构模型构模型 α粒子散射实验粒子散射实验全部正电荷和几乎全部质量集中在核里，电子绕核旋转电子绕核旋转成功解释了α粒子散射实验，无法解释原子的稳定性与原子光谱的分立特征谱的分立特征玻尔的原玻尔的原子模型子模型氢原子光谱的研究氢原子光谱的研究在核式结构模型基础上，引入量子化观点上，引入量子化观点成功解释了氢原子光谱，无法解释较复杂的原子光谱的原子光谱二、氢原子光谱与玻尔理论 1．光谱 (1)光谱光谱用光栅或棱镜可以把光按波长展开，获得光的____________________(频率)和强度分布的记录，即光谱．即光谱．(2)光谱分类光谱分类有些光谱是一条条的____________，这样的光谱叫做线状谱．，这样的光谱叫做线状谱．有的光谱是连在一起的____________，这样的光谱叫做连续谱．，这样的光谱叫做连续谱． (3)氢原子光谱的实验规律氢原子光谱的实验规律巴耳末线系是氢原子光谱在可见光区的谱线，其波长公式1λ＝________________________，(n ＝3,4,5，…)，R 是里德伯常量，R ＝1.10×107m －1，n 为量子数．为量子数．2．玻尔理论 (1)定态定态原子只能处于一系列____________的能量状态中，在这些能量状态中原子是__________________的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量．的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量．(2)跃迁跃迁原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量由这两个定态的能量差决定，即hν＝__________________.(h 是普朗克常量，h ＝6.63×10－34 J· J·s) s) (3)轨道轨道原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运动相对应．原子的定态是________________，因此电子的可能轨道也是________________________________________________________________________．3．玻尔模型的局限性玻尔模型的成功之处在于引入了量子化观点，玻尔模型的成功之处在于引入了量子化观点，其不足之处在于保留了轨道的观念．其不足之处在于保留了轨道的观念．其不足之处在于保留了轨道的观念．量子力学中，量子力学中，核外电子并没有确定的轨道，玻尔的电子轨道，只不过是电子出现____________的地方，把电子的概率分布用图象表示时，用小黑点的稠密程度代表概率的大小，其结果如同电子在原子核周围形成云雾，称为“电子云”．云雾，称为“电子云”．三、氢原子的能级、能级公式 1．氢原子的能级和轨道半径(1)氢原子的能级公式：E n ＝__________(n ＝1,2,3，…)，其中E 1为基态能量，其数值为E 1＝__________.(2)氢原子的半径公式：r n ＝____________________(n ＝1,2,3，…)，其中r 1为基态半径，又称玻尔半径，其数值为r 1＝0.53×10－10 m.2．氢原子的能级图能级图如图所示．能级图如图所示．重点阐述重点知识概述能级图中相关量意义的说明相关量相关量意义意义能级图中的横线能级图中的横线表示氢原子可能的能量状态——定态定态横线左端的数字“1,2,3，…”，…”表示量子数表示量子数横线右端的数字横线右端的数字 “－13.6，－3.4，…”，…”表示氢原子的能量表示氢原子的能量相邻横线间的距离相邻横线间的距离表示相邻的能量差，量子数越大相表示相邻的能量差，量子数越大相邻的能量差越小，距离越小邻的能量差越小，距离越小带箭头的竖线带箭头的竖线表示原子由较高能级向较低能级跃迁，表示原子由较高能级向较低能级跃迁，原子跃迁的条件为hν＝E m －E n难点释疑1．氢原子跃迁时电子动能、电势能与原子能量的变化．氢原子跃迁时电子动能、电势能与原子能量的变化(1)原子能量：E n ＝E kn ＋E pn ＝E 1n 2，随n 增大而增大，其中E 1＝－13.6 eV 13.6 eV. . (2)电子动能：电子绕氢原子核运动时静电力提供向心力，即k e 2r 2＝m v 2r ，所以E k n ＝ke 22r n ，随r 增大而减小．大而减小．(3)电势能电势能通过库仑力做功判断电势能的增减．通过库仑力做功判断电势能的增减．当轨道半径减小时，库仑力做正功，电势能减小；反之，轨道半径增大时，电势能增加． 2．关于光谱线条数的两点说明．关于光谱线条数的两点说明(1)一群氢原子跃迁发出可能的光谱线条数为N ＝C 2n ＝n (n －1)2. (2)一个氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为(n －1)．【典型例题1】(1)能量为E i 的光子照射基态氢原子，刚好可使该原子中的电子成为自由电子．这一能量E i 称为氢的电离能．