高中物理备课参考 玻尔的原子模型
人教版高中物理选修3-5课件：18.4玻尔的原子模型 (共43张)
（2）能级公式： En=E1/n2,n=1,2,3…. E1=-13.6eV，是电子在第一条轨道上 运动时的能量。 注意：原子的能量为电子的动能和电 势能的总和，为负值。
二、玻尔理论对氢光 谱的能级解释
1．氢光谱的规律 1885年，瑞士的中学物理教师巴耳末 研究了氢光谱在可见光区的四条谱线的波 长之间的关系，得到了一个经验公式： 1/λ=R(1/22-1/n2).n=3,4,5,6,….(其中里 德伯常数R=1.097×107m-1)
3、能级 在玻尔模型中，原子的可能形态是不连续 的，因此各状态对应的能量也是不连续的。 这些能量值叫做能级。 能量最低的状态叫做基态，其他状态叫做 激发态。 原子处于基态时最稳定，处于较高能级时 会自发地向较低能级跃迁。
4、有关氢原子中电子运动的两个公式 玻尔在上述假设的基础上，利用经典电磁 理论和牛顿力学，及计算出了氢的电子的各条 可能轨道的半径和电子在各条轨道上运动时的 能量(动能和势能)。 （1）轨道半径公式：rn =n2r1 n=1，2， 3，…r1=0.53×10-10m代表第一条（即离核最近） 可能轨道的半径。n是正整数，叫做量子数。
各种气体原子的能级不同，跃迁时发射 光子的能量各异，因此利用不同气体可以制 成五颜六色的霓虹灯。
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三、玻尔模型的局 限性
1.玻尔原子理论在解释具有两个以上电 子的原子光谱时，理论与实验偏离较大。 2．量子力学基础上的原子理论认为： （1）核外电子没有确定的轨道，玻尔的 电子轨道是电子出现几率最大的地方。
若E1>E2，则hv=E1-E2，它吸收一定频率 的光子; 若E2>E1，则hv=E2-E1，它辐射能量，且 能量以光子的形式辐射出去，即原子发光。 可见：原子的吸能和放能都不是任意的， 而为某两个能级的能量差。所以原子的光谱为 线状谱，且原子线状谱中的亮线和吸收谱中的 暗线一一对应。
高中物理《玻尔的原子模型》优质课教案、教学设计
《玻尔原子模型》教学设计，进行新课 回顾科学家们对原子结构的探索过程汤姆孙发现电子 → 否定原子不可分割 → 建立西瓜模型→ 不能解释 α 粒子散射实验 → 否定原子不可分割 → 建立卢瑟福核式结构模型 → 两个困难 不能解释原子的稳定性和原子光谱的分立特征 → 否定卢瑟福核式结构模型 → 建立新的原子理论玻尔在普朗克的量子化和爱因斯坦的光子说的基础上,提出了自己的原子模型,主要是轨道量子化假说,能量量子化假说,能级跃迁假说.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） 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： r =n 2r n=1，2，3…… n 1能 量 ： E = 1E n=1，2，3…… n n21 式中 r 1、E 1、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，r n 、E n 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）跃迁假设：原子从一种定态（设能量为 E n ）跃迁到另一种 定态（设能量为 E m ）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 ν =E m - E n （h 为普朗克恒量）（本假设针对线状谱提出）3、氢原子的能级图思考老师提出的问题。
在老师的引导思考回答问题。
思考学过的知识。
分组讨论得出通过分析、讨论、归纳，思考学过的知识。
高中物理备课参考 玻尔的原子模型
【小结】正确识记玻尔原子模型的内容是解决本题的关键，应注意电子绕核做圆周运动 时，不向外辐射能量，原子辐射的能量与电子绕核运动无关，只由跃迁前后的两个能级的能 量差决定。
【例 2】 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，原子的能量增大 B. 原子要放出光子，电子的动能减小，原子的电势能减小，原子的能量也减小 C. 原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能减小，原子的能量增大 D. 原子要吸收光子，电子的动能减小，原子的电势能增大，原子的能量增加 【解析】根据玻尔理论，氢原子核外电子在离核越远的轨道上运动时，其能量越大，由
第十八章第 4 节 玻尔的原子模型
要点精讲
1. 轨道量子化：玻尔认为：围绕原子核运动的电子的轨道半径只可能是某些分立的数值， 即电子的轨道是量子化的。
2. 能量的量子化：（1）原子在不同的状态中具有不同的能量，因此，原子的能量是量 子化的。
（2）原子量子化的能量值叫做能级，原子中这些具有确定能量的稳定状态，称为定态。 能量最低的状态叫做基态，其他的状态叫做激发态。
“跃迁”时辐射或是吸收光子的能量由两个定态的能级差决定，而“电离”时如在第 n
E1
E1
到 n=∞所需要的能量，即：0－ n2 =－ n2 （对于氢原子 E1=－13.6eV）
若是“入射的光子” ，光子的能量需等于两个定态的能级差，才能引起原子跃迁；若是“入
射的电子” ，则要求电子的能量大于或等于两个定态的能级差，才能跃迁。
同的轨道对应着不同的状态，在这些状态中，尽管电子做变速运动，却不向外辐射能量，因 此这些状态是稳定的；原子在不同的状态中具有不同的能量，所以原子的能量也是量子化的。
高中物理选修3-5-玻尔的原子模型
玻尔的原子模型知识集结知识元玻尔的原子模型知识讲解玻尔的原子模型1．玻尔原子模型玻尔认为，围绕原子核运动的电子轨道半径只能是某些分立的数值，这种现象叫做轨道量子化；不同的轨道对应着不同的状态，在这些状态中，尽管电子在做变速运动，却不辐射能量，因此这些状态是稳定的；原子在不同的状态中具有不同的能量，所以原子的能量也是量子化的．将以上内容进行归纳，玻尔理论有三个要点：（1）原子只能处于一系列的不连续的能量状态中，在这些状态中原子是稳定的．电子虽然绕核旋转，但并不向外辐射能量，这些状态叫定态．可见，电子如果从一个轨道到另一个轨道，不是以螺旋线的形状改变半径大小的，而是从一个轨道上“跳跃”到另一个轨道上，玻尔将这种现象称为跃迁．2．能级在玻尔模型中，原子的可能状态是不连续的，因此各状态对应的能量也是不连续的．这些能量值叫做能级．各状态的标号1，2，3，……，叫做量子数，通常用n表示．能量最低的状态叫做基态，其他状态叫做激发态，基态和各激发态的能量分别用表示．（1）氢原子的能级．对氢原子而言，核外的一个电子绕核运行时，若半径不同，则对应着的原子能量也不同，若使原子电离，外界必须对原子做功，使电子摆脱它与原子核之间的库仑力的束缚，所以原子电离后的能量比原子其他状态的能量都高．我们把原子电离后的能量记为0，即选取电子离核处于无穷远处时氢原子的能量为零，则其他状态下的能量值就是负的．（2）能级图．氢原子的能级图如图所示．注意：①由能级图可知，由于电子的轨道半径不同，氢原子的能级不连续，这种现象叫能量量子化．②原子的能量包括：原子的原子核与电子所具有的电势能和电子运动的动能．③原子从基态跃迁到激发态时要吸收能量，而从激发态跃迁到基态则以光子的形式向外放出能量．无论是吸收能量还是放出能量，这个能量值不是任意的，而是等于原子发生跃迁的这两个能级问的能量差．Δx=hν，ν为发出光子的频率．④n=1对应于基态，n趋于无穷大，对应于原子的电离．3．光子的发射和吸收（1）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．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．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．（2）光子的发射．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．注意：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≥13.6e V时，则处于基态的氢原子仍能吸收此光子并发生电离．4．氢原子核外电子绕核运动的轨道与其能量对应关系在氢原子中，电子围绕原子核运动，如将电子的运动轨道看做半径为r的圆周，则原子核与电子之间的库仑力为电子做匀速圆周运动所需的向心力，那么由库仑定律和牛顿第二定律，有，①电子的动能为；②电子在半径为r的轨道上所具有的电势能为；③原子的总能量就是电子的动能和电势能的代数和，即．④注意：比较可得：例题精讲玻尔的原子模型例1.如图是氢原子的能级示意图。
高中物理 第2章 原子结构 2.3 玻尔的原子模型教案