现用一频率为ν的光子从基态氢原子中击出了一电子，该电子在远离核以后速度的大小为____________(用光子频率ν、电子质量m 、氢原子的电离能E i 和普朗克常量h 表示)．(2)氢原子在基态时轨道半径r 1＝0.53×10－10m ，能量E 1＝－13.6 eV ，求氢原子处于基态时：，求氢原子处于基态时：①电子的动能；①电子的动能； ②原子的电势能；②原子的电势能；③用波长是多少的光照射可使其电离？③用波长是多少的光照射可使其电离？温馨提示(1)由能量守恒定律易解得电子速度；(2)由圆周运动规律、能量守恒定律和光电效应方程易解本题．记录空间【变式训练1】如图所示为氢原子最低的四个能级，当氢原子在这些能级间跃迁时：如图所示为氢原子最低的四个能级，当氢原子在这些能级间跃迁时： (1)有可能放出多少种能量的光子？有可能放出多少种能量的光子？(2)在哪两个能级间跃迁时，所放出光子波长最长？波长是多少？在哪两个能级间跃迁时，所放出光子波长最长？波长是多少？【变式训练2】如图所示，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．问：的光子．问： (1)最少要给基态的氢原子提供多少电子伏特的能量，才能使它辐射出上述能量的光子？ (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．请在图中画出获得该能量后的氢原子可能的辐射跃迁图．易错诊所1．光子的发射和吸收 (1)能级的跃迁能级的跃迁根据玻尔模型，原子只能处于一系列的不连续的能量状态中，这些状态分基态和激发态两种．其中原子在基态时是稳定的，原子在激发态时是不稳定的，当原子处于激发态时会自发地向较低能级跃迁，经过一次或几次跃迁到达基态．跃迁，经过一次或几次跃迁到达基态．【注意】①原子能级跃迁时，处于激发态的原子可能经过一次跃迁回到基态；也可能由较高能级的激发态先跃迁到较低能级的激发态，最后回到基态．一个原子由较高能级回到基态，到底发生了几次跃迁，是不确定的．了几次跃迁，是不确定的．②物质中含有大量的原子，各个原子的跃迁方式也是不统一的．有的原子可能经过一次跃迁就回到基态．而有的原子可能经过几次跃迁才回到基态．回到基态．而有的原子可能经过几次跃迁才回到基态．(2)光子的发射光子的发射原子能级跃迁时以光子的形式放出能量，原子在始末两个能级E m 和E n (m >n )间跃迁时发射光子的能量可由下式表示：hν＝E m －E n由上式可以看出，能级的能量差越大，放出光子的频率就越高．由上式可以看出，能级的能量差越大，放出光子的频率就越高． (3)光子的吸收光子的吸收光子的吸收是光子发射的逆过程，原子在吸收了光子后会从较低能级向较高能级跃迁．两个能级的能量差值仍是一个光子的能量．其关系式仍为hν＝E m －E n .【说明】由于原子的能级是一系列不连续的值，则任意两个能级差也是不连续的，故原子只能发射一些特定频率的光子，同样也只能吸收一些特定频率的光子．但是．当光子能量足够大时，如光子能量E ≥13.6 eV 时，则处于基态的氢原子仍能吸收此光子并发生电离．时，则处于基态的氢原子仍能吸收此光子并发生电离．2．原子能级跃迁问题跃迁是指电子从某一轨道跳到另一轨道，而电子从某一轨道跃迁到另一轨道对应着原子就从一个能量状态(定态)跃迁到另一个能量状态(定态)．(1)跃迁时电子动能、原子势能与原子能量的变化．跃迁时电子动能、原子势能与原子能量的变化．当轨道半径减小时，库仑引力做正功，原子的电势能E p 减小，电子动能增大，原子能量减小．反之，轨道半径增大时，原子电势能增大，电子动能减小，原子能量增大．之，轨道半径增大时，原子电势能增大，电子动能减小，原子能量增大．(2)使原子能级跃迁的两种粒子——光子与实物粒子．光子与实物粒子．原子若是吸收光子的能量而被激发，则光子的能量必须等于两能级的能量差，否则不被吸收．不存在激发到n ＝2时能量有余，而激发到n ＝3时能量不足，则可激发到n ＝2的问题．的问题．原子还可吸收外来实物粒子(例如自由电子)的能量而被激发，由于实物粒子的动能可全部或部分地被原子吸收，所以只要入射粒子的能量大于或等于两能级的能量差值(E ＝E m －E n )，均可使原子发生能级跃迁．生能级跃迁．【典型例题2】试计算处于基态的氢原子吸收波长为多少的光子，电子可以跃迁到n ＝2轨道上．道上．温馨提示入射光子的能量只能等于这两个能级的能量差才能使原子核外电子发生上述跃迁，大于或小于这个能量均不能发生上述跃迁．记录空间【变式训练3】欲使处于基态的氢原子激发，下列措施可行的是( )①用10.2 eV 的光子照射；②用11 eV 的光子照射；③用14 eV 的光子照射；④用动能为11 eV 的电子碰撞．的电子碰撞．A ．①②③．①②③B ．①③④．①③④C ．②③④．②③④D ．①②④．①②④随堂演练1．在卢瑟福的α粒子散射实验中，有极少数α粒子发生了大角度的偏转，其原因可能是( ) A ．原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上．