第3节玻尔的原子模型●课标要求1．知道玻尔原子理论的基本假设的主要内容．2．了解能级、跃迁、能量量子化以及基态、激发态等概念，并会用hν＝E2－E1进行简单计算．3．能用玻尔原子理论简单解释氢原子模型，可借助课本轨道示意图帮助学生很好的理解电子跃迁时的能态变化及原子发光机理．●教学地位本节内容是本章的重点，也是难点，玻尔理论的内容不易理解．介绍玻尔理论时，可根据卢瑟福原子模型跟经典电磁理论之间的矛盾，说明经典电磁理论不适用于原子结构，直接提出波尔理论的内容．这样讲，虽然理论上不够严谨，但简洁明了，学生容易接受．关于氢原子核外电子跃迁时辐射(或吸收)光子的问题，可根据不同层次的学生，选定难度．如对一般学生只要求计算能量差，层次较高的学生可以计算光子频率、波长等．玻尔理论的一个重要假设是原子能量的量子化，是人们认识原子结构的一个重要里程碑，它进一步说明微观世界中原子范围内的现象要用量子理论才能更好地解决．本节的重点是玻尔原子理论的基本假设，通过教学再次让学生体验科学家所进行的科学探究，领会科学方法和科学精神.●新课导入建议问题导入按照经典电磁理论的说法，只要给原子提供一定的能量，原子就会由低能量状态跃迁到高能量状态．实际上对于某种元素的原子，只有吸收一些特定大小的能量原子才能从低能量状态向高能量状态跃迁，这是为什么呢？本节课的学习便能解决此问题．●教学流程设计课前预习安排：1.看教材2.填写【课前自主导学】同学之间可进行讨论⇒步骤1：导入新课，本节教学地位分析⇒步骤2：老师提问，检查预习效果可多提问几个学生⇒步骤3：师生互动完成“探究1”除例1外可再变换命题角度，补充一个例题以拓展学生思路⇓步骤7：指导学生完成【当堂双基达标】，验证学习情况⇒步骤6：完成“探究3”重在讲解规律方法技巧⇐步骤5：师生互动完成“探究2”方式同完成探究1相同⇐步骤4：让学生完成【迁移应用】，检查完成情况并点评⇓步骤8：先由学生自己总结本节的主要知识，教师点评，安排学生课下完成【课后知能检测】课标解读重点难点1.了解玻尔理论的主要内容．2.掌握氢原子能级及轨道半径的规律. 1.玻尔原子理论的基本假设．(重点)2.玻尔理论对氢原子光谱的解释．(难点)玻尔原子模型(1)玻尔理论的建立背景和观点①经典理论的困难a．电子绕原子核做圆周运动辐射能量，电子绕核运行的轨道半径也要减小，电子应沿螺旋线运动，最终落入原子核，原子寿命很短，但事实并非如此．B．随着电子绕核运转的能量越来越少，转动频率越来越高，辐射的能量(发光)频率应连续，但元素的特征光谱的存在无法解释．②玻尔的观点：玻尔接受普朗克和爱因斯坦的量子化思想，并将原子结构与光谱联系起来．于1913年提出了量子化的原子模型．(2)玻尔理论的内容基本假设内容轨道量子化原子只能处于一系列能量不连续的状态中．在这些状态中，原子是稳定的，电子虽然做加速运动，但并不向外辐射能量，这些状态叫做定态．电子绕原子核做圆周运动，只能处在一些分立的轨道上，在这些轨道上绕核转动而不产生电磁辐射跃迁假说原子从一种定态跃迁到另一定态时，吸收(或辐射)一定频率的光子能量hν，例如，原子从定态E2跃迁到定态E1，辐射的光子能量为E2－E1能量状态量子化原子的不同能量状态对应于电子的不同运行轨道．原子的能量状态是不连续的，电子不能在任意半径的轨道上运行，只有轨道半径r跟电子动量mv的乘积满足m e vr＝nh2π(n＝1,2,3，…) 这些轨道才是可能的．n是正整数，称为量子数2.思考判断(1)玻尔理论全面否定了原子的核式结构模型．(×)(2)玻尔认为原子是稳定的，电子绕核旋转但不向外辐射能量．(√)(3)原子跃迁时吸收或辐射光子的能量必须是两能级之差．(√)3．探究交流请详细阐述原子核式结构模型与经典电磁理论的矛盾．【提示】电子绕核做圆周运动是加速运动，按照经典理论，加速运动的电荷要不断地向周围发射电磁波，电子的能量就要不断减少，最后电子要落到原子核上，这与原子通常是稳定的事实相矛盾.氢原子的能级结构1.(1)能级：按照玻尔的原子理论，原子只能处于一系列不连续的能量状态．在每个状态中，原子的能量值都是确定的，各个确定的能量值叫做能级．(2)氢原子在不同能级上的能量和相应的电子轨道半径为E n＝E1n2(n＝1,2,3，…)；r n＝n2r1(n＝1,2,3，…)，式中E1≈－13.6 eV，r1＝0.53×10－10 m.(3)在正常或稳定状态时，原子尽可能处于最低能级，电子受核的作用力最大而处于离核最近的轨道，这时原子的状态叫做基态． (4)电子吸收能量后，从基态跃迁到较高的能级，这时原子的状态叫做激发态．2．思考判断(1)第m 个定态和第n 个定态的轨道半径r m 和r n 之比为r m ∶r n ＝m 2∶n 2.(√)(2)第m 个定态和第n 个定态的能量E m 和E n 之比为E m ∶E n ＝n 2∶m 2.(√)(3)当氢原子由能量为E 的定态向低能级跃迁时，其发光频率为ν＝E h.(×)3．探究交流玻尔理论是如何解释氢原子光谱特征的？【提示】 当电子从高能级跃迁到低能级时，原子会辐射能量；当电子从低能级跃迁到高能级时，原子要吸收能量．因为电子的能级是不连续的，所以原子在跃迁时吸收或辐射的能量都不是任意的，这个能量等于电子跃迁时始末两个能级间的能量差．能量差值不同，发射的光频率也不同，我们就能观察到不同颜色的光.对玻尔原子模型的理解1．玻尔原子模型的内容是什么？ 2．按玻尔理论，原子所处的能级是连续的吗？3．原子在不同能级间跃迁时一定吸收光子吗？1．轨道量子化轨道半径只能够是一些不连续的、某些分立的数值．模型中保留了卢瑟福的核式结构，但他认为核外电子的轨道是不连续的，它们只能在某些可能的、分立的轨道上运动，而不是像行星或卫星那样，能量大小可以是任意的量值．例如，氢原子的电子最小轨道半径为r 1＝0.053 nm ，其余可能的轨道半径还有0.212 nm 、0.477 nm 、…不可能出现介于这些轨道半径之间的其他值．这样的轨道形式称为轨道量子化．2．能量量子化与轨道量子化对应的能量不连续的现象．电子在可能轨道上运动时，尽管是变速运动，但它并不释放能量，原子是稳定的，这样的状态也称之为定态．由于原子的可能状态(定态)是不连续的，具有的能量也是不连续的．这样的能量形式称为能量量子化．3．跃迁原子从一种定态(设能量为E2)跃迁到另一种定态(设能量为E1)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hν＝E2－E1(或E1－E2)．可见，电子如果从一个轨道到另一个轨道，不是以螺旋线的形式改变半径大小的，而是从一个轨道上“跳跃”到另一个轨道上．玻尔将这种现象叫做电子的跃迁．4．总而言之根据玻尔的原子理论假设，电子只能在某些可能的轨道上运动，电子在这些轨道上运动时不辐射能量，处于定态．只有电子从一条轨道跃迁到另一条轨道上时才辐射能量，辐射的能量是一份一份的，等于这两个定态的能量差．这就是玻尔理论的主要内容．1．处于基态的原子是稳定的，而处于激发态的原子是不稳定的．2原子的能量与电子的轨道半径相对应，轨道半径大，原子的能量大，轨道半径小，原子的能量小．玻尔在他的原子模型中所提出的假设有( )A．原子处于称为定态的能量状态时，虽然电子做加速运动，但并不向外辐射能量B．原子的不同能量状态与电子沿不同的圆轨道绕核运动相对应，而电子的可能轨道的分布是不连续的C．电子从一个轨道跃迁到另一个轨道时，辐射(或吸收)一定频率的光子能量D．电子跃迁时辐射的光子的频率等于电子绕核做圆周运动的频率【解析】由玻尔理论可知原子只能处在一系列不连续的能量状态中，在这些状态中，原子是稳定的，原子从一种定态跃迁到另一定态时，吸收或辐射一定频率的光子能量，原子的不同能量状态对应着电子不同运行轨道，所以A、B、C三项均正确．电子跃迁时辐射的光子频率由能级差决定，与电子绕核运动的频率无关，故D项错误．答案为A、B、C.【答案】ABC1．(2013·西安实验中学检测)关于玻尔的原子模型理论，下列说法正确的是( ) A．原子可以处于连续的能量状态中B．原子的能量状态不可能是连续的C．原子的核外电子在轨道上运动时，要向外辐射能量D.原子的核外电子在轨道上运动时，不向外辐射能量【解析】原子的轨道是量子化的，其能量值也是量子化的；原子在某一状态时，电子的轨道是确定的，能量也是确定的，原子不向外辐射能量．【答案】BD对原子能级跃迁的理解【问题导思】1．原子的跃迁一定是从激发态向基态跃迁吗？2．原子跃迁过程可以吸收或辐射任意能量的光子吗？3．原子的跃迁只能发生在相邻的两个能级之间吗？1．能级跃迁处于激发态的原子是不稳定的，它会自发地向较低能级跃迁，经过一次或几次跃迁到达基态．所以一群氢原子处于量子数为n的激发态时，可能辐射出的光谱线条数为N＝n n－1＝C2n.22．光子的辐射与吸收由于原子的能级是一系列不连续的值，任意两个能级差也是不连续的，故原子辐射或吸收一些特定频率的光子．原子辐射光子后会从较高能级向较低能级跃迁；原子吸收光子后会从较低能级向较高能级跃迁．辐射或吸收光子的能量满足hν＝E m－E n(m＞n)，能级差越大，辐射或吸收光子的频率就越高．3．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，原子向外辐射光子，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，原子吸收光子，原子能量增大．4．原子跃迁时需注意的两个问题(1)注意一群原子和一个原子：氢原子核外只有一个电子，这个电子在某个时刻只能处在某一个可能的轨道上，在某段时间内，由某一轨道跃迁到另一轨道时，可能的情况只有一种，但是如果容器中盛有大量的氢原子，这些原子的核外电子跃迁时就会有各种情况出现．(2)注意直接跃迁与间接跃迁：原子从一种能量状态跃迁到另一种能量状态时，有时可能是直接跃迁，有时可能是间接跃迁．两种情况辐射(或吸收)光子的频率不同．实物粒子和原子碰撞时，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动能大于或等于原子某两定态能量之差，就可使原子受激发而向较高能级跃迁．有一群氢原子处于量子数n＝3的激发态，当它们跃迁时：(1)有可能放出几种能量的光子？(2)在哪两个能级间跃迁时，所发出的光子的波长最长？波长是多少？