原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上 B ．正电荷在原子中是均匀分布的．正电荷在原子中是均匀分布的 C ．原子中存在着带负电的电子．原子中存在着带负电的电子D ．原子只能处于一系列不连续的能量状态中．原子只能处于一系列不连续的能量状态中2．关于玻尔的原子模型理论，下面说法正确的是( )A ．原子可以处于连续的能量状态中．原子可以处于连续的能量状态中B ．原子能量状态不可能是连续的．原子能量状态不可能是连续的C ．原子中的电子在核外轨道上运动时，要向外辐射能量．原子中的电子在核外轨道上运动时，要向外辐射能量D ．原子核外电子在轨道上运动时，不向外辐射能量．原子核外电子在轨道上运动时，不向外辐射能量3．卢瑟福通过α粒子散射实验，粒子散射实验，判断出原子中心有一个很小的核，判断出原子中心有一个很小的核，判断出原子中心有一个很小的核，并由此提出了原子的核式结并由此提出了原子的核式结构学说．如图所示的平面示意图中①、③两条线表示α粒子运动的轨迹，则沿②所示方向射向原子核的α粒子可能的运动轨迹是( )题图第3题图A．轨迹a B．轨迹bC．轨迹c D．轨迹d4．已知氢原子的基态能量为－13.6eV，用能量为12.3eV的光子去照射一群处于基态的氢原子，受光子照射后，下列关于氢原子跃迁的说法中正确的是( )的轨道上去A．原子能跃迁到n＝2的轨道上去的轨道上去B．原子能跃迁到n＝3的轨道上去的轨道上去C．原子能跃迁到n＝4的轨道上去D．原子不能跃迁到其他轨道上去．原子不能跃迁到其他轨道上去5．(多选)(1)氢原子的核外电子由离原子核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道上时，下列说法中正确的是( )．氢原子的能量增加A．氢原子的能量增加．氢原子的能量减少B．氢原子的能量减少．氢原子要吸收一定频率的光子C．氢原子要吸收一定频率的光子．氢原子要放出一定频率的光子D．氢原子要放出一定频率的光子(2)在氢原子光谱中，电子从较高能级跃迁到n＝2能级发出的谱线属于巴耳末线系，若一群氢原子自发跃迁时发出的谱线中只有2条属于巴耳末线系，则这群氢原子自发跃迁时最多发出__________一条不同频率的谱线．一条不同频率的谱线．第59讲原子的核式结构模型原子的核式结构模型氢原子光谱氢原子光谱原子能级知识整合知识整合基础自测一、1.汤姆孙汤姆孙 2.卢瑟福卢瑟福原来原来 90° 3.正电荷正电荷质量质量二、1.(1)波长波长 (2)亮线亮线光带光带 (3)R èæøö122－1n 2 2.(1)不连续不连续稳定稳定 (2)E m －E n (3)不连续的不连续的不连续的不连续的 3.概率最大概率最大三、1.(1)1n2E 1 －13.6 eV (2)n 2r 1重点阐述【典型例题1】 (1)能量为E i 的光子照射基态氢原子，刚好可使该原子中的电子成为自由电子．这一能量E i 称为氢的电离能．现用一频率为ν的光子从基态氢原子中击出了一电子，该电子在远离核以后速度的大小为____________(用光子频率ν、电子质量m 、氢原子的电离能E i 和普朗克常量h 表示)．(2)氢原子在基态时轨道半径r 1＝0.53×10－10 m ，能量E 1＝－13.6 eV ，求氢原子处于基态时： ①电子的动能；①电子的动能； ②原子的电势能；②原子的电势能；③用波长是多少的光照射可使其电离？③用波长是多少的光照射可使其电离？【答案】 (1)2（hν－E i ）m(2)①13.6eV ②－27.2eV ③9.14×10－8m【解析】(1)由能量守恒得12mv 2＝h ν－E i ，解得电子速度为v ＝2（hν－E i ）m.(2)①设处于基态的氢原子核外电子速度为v 1，则k e 2r 21＝mv 2r 1.所以电子动能E k1＝12mv21ke 22r 1＝9×109×（1.6×10－19）22×0.53×10－10×1.6×10－19eV ＝13.6eV ②因为E 1＝Ek 1＋Ep 1，所以Ep 1＝E 1－Ek 1＝－13.6eV －13.6eV ＝－27.2eV 27.2eV.. ③设用波长为λ的光照射可使氢原子电离：hc λ＝0－E 1.所以λ＝－hcE 1＝－6.63×10－34×3×108－13.6×1.6×10－19m ＝9.14×10－8m.【点评】与能级有关的能量问题的规范求解 1.一般解题步骤(1)分析已知量，根据库仑力提供核外电子做圆周运动的向心力列圆周运动动力学方程． (2)根据处于某定态原子的能量等于电子动能与电子电势能之和列方程，求电势能． (3)原子发生能级跃迁时能量与吸收或放出光子(或实物粒子)的能量相等，可列方程求光子的频率或相关物理量．2.对氢原子能级跃迁的进一步理解(1)原子从低能级向高能级跃迁：吸收一定能量的光子，原子从低能级向高能级跃迁：吸收一定能量的光子，当一个光子的能量满足当一个光子的能量满足hν＝E 末－E 初时，才能被某一个原子吸收，使原子从低能级E 初向高能级E 末跃迁，而当光子能量hν大于或小于E 末－E 初时都不能被原子吸收．