【审题指导】(1)本题中氢原子在n＝3的定态，原子处于激发态，电子可能从n＝3轨道向低轨道跃迁，向外以光子形式辐射能量，辐射的光子能量E ＝hν，等于两定态能级的能量之差，可放出C 23种频率的光子．(2)由hν＝ΔE 知λ＝hc ΔE ，波长最长的光子对应的ΔE 最小． 【解析】 (1)由n ＝3的激发态向低能级跃迁的路径为n 3→n 2→n 1或n 3→n 1，故能放出三种能量的光子．(2)上述三种跃迁辐射中，由n 3→n 2的跃迁能级差最小，辐射的光子能量最小，波长最长．由氢原子能级图知E 2＝－3.4 eV ，E 3＝－1.51 eV.hν＝E 3－E 2，由ν＝c λ可得λ＝hc E 3－E 2＝6.63×10－34×3×1081.89×1.6×10－19 m ＝6.58×10－7 m. 【答案】 (1)3 (2)n 3→n 2的跃迁 6.58×10－7 m一个氢原子与一群氢原子在能级分析中的差别1．如果是一个氢原子，该氢原子的核外电子在某时刻只能处在某一个可能的轨道上，由这一轨道向另一轨道跃迁时只能有一种光，但可能发出的光条数为(n －1)．2．如果是一群氢原子，该群氢原子的核外电子在某时刻有多种可能轨道，每一个跃迁时只能发出一种光，多种轨道同时存在，发光条数N ＝n n －12.3．若知道每条光线的能量，可根据已知情况判定光线的波长或光线所在的区域．2．氢原子的n ＝1,2,3,4各个能级的能量如图2－3－1所示，一群氢原子由n ＝1的状态激发到n ＝4的状态，在它回到n ＝1的状态过程中( )图2－3－1A ．可能发出的能量不同的光子只有3种B ．可能发出6种不同频率的光子C ．可能发出的光子的最大能量是12.75 eVD ．可能发出的光子的最大能量是0.85 eV【解析】 由n ＝4能级回到n ＝1能级的过程中，可能发出的光子频率数n ＝4×4－12＝6种，发出光子的最大能量为E 4－E 1＝－0.85 eV －(－13.6) eV ＝12.75 eV ，故B 、C 正确．【答案】 BC 综合解题方略——氢原子核外电子的轨道和能量 根据氢原子的玻尔模型，氢原子核外电子在第一轨道和第二轨道运行时( )A ．轨道半径之比为1∶4B ．速度之比为4∶1C ．周期之比为1∶8D ．动能之比为4∶1【审题指导】 氢原子核外电子绕核做匀速圆周运动，库仑力充当向心力，根据圆周运动的知识结合牛顿第二定律求解．【规范解答】 由公式r n ＝n 2r ，所以轨道半径之比为r 1∶r 2＝12∶22＝1∶4，故A 对． 根据库仑定律和牛顿第二定律有：k e 2r 2n ＝m v 2n r n，v n ＝ke 2mr n ，所以速度之比为v 1v 2＝r 2r 1＝2∶1，故B 错．根据库仑定律和牛顿第二定律有： k e 2r 2n ＝m (2πT)2r n ，T ＝4π2mr 3n ke 2，所以周期之比为 T 1T 2＝r 1r 23＝1∶8，故C 对．根据12mv 2n ＝12k e 2r n ，所以动能之比为 E k1E k 2＝r 2r 1＝4∶1，故D 对． 【答案】 ACD在氢原子中，电子围绕原子核运动，如将电子的运动看做轨道半径为r 的圆周运动，则原子核与电子之间的库仑力提供电子做圆周运动所需的向心力，那么由库仑定律和牛顿第二定律，有ke 2r 2＝m e v 2r，则 1．电子运动速度为v ＝k e 2m e r.2．电子的动能为E k ＝12m e v 2＝ke 22r. 3．电子运动周期为T ＝2πr v ＝2πm e r 3ke 2. 【备课资源】(教师用书独具)关于玻尔模型假设的补充教学玻尔作为卢瑟福的学生曾在卢瑟福实验室工作过四个月，并参加了α粒子散射的实验工作，对原子核式结构模型的正确性是坚信不疑的！为此他要设法找到一个根本性的修正办法，即一种新的理论，既能保留卢瑟福的原子核式结构模型，又能导出原子的稳定性并解释线状谱．在玻尔模型提出之前，物理学界的几件大事，对他很有启发．一是1900年德国物理学家普朗克为了解释黑体辐射实验，提出能量量子化概念，他认为物质中的原子和分子可看成某种能吸收和放射电磁辐射的“振子”，这种“振子”的能量不是连续变化的，而只能取一些分立值．二是1905年爱因斯坦为了解释光电效应的实验规律，提出光量子假定，即可将电磁波看做是光子组成的．三是1885年瑞士物理学家巴耳末分析了可见光区的四条谱线，说明了原子光谱波长的分立特性．玻尔仔细地分析和研究了当时已知的大量光谱数据和经验公式，特别是受到了巴耳末公式的启示，很快写出了《原子结构和分子构造》的著名论文．论文把卢瑟福、普朗克、爱因斯坦的思想结合起来，克服了经典物理学解释原子稳定性的困难．玻尔在1922年接受诺贝尔奖所作的演讲中提到1913年他提出的两个假设．1．设想原子系统的可能运动状态中存在着所谓的“稳定态”，在这些状态中，粒子的运动虽然在很大程度上遵守经典物理学规律，但这些状态的独特稳定性不能用经典物理学来解释．原子系统的每个变化只能是从一个稳定态完全跃迁到另一个稳定态．2．与经典电磁理论相反，稳定原子不发生辐射，只有在两个稳定态之间跃迁才产生电磁辐射．辐射的特性由下面的关系来决定：hν＝E m －E n式中h 是普朗克常量，E m 和E n 是原子在两个稳定态，即辐射过程中的始态和末态的能量值．反之，用这种频率的电磁波照射原子时，可引起吸收过程，使原子从后一稳定态跃迁回前一个稳定态．玻尔在这两条假设的基础上，解释了氢原子光谱的规律，并从理论上算出了里德伯常数的值，预言了氢的一些新谱线．玻尔理论的一个最重要的成果还在于建立了经典概念与量子概念之间的对应原理，对量子论和原子物理的发展有重大贡献.1．关于玻尔的原子模型，下述说法中正确的有( )A．它彻底否定了经典的电磁理论B．它发展了卢瑟福的核式结构学说C．它完全抛弃了经典的电磁理论D．它引入了普朗克的量子理论【解析】原子核式结构模型与经典电磁理论的种种矛盾说明，经典电磁理论已不适用于原子系统，玻尔从光谱学成就得到启发，利用普朗克的能量量子化的概念，提出了量子化的原子模型；但在玻尔的原子模型中仍然认为原子中有一很小的原子核，电子在核外绕核做匀速圆周运动，电子受到的库仑力提供向心力，并没有完全抛弃经典的电磁理论．【答案】BD2．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B．原子的能量状态不是连续的C．原子中的核外电子绕核做加速运动一定向外辐射能量D．原子中的电子绕核运转的轨道半径是连续的【解析】玻尔依据经典物理在原子结构问题上遇到了困难，引入量子化观念建立了新的原子模型理论，主要内容为：电子轨道是量子化的，原子的能量是量子化的，处在定态的原子不向外辐射能量，由此可知B正确．【答案】 B3．(2013·福三中检测)根据玻尔的氢原子理论，电子在各条可能轨道上运动的能量是指( )A．电子的动能B．电子的电势能C．电子的动能与电势能之和D．电子的动能、电势能和原子核能量之和【解析】根据玻尔理论，电子绕核做圆周运动时，库仑力提供向心力，故电子的能量是指电子的总能量，包括动能和电势能，故C正确．【答案】 C4．(2013·东北师大附中检测)有一个处于量子数n ＝3的激发态中的氢原子在向低能级跃迁时，最多可能发出的光子个数为( )A ．1B ．2C ．3D ．无法确定【解析】 这里是一个氢原子，一种可能是从n ＝3跃迁到n ＝1，另一种可能是从n ＝3到n ＝2再到n ＝1，这两种可能中只有一种可能发生，故B 正确．【答案】 B5．已知氢原子基态的电子轨道半径为r 1＝0.528×10－10 m ，量子数为n 的能级值为E n ＝－13.6n 2 eV. (1)求电子在基态轨道上运动时的动能．(2)有一群氢原子处于量子数n ＝3的激发态．画出能级图，在图上用箭头标明这些氢原子能发出哪几条光谱线．(3)计算这几条光谱线中波长最短的一条的波长．(其中静电力常量k ＝9.0×109 N·m 2/C 2，电子电量e ＝1.6×10－19 C ，普朗克常量h ＝6.63×10－34 J·s，真空中光速c ＝3.0×108m/s) 【解析】 (1)设电子的质量为m ，电子在基态轨道上的速率为v 1，根据牛顿第二定律和库仑定律有m v 21r 1＝ke 2r 21，所以E k ＝12mv 21＝ke 22r 1＝9.0×109× 1.6×10－1922×0.528×10－10 J＝2.18×10－18 J ＝13.6 eV.(2)当氢原子从量子数n ＝3的能级跃迁到较低能级时，可以得到3条光谱线，如图所示．(3)与波长最短的一条光谱线对应的能级差为E 3－E 1.λ＝hc E 3－E 1＝ 6.63×10－34×3×108[－1.5－－13.6]×1.6×10－19m ＝1.03×10－7 m.【答案】 (1)13.6 eV(2)见解析(3)1.03×10－7 m。
高中物理 18.4 玻尔的原子模型同步备课课件 新人教版选修35
教
课
学
堂
教 法 分 析
4 玻尔的原子模型
互 动
探
教师用书独具演示
究
教
当
学 方
●课标要求
堂 双
案
基
设 计
1．了解玻尔理论的主要内容．
达 标
2．知道能级、能量量子化及基态、激发态的概念．
课
前
课
自
时
主
作
导
业
学
菜单
新课标 ·物理 选修3-5
教
课
学 教
●课标解读
堂 互
法
分 析
1．知道玻尔原子理论基本假设的主要内容．
动 探 究
2．知道能级、能量量子化以及基态、激发态等概念．
教
3．能用玻尔原子理论简单解释氢原子模型．
当
学
堂
方 案
4．了解玻尔模型的不足之处及其原因．
双 基
设
达
计
●教学地位
标
本节知识是近几年高考命题的重点和热点，题型一般为
课
前 自
选择题，难度中等.