(2)原子从高能级向低能级跃迁，以光子的形式向外辐射能量，所辐射的光子能量恰等于发生跃迁时的两能级间的能量差．(3)当光子能量大于或等于13.6 eV 时，也可以被处于基态的氢原子吸收，使氢原子电离；当处于基态的氢原子吸收的光子能量大于13.6 eV 时，氢原子电离后，电子具有一定的初动能．(4)原子还可以吸收外来实物粒子(例如自由原子)的能量而被激发．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两能级的能量差值(E ＝E m －E n )，均可使原子发生能级跃迁．(5)跃迁时电子动能、原子势能与原子能量的变化当轨道半径减小时，库仑引力做正功，原子的电势能减小，电子动能增大，原子能量减小．反之，轨道半径增大时，原子电势能增大，电子动能减小，原子能量增大．变式训练1 (1)6种 (2)第4能级向第3能级跃迁能级跃迁 1.88×10－6m【解析】(1)N ＝n （n －1）2＝4×（4－1）2种＝6种． (2)氢原子由第4能级向第3能级跃迁时，能量差最小，辐射的光子波长最长．由hν＝E 4－E 3得：h cλ＝E 4－E 3所以λ＝hcE 4－E 3＝ 6.63×10－34×3×108[－0.85－（－1.51）]×1.6×10－19 m ≈1.88×10－6 m.变式训练2 (1)12.75eV (2)如图所示如图所示【解析】(1)氢原子从n ＞2的某一能级跃迁到n ＝2的能级，辐射光子的频率应满足hν＝E n －E 2＝2.55eV ，E n ＝hν＋E 2＝－0.85eV ，所以n ＝4，基态氢原子要跃迁到n ＝4的能级，应提供：ΔE ＝E 4－E 1＝12.75eV .(2)辐射跃迁图如图所示．【典型例题2】试计算处于基态的氢原子吸收波长为多少的光子，电子可以跃迁到n ＝2轨道上．道上．【答案】 1.22×10－7m【解析】氢原子基态对应的能量E 1＝－13.6 eV ，电子在n ＝2的轨道上时，氢原子的能量为E 2＝E 122＝－3.4 eV ，氢原子核外电子从n ＝1轨道跃迁到n ＝2轨道需要的能量：ΔE ＝E 2－E 1＝10.2 eV ＝1.632×10－18J.由玻尔理论有：hν＝ΔE ，又ν＝c/λ，所以chλ＝ΔE.λ＝ch ΔE＝3×108×6.63×10－341.632×10－18m ＝1.22×10－7m. 变式训练3 B 【解析】由原子的跃迁条件知：氢原子在各能级间跃迁时，只有吸收能量值刚好等于某两能级能量之差的光子(即hν＝E 初－E 终)．由氢原子能级关系不难算出10.2 eV 刚好为氢原子n ＝1和n ＝2的两能级能量之差，而11 eV 则不是氢原子基态和任一激发态的能量之差，因而氢原子只能吸收前者被激发，而不能吸收后者．对于14 eV 的光子，其能量大于氢原子的电离能(13.6 eV)，足以使氢原子电离——使电子脱离核的束缚而成为自由电子，使电子脱离核的束缚而成为自由电子，因而不受氢原子能级间跃迁条件因而不受氢原子能级间跃迁条件的限制．由能的转化和守恒定律不难知道，氢原子吸收14 eV 的光子电离后产生的自由电子还应具有0.4 eV 的动能．另外，用电子去碰撞氢原子时，入射电子的动能可全部或部分地被氢原子吸收，所以只要入射电子的动能大于或等于基态和某个激发态能量之差，也可使氢原子激发，由以上分析知选项B 正确．随堂演练随堂演练1.A 【解析】卢瑟福根据α粒子散射实验提出核式结构模型：粒子散射实验提出核式结构模型：在原子的中心有一很小的核，在原子的中心有一很小的核，原子的全部正电荷和几乎全部的质量都集中在原子核上，带负电的电子在核外空间里绕核高速旋转．本题答案为选项A.2.BD 【解析】根据玻尔模型中能级的量子化可知，A 错，B 正确；而原子核外电子处于不同能级时，电子虽然加速运动，但不向外辐射能量，C 错，D 正确．3.A 【解析】 α粒子的运动轨迹夹在速度与合力的方向之间并向合力的一侧偏转，沿②所示方向的α粒子所受原子核的作用力的合力方向向下，故轨迹为a ，即A 正确．4.D 【解析】由E ＝13.6n2 eV 可知： E 1＝－13.6 eV , E 2＝－3.4 eVE 3＝－1.51 eV , E 4＝－0.85 eV则：E 2－E 1＝10.2 eV<12.3 eVE 3－E 1＝12.09 eV<12.3 eVE 4－E 1＝12.75 eV>12.3 eV所以处于基态的氢原子不可能吸收该光子，因而氢原子不能跃迁到其他轨道上去．正确答案为选项D.5.(1)BD (2)6【解析】(1)氢原子的核外电子离原子核越远，氢原子的能量(包括动能和势能)越大．当氢原子的核外电子由离原子核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道上时，原子的能量减少，氢原子要放出一定频率的光子．显然，选项B 、D 正确．(2)氢原子发出的光谱线中有2条属于巴耳末线系，说明电子是从n ＝4能级向低能级跃迁的，因此可发出的谱线条数为n ＝C 24＝6(条)．。

高中物理第十八章原子结构高效整合课件新人教选修3_5

答案： A
已知氢原子的基态能量为 E1，激发态能量En＝ E1/n2，其中n＝2,3，…．用h表示普朗克常量，c表示真空中的光速．能使氢原子从第一激发态电离的光子的最大波长为
()
A．－43hEc1
B．－2Eh1c
C．－4Eh1c
D．－9Eh1c
解析：由 En＝E1/n2 知，第一激发态的能量为 E2＝E41，

色光
红橙黄绿蓝—靛紫
光子能量 1.61～ 2.00～ 2.07～ 2.14～ 2.53～ 2.76～范围(eV) 2.00 2.07 2.14 2.53 2.76 3.10
处于某激发态的氢原子、发射的光的谱线在可见光范围内仅有2条，其颜色分别为( )
A．红、蓝—靛 B．黄、绿 C．红、紫 D．蓝—靛、紫
解析：由于原子发生跃迁时放出三种不同能量的光子，故跃迁发生前这些原子分布在2个激发态能级上，即分布在n＝ 2，n＝3两个能级上，因为放出光子的最大能量为12．09 eV，由E3－E1＝12．09 eV得E3＝－1．51 eV，故最高能级的能量值是－1．51 eV．
答案： 2 －1．51
α粒子散射实验
离核以后速度的大小为________(用光子频率ν、电子质量m、
氢的电离能E1与普朗克常量h表示．)
解析：由题意，hν＝12mv2＋E1，解得 v＝
2hνm－E1．
答案：
2hν－E1 m
大量氢原子处于不同能量激发态，发生跃迁时放出三种不同能量的光子，其能量值分别是： 1.89 eV，10.2 eV，12.09 eV．跃迁发生前这些原子分布在____个激发态能级上，其中最高能级的能量值是____eV(基态能量为－13.6 eV)．

人教版物理选修3-5课件第十八章原子结构 1电子的发现

液滴编号 1 2 3 4 …
电荷量/C 6.41×10－19 9.70×10－19 1.6×10－19 4.82×10－19
…
解析：表格中的数据与电子电量的比值关系为： qe1＝61.4.61××1100－－1199＝4，
qe2＝91.7.60××1100－－1199＝6， qe3＝11..66××1100－－1199＝1， qe4＝41.8.62××1100－－1199＝3.
(1)调节两金属板间的电势差 U，当 U＝U0 时，使得某个质量为 m1 的油滴恰好做匀速运动．该油滴所带电荷量 q 为多少？
(2)若油滴进入电场时的速度可以忽略，当两金属板间的电势差 U＝U1 时，观察到某个质量为 m2 的油滴进入电场后做匀加速运动，经过时间 t 运动到下极板，求此油滴所带电荷量 Q.
得出结论：电荷是量子化的，电荷的电荷量都是元电荷 e 的整数倍．
答案：电荷是量子化的，电荷的电荷量都是元电荷的整数倍
【学习力-学习方法】
优秀同龄人的陪伴让你的青春少走弯路
小案例—哪个是你
忙忙叨叨，起早贪黑，上课认真，笔记认真，小A 就是成绩不咋地……
好像天天在玩，上课没事儿还调皮气老师，笔记有时让人看不懂，但一考试就挺好…… 小B
第十八章原子结构
1 电子的发现
学习目标
1.知道电子是怎样发现的及其对人类探索原子结构的重大意义. 2.了解汤姆孙发现电子的研究方法，知道电子的电荷量和质量. 3.能运用所学知识解决电子在电场和磁场中的运动问题.
重点难点重点 1.电子的发现
过程及其意义. 2.电荷的量子化. 难点
C．保持步骤 B 中的电压 U 不变，对 M1、M2 区域加一个大小、方向合适的磁场 B，使荧屏正中心处重现亮点，试问外加磁场的方向如何？

高中物理第十八章(原子结构)教案设计与知识点解析

高中物理第十八章（原子结构）教案设计与知识点解析18.1 电子的发现三维教学目标1、知识与技能（1）了解阴极射线及电子发现的过程；（2）知道汤姆孙研究阴极射线发现电子的实验及理论推导。

2、过程与方法：培养学生对问题的分析和解决能力，初步了解原子不是最小不可分割的粒子。

3、情感、态度与价值观：理解人类对原子的认识和研究经历了一个十分漫长的过程，这一过程也是辩证发展的过程，根据事实建立学说，发展学说，或是决定学说的取舍，发现新的事实，再建立新的学说。