课 时
主
作
导
业
学
菜单
新课标 ·物理 选修3-5
教
课
学
当 堂 双 基 达 标
及其原因.
课
前
课
自
时
主
作
导
业
学
菜单
新课标 ·物理 选修3-5
教
课
学
堂
教
互
法
动
分 析
玻尔原子理论的基本假设
探 究
1.基本知识
教 学
高中物理课件-18.4玻尔的原子模型(精华版)
反之，由低到高能级吸收能量。
n
En
针对原子光谱是线状谱提出
原子在始、末
５ ４ ３
E∞
Ｅ５ Ｅ４ Ｅ３
两个能级Em和En
（ Em>En ）间跃 迁时发射（或吸
２
Ｅ２
收）光子的频率
可以由前后能级
的能量差决定：
１
Ｅ１
hn Em En
光子的发射和吸收
基 态
辐射光子
跃迁
吸收光子
激 发 态
AC
A、被氢原子吸收的光子的能量为h γ 1
B、被氢原子吸收的光子的能量为h γ 2
C、 γ 1= γ 2+ γ 3
D、被氢原子吸收的光子的能量为 h γ 1+ h γ 2+ h
γ3
例题5 在气体放电管中，用携带着能量 12.2eV的电子去轰击氢原子，试确定此时的氢 可能辐射的谱线的波长
例题6：有1200个都处于n=4能级的氢原子，最
A. E h
B.
Eh
C. E h c
c
c
D. E h c
例题3：欲使处于基态的氢原子被激发，下列 可行的措施是（ ACD ）
A.用10.２eV的光子照射 B.用11eV的光子照射 C.用14eV的光子照射 D.用11eV的电子碰撞
例4、如图所示为氢原子的能级图，若用能量
为12.75eV的光子去照射大量处于基态的氢原
2.左端数字1,2,3…为量子数；右边数字-13.6，3.4，表示该定态的能级（能量值）。
3.虚线代表无穷远处（既原子核对电子无影响， 两者库仑力为零），规定此处为零电势能点，且 原子的总能量为零。
4电. 势各能定E态p的的代能数量和值，：因为为电在子选绕无核穷运远动处的电动势能能Ek为和 零的情况下，各定态的电势能均为负值，且其大 小总大于同一定态的动能值，所以各定态能量值 均为负值.
高二物理选修3-5：18.4玻尔的原子模型
答案：C
例题4、已知金属钾的逸出功为 2.22 eV，氢原 子的能级如图 所示，一群处在 n＝3 能级的氢 原子向低能级跃迁时，能够从金属钾的表面打
出光电子的光波共有( ） C
A．一种 B．两种 C．三种 D．四种
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 的低定态轨道（能量记为Ｅn，m>n）时，
会放出光子（h是普朗克常量），
这个光子的能量由前后两个能
En
n
级的能量差决定，即hν＝ ,
Em
称为Ｅ频m-率Ｅ条n 件，又称辐射条件
当电子从能量较 低的定态轨道（其能量记为Ｅm）跃迁 到能量较 的高定态轨道（能量记为Ｅn，m<n）时，
Hγ
Hβ
Hα
n=1 n=2 n=3 n=4
n=5 n=6
三、 玻尔理论的成就和局限性
1.玻尔理论的成就：将量子观念引入了原子领域， 提出了定态和跃迁的概念，解释了氢原子光谱的实验 规律．
2.玻尔理论的局限性：无法解释稍微复杂的原子的 光谱现象，它的不足之处在于保留了经典粒子的观念， 把电子的运动仍然看做经典力学描述下的轨道运动．
v
m
r
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
基态：能量最 低 的状态（离核最 近 ）
激发态：其他的状态பைடு நூலகம்
５ ４
３
ＥＥＥ３４５
激发态
3
2v
1
m
量
２
Ｅ２
r
子
数
１
Ｅ１ ——基态
能级图
轨道图
光子的发射和吸收
基
吸收光子
人教版高中物理教案-玻尔的原子模型
第十八章原子結構新課標要求1．內容標準（1）瞭解人類探索原子結構的歷史以及有關經典實驗。
例1 用錄影片或電腦類比，演示α粒子散射實驗。
（2）通過對氫原子光譜的分析，瞭解原子的能級結構。
例2 瞭解光譜分析在科學技術中的應用。
2．活動建議觀看有關原子結構的科普影片。
新課程學習18．4 玻爾的原子模型★新課標要求（一）知識與技能1．瞭解玻爾原子理論的主要內容。
2．瞭解能級、能量量子化以及基態、激發態的概念。
（二）過程與方法通過玻爾理論的學習，進一步瞭解氫光譜的產生。
（三）情感、態度與價值觀培養我們對科學的探究精神，養成獨立自主、勇於創新的精神。
★教學重點玻爾原子理論的基本假設。
★教學難點玻爾理論對氫光譜的解釋。
★教學方法教師啟發、引導，學生討論、交流。