人类就是这样通过光的行为，经过分析和研究，逐渐认识原子的。

教学重点：阴极射线的研究。

教学难点：汤姆孙发现电子的理论推导。

教学方法：实验演示和启发式综合教学法。

教学用具：投影片，多媒体辅助教学设备。

教学过程：第一节电子的发现（一）引入新课很早以来，人们一直认为构成物质的最小粒子是原子，原子是一种不可再分割的粒子。

这种认识一直统治了人类思想近两千年。

直到19世纪末，科学家对实验中的阴极射线深入研究时，发现了电子，使人类对微观世界有了新的认识。

电子的发现是19世纪末、20世纪初物理学三大发现之一。

（二）进行新课1、阴极射线气体分子在高压电场下可以发生电离，使本来不带电的空气分子变成具有等量正、负电荷的带电粒子，使不导电的空气变成导体。

问题：是什么原因让空气分子变成带电粒子的？带电粒子从何而来的？史料：科学家在研究气体导电时发现了辉光放电现象。

1858年德国物理学家普吕克尔较早发现了气体导电时的辉光放电现象。

德国物理学家戈德斯坦研究辉光放电现象时认为这是从阴极发出的某种射线引起的。

所以他把这种未知射线称之为阴极射线。

对于阴极射线的本质，有大量的科学家作出大量的科学研究，主要形成了两种观点。

（1）电磁波说：代表人物，赫兹。

认为这种射线的本质是一种电磁波的传播过程。

（2）粒子说：代表人物，汤姆孙。

认为这种射线的本质是一种高速粒子流。

思考：你能否设计一个实验来进行阴极射线的研究，能通过实验现象来说明这种射线是一种电磁波还是一种高速粒子流。

高中物理第18章原子结构课件新人教版选修3_5

知识导航
• 本章内容以人们认识微观世界的过程为线索，介绍了历史上著名的实验及根据实验得出的关于电子的发现、原子结构、原子光谱和激光的产生的基础知识。
• 本章内容可分为二个单元：第一单元(第1～2节)主要介绍了电子及原子结构的发现、发展过程。第二单元(第3～4节)主要讲了氢原子光谱的实验规律及玻尔理论。
③ 根据老师的提示抓住老师的思路。老师在教学中经常有一些提示用语，如“请注意”、“我再重复一遍”、“这个问题的关键是····”等等，这些用语往往体现了老师的思路。来自：学习方法网
④ 紧跟老师的推导过程抓住老师的思路。老师在课堂上讲解某一结论时，一般有一个推导过程，如数学问题的来龙去脉、物理概念的抽象归纳、语文课的分析等。感悟和理解推导过程是一个投入思维、感悟方法的过程，这有助于理解记忆结论，也有助于提高分析问题和运用知识的能力。
2019/7/12
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成才之路 ·物理
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路漫漫其修远兮吾将上下而求索
第十八章原子结构
1 情景切入 2 知识导航 3 学法指导
情景切入
世界是物质的。物质是绚丽多彩的：火红的太阳，蔚蓝的大海。还有一些物质是肉眼无法感知到的。物质是有结构的，组成物质的原子可以再分吗？它有什么样的结构呢？道尔顿、汤姆孙、卢瑟福、玻尔等物理学家心目中的原子是什么样的呢？学了本章内容，你就能回答以上问题了。
⑤ 搁置问题抓住老师的思路。碰到自己还没有完全理解老师所讲内容的时候，最好是做个记号，姑且先把这个问题放在一边，继续听老师讲后面的内容，以免顾此失彼。来自：学习方法网
⑥ 利用笔记抓住老师的思路。记笔记不仅有利于理解和记忆，而且有利于抓住老师的思路。

人教版高二物理选修3-5 第十八章原子结构基础知识梳理

第十八章原子结构18.1 电子的发现一、阴极射线1.辉光放电现象(1)放电管中若有稀薄气体,在放电管两极加上高电压可看到辉光放电现象。

但若管内气体非常稀薄即接近真空时,不能使气体电离发光,辉光放电现象消失。

(2)辉光放电的应用:如利用其发光效应制成的霓虹灯、日光灯,以及利用其正常辉光放电的电压稳定效应制成的氖稳压管。

2.阴极射线的产生在研究0.1Pa气压以下的气体导电的玻璃管内有阴、阳两极,当两极间加一定电压时,阴极便发出一种射线,这种射线能使玻璃管壁发出荧光,称为阴极射线。

在稀薄气体的辉光放电实验中,若不断地抽出管中的气体,当管中的气压降到0.1Pa的时候,管内已接近真空,不能使气体电离发光,这时对着阴极的玻璃管壁却发出荧光,如果在管中放一个十字形金属片,荧光中会出现十字形阴影,如图所示：3.阴极射线的特点(1)在真空中沿直线传播;(2)碰到荧光物质能使其发光;(3)本质上是高速电子流。

二、电子的发现1.汤姆孙对阴极射线的研究从1890年起英国物理学家汤姆孙开始了对阴极射线的一系列实验研究。

为了研究阴极射线的带电性质,他设计了如图所示的装置,从阴极K发出的带电粒子通过阳极A和小孔O形成一束细射线，它穿过两片平行的金属板P、P’,到达右端带有标尺的荧光屏上.通过射线产生的荧光位置断定,它的本质是带负电粒子流。

2.发现电子的意义以前人们认为物质由分子组成,分子由原子组成,原子是不可再分的最小微粒,现在人们发现了各种物质里都有电子,而且电子的质量比最轻的氢原子质量小得多,这说明电子是原子的组成部分.电子是带负电的,而原子是电中性的,可见原子内还有带正电的物质,这些带正电的物质和带负电的电子是如何构成原子的呢?电子的发现大大激发了人们研究原子内部结构的热情,拉开了人们研究原子结构的序幕。

三、密立根“油滴实验”1.密立根实验的原理(1)如图所示,两块平行放置的水平金属板A、B与电源相连接,使A板带正电,B板带负电.从喷雾器嘴喷出的小油滴经上面的金属板中间的小孔,落到两板之间的匀强电场E中。

人教版高中物理选修3-5第18章《原子结构》知识点总结

第十八章：原子结构一、研究进程汤姆孙（糟糕模型）→卢瑟福由α粒子散射实验（核式结构模型）→波尔量子化模型 →现代原子模型（电子云模型）二、α 粒子散射实验a 、实验装置的组成：放射源、金箔、荧光屏b 、实验的结果：绝大多数α 粒子基本上仍沿原来的方向前进，少数 α 粒子(约占八千分之一)发生了大角度偏转，甚至超过了90o 。

C 、卢瑟福核式结构模型内容：①在原子的中心有一个很小的原子核，②原子的全部正电荷和几乎全部质量集中在原子核里，③带负电的电子在核外空间里旋转。

原子直径的数量级为m 1010-，而原子核直径的数量级约为m 1015-。

c 、卢瑟福对实验结果的解释电子对α粒子的作用忽略不计。

因为原子核很小，大部分α粒子穿过原子时离原子核很远，受到较小的库仑斥力，运动几乎不改变方向。

极少数α粒子穿过原子时离原子核很近，因此受到很强的库仑斥力，发生大角度散射。

d 、核式结构的不足认为原子寿命的极短；认为原子发射的光谱应该是连续的。

三、氢原子光谱1、公式：)11(122n m R -=λ m=1、2、3……，对于每个m ，n=m+1,m+2,m+3…… m=2时，对应巴尔末系，其中有四条可见光，一条红色光、一条是蓝靛光、另外两条是紫光。

2、线状光谱：原子光谱（明线光谱）是线状光谱，比如霓虹灯发光。

3、吸收光谱（主要研究太阳光谱）：吸收光谱是连续光谱背景上出现不连续的暗线。

吸收谱既不是线状谱又不是带状光谱（连续光谱）4、实验表明：每种原子都有自己的特征谱线。

（明线光谱中的亮线与吸收光谱中的暗线相对应，只是通常在吸收光谱中的暗线比明线光谱中的两线要少一些）5、光谱分析原理：根据光谱来鉴别物质和确定它的化学组成。

6、连续光谱（带状光谱）：炽热的固体、液体或高压气体的光谱是连续光谱。

三、波尔模型1、电子轨道量子化r=n 2r 1 ， r 1=0.053nm ——针对原子的核式结构模型提出。

电子绕核旋转可能的轨道是分立的。

高中物理第十八章原子结构第4节玻尔的原子模型讲义(含解析)新人教版选修3-5-新人教版高二选

第4节玻尔的原子模型1.丹麦物理学家玻尔提出玻尔原子理论的基本假设。

(1)定态假设：原子只能处于一系列不连续的能量状态之中，这些状态中能量是稳定的。

(2)跃迁假设：原子从一个定态跃迁到另一个定态，辐射或吸收一定频率的光子。

hν＝Em－En。

(3)轨道假设：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。

2．氢原子的轨道半径rn＝n2r1，n＝1,2,3，…氢原子的能量：En＝1n2E1，n＝1,2,3，…一、玻尔原子理论的基本假设1．玻尔原子模型(1)原子中的电子在库仑力的作用下，绕原子核做圆周运动。

(2)电子绕核运动的轨道是量子化的。

(3)电子在这些轨道上绕核的转动是稳定的，且不产生电磁辐射。

2．定态(1)当电子在不同轨道上运动时，原子处于不同的状态，原子在不同的状态中具有不同的能量，即原子的能量是量子化的，这些量子化的能量值叫作能级。

(2)原子中这些具有确定能量的稳定状态，称为定态。

能量最低的状态叫作基态，其他的状态叫作激发态。

3．跃迁(1)当电子从能量较高的定态轨道(其能量记为E m)跃迁到能量较低的定态轨道(能量记为E n，m>n)时，会放出能量为hν的光子，这个光子的能量由前、后两个能级的能量差决定，即hν＝E m－E n，该式被称为频率条件，又称辐射条件。

(2)反之，当电子吸收光子时会从较低的能量态跃迁到较高的能量态，吸收的光子的能量同样由频率条件决定。

二、玻尔理论对氢光谱的解释1．解释巴耳末公式(1)按照玻尔理论，从高能级跃迁到低能级时辐射的光子的能量为hν＝E m－E n。

(2)巴耳末公式中的正整数n和2正好代表能级跃迁之前和之后所处的定态轨道的量子数n和2。

并且理论上的计算和实验测量的里德伯常量符合得很好。

2．解释氢原子光谱的不连续性原子从较高能级向低能级跃迁时放出光子的能量等于前后两个能级差，由于原子的能级是分立的，所以放出的光子的能量也是分立的，因此原子的发射光谱只有一些分立的亮线。

原子光谱

第十八章原子结构
除巴耳末系外，在红外和紫外光区的其他谱线也都满足与巴
耳末公式类似的关系式，即λ1 ＝R(a12－n12)，其中 a 分别为 1，3，
4…对应不同的线系，由此可知氢原子光谱是由一系列线系组成的不连续的线状谱。
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第十八章原子结构
变式训练 2 巴耳末通过对氢光谱的研究总结出巴耳末公式
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第十八章原子结构
4．光谱分析 (1)优点：灵敏度高，分析物质的最低量达10－10 g。 (2)应用：①应用光谱分析发现新元素；②鉴别物体的物质成分；研究太阳光谱时发现了太阳中存在钠、镁、铜、锌、镍等金属元素；③应用光谱分析鉴定食品优劣。
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第十八章原子结构
A．日光灯产生的光谱是连续光谱 B．太阳光谱中的暗线说明太阳上缺少与这些暗线相应的元素 C．我们能通过光谱分析鉴别月球的物质成分 D．连续光谱是不能用来做光谱分析的
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第十八章原子结构
【解析】日光灯是低压水银蒸汽导电发光，产生线状谱，故 A错。太阳光谱中的暗线是太阳发出的连续光谱经过太阳大气层时被太阳大气层中的某些元素的原子吸收，正是太阳中存在的某种元素发出的光谱被太阳大气层中存在的对应元素吸收，故B不正确。月球本身不会发光，不能通过光谱分析鉴别月球的物质成分，C是错误的。光谱分析只能用线状谱和吸收光谱，连续光谱不能用来做光谱分析，故D正确。
【例1】关于太阳光谱，下列说法正确的是( ) A．太阳光谱是吸收光谱 B．太阳光谱中的暗线，是太阳光经过太阳大气层时某些特定频率的光被吸收后而产生的 C．根据太阳光谱中的暗线，可以分析太阳的物质组成 D．根据太阳光谱中的暗线，可以分析地球大气层中含有哪些元素

高中物理第18章原子结构课件新人教版选修3-5

本章的重点是原子的核式结构及氢原子的能级跃迁。本章的难点是人类研究微观世界的方法、原子的能级跃迁。
学法指导
1.学习本章时要注意沿着历史的足迹，了解和认识人类发现电子、原子结构探索的过程，体会科学家研究问题的方法精髓：大胆猜想，设计实验检验的科学思维方法，了解原子结构理论在现代科学技术中的应用。
2．要理解 α 粒子散射实验，对 α 粒子散射实验的实验装置、怎样观察实验现象都要十分清楚。可采用逆向思维，结合原子的核式结构模型来加深理解实验中绝大多数 α 粒子不发生偏转，少数 α 粒子发生较大角度偏转，极少数 α 粒子偏转角度超过 90子模型是两个重要的原子模型，知道它们的相同点在于带正电的核处在圆心上，电子绕核做经典的圆周运动。不同点是玻尔引入了量子化，认为电子的轨道半径和能量值是不连续的。
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第十八章原子结构
1 情景切入 2 知识导航 3 学法指导
情景切入
世界是物质的。物质是绚丽多彩的：火红的太阳，蔚蓝的大海。还有一些物质是肉眼无法感知到的。物质是有结构的，组成物质的原子可以再分吗？它有什么样的结构呢？道尔顿、汤姆孙、卢瑟福、玻尔等物理学家心目中的原子是什么样的呢？学了本章内容，你就能回答以上问题了。
知识导航
本章内容以人们认识微观世界的过程为线索，介绍了历史上著名的实验及根据实验得出的关于电子的发现、原子结构、原子光谱和激光的产生的基础知识。
本章内容可分为二个单元：第一单元(第1～2节)主要介绍了电子及原子结构的发现、发展过程。第二单元(第3～4节)主要讲了氢原子光谱的实验规律及玻尔理论。
4．结合能级图深刻理解氢原子能级跃迁问题，知道原子跃迁的条件是光子能量符合两个轨道之间的能量差。知道电离是一种特殊的跃迁。会结合能级图计算氢原子跃迁时释放或吸收光子的频率。

高中物理第十八章原子结构本章整合课件新人教选修

答案:能 1.4 eV
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
的能量大于或等于两能级的能量差(E=Em-En),均可使原子发生能级跃迁。
专题一
专题二
专题三
【例题3】(多选)如图所示,A、B、C分别表示三种不同能级跃迁时放出的光子。由图可以判定( )
A.用波长为600 nm的X射线照射,可以使稳定的氢原子电离 B.用能量是10.2 eV的光子可以激发处于基态的氢原子 C.用能量是2.5 eV的光子入射,可以使基态的氢原子激发 D.用能量是11.0 eV的外来电子,可以使处于基态的氢原子激发
所示
专题一
专题二
专题三
(3)由 E3 向 E1 跃迁时发出的光子频率最大,波长最短。 hν=E3-E1,又知 ν=��,则有
λ=��3ℎ-��1
=
6.63×10-34×3×108 [-1.51-(-13.6)]×1.6×10-19
m≈1.03×10-7 m。
答案:BC
专题一
专题二
专题三
对玻尔原子模型及原子能级跃迁的理解
1.玻尔原子模型 (1)原子只能处于一系列能量不连续的状态中,具有确定能量的稳定状态叫做定态,能量最低的状态叫基态,其他的状态叫作激发态。 (2)频率条件当电子从能量较高的定态轨道(Em)跃迁到能量较低的定态轨道 (En)时会放出能量为hν的光子,则:hν=Em-En。反之,当电子吸收光子时会从较低的能量态跃迁到较高的能量态,吸收的光子能量同样由频率条件决定。
(3)原子的不同能量状态对应电子的不同运行轨道。
专题一
专题二
专题三
2.氢原子能级跃迁
(1)氢原子的能级原子各能级的关系为: En=��21 (n为量子数,n=1,2,3,…) 对于氢原子而言,基态能级:E1=-13.6 eV。