★教學用具：投影片，多媒體輔助教學設備★課時安排1 課時★教學過程（一）引入新課複習提問：1．α粒子散射實驗的現象是什麼？2．原子核式結構學說的內容是什麼？3．盧瑟福原子核式結構學說與經典電磁理論的矛盾教師：為了解決上述矛盾，丹麥物理學家玻爾，在1913年提出了自己的原子結構假說。
（二）進行新課1．玻爾的原子理論（1）能級（定態）假設：原子只能處於一系列不連續的能量狀態中，在這些狀態中原子是穩定的，電子雖然繞核運動，但並不向外輻射能量。
這些狀態叫定態。
（本假設是針對原子穩定性提出的）（2）躍遷假設：原子從一種定態（設能量為E n ）躍遷到另一種定態（設能量為E m ）時，它輻射（或吸收）一定頻率的光子，光子的能量由這兩種定態的能量差決定，即 n m E E h -=ν（h 為普朗克恒量）（本假設針對線狀譜提出）（3）軌道量子化假設：原子的不同能量狀態跟電子沿不同的圓形軌道繞核運動相對應。
原子的定態是不連續的，因此電子的可能軌道的分佈也是不連續的。
（針對原子核式模型提出，是能級假設的補充）2.玻爾根據經典電磁理論和牛頓力學計算出氫原子的電子的各條可能軌道半徑和電子在各條軌道上運動時的能量（包括動能和勢能）公式：軌道半徑：12r n r n = n=1，2，3……能 量： 121E n E n = n=1，2，3……式中r 1、E 1、分別代表第一條（即離核最近的）可能軌道的半徑和電子在這條軌道上運動時的能量，r n 、E n 分別代表第n 條可能軌道的半徑和電子在第n 條軌道上運動時的能量，n 是正整數，叫量子數。
玻尔的原子模型教案
第4节 玻尔的原子模型教学内容高二物理选修3-5第十八章第四节《玻尔的原子模型》三维目标1．知识与技能（1）了解玻尔原子结构假说的主要内容。
知道轨道量子化、能级、能量量子化以及基态、激发态的概念；知道原子跃迁的频率条件。
（2）了解玻尔理论对氢光谱的解释。
（3）了解玻尔模型的局限性。
2．过程与方法学生通过对玻尔理论的学习，探索经典物理学无法解释的两个问题的答案。
3．情感、态度与价值观培养学生对科学的探究精神，让学生养成敢于提出问题，勇于探索答案的科学习惯。
教学重点玻尔的原子结构假说的两个内容：（1）轨道量子化与定态；（2）频率条件。
教学难点1．原子的能量包括哪些；原子能量、动能、势能的变化。
2．玻尔理论对氢光谱的解释。
教学方法教师引导、讲解，学生讨论、交流。
教学过程一、引入汤姆孙发现电子：原子是可分割的―→汤姆孙的“西瓜模型”或“枣糕模型” ―→卢瑟福α粒子散射实验：否定了汤姆孙的原子模型―→提出原子核式结构模型―→经典物理学无法解释：① 原子的稳定结构；② 原子光谱的分立特征。
二、玻尔原子结构假说的内容1．轨道量子化与定态（1）电子的轨道是量子化的，必须满足：12r n r n （n=1，2，3……）电子在这些轨道上绕核转动是稳定的，不产生电磁辐射，所以原子是稳定的。
电子的轨道半径只可能取某些分立的数值。
如氢原子：r 1=0.053nm ，r 2=0.212nm ，r 3=0.477nm ……轨道半径不可能介于这些数值中间的某个值。
请举例说明物体的位置可以是不连续的？①人在楼梯走动时脚停留的位置；②棋盘上棋子的摆放位置。
电子绕核运动轨道与卫星的运动轨道是不一样的。
卫星绕地球转动的轨道半径可按需要去任意值，轨道半径是连续的。
（2）定态在不同轨道上运动，原子的状态是不同的，原子有不同的能量。
轨道是量子化的，原子的能量也是量子化的，满足：121E n E n =（n=1，2，3……） 问题：原子的能量包括哪些？ ① 电子绕核运动的动能；r v m r e k 222=mrke v 2= ② 电子——原子核这个系统具有的势能。
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第十八章第4节玻尔的原子模型
1. 轨道量子化：玻尔认为：围绕原子核运动的电子的轨道半径只可能是某些分立的数值，即电子的轨道是量子化的。
2. 能量的量子化：（1）原子在不同的状态中具有不同的能量，因此，原子的能量是量子化的。
（2）原子量子化的能量值叫做能级，原子中这些具有确定能量的稳定状态，称为定态。
能量最低的状态叫做基态，其他的状态叫做激发态。
3. 频率条件：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hv的光子（h为普朗克常量），这个光子的能量由前、后两个能级的能量差决定，即：hν＝E m－E n，这个式子被称为频率条件，又称辐射条件。
4. 玻尔理论的局限：
（1）成功之处：玻尔的原子理论第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，成功地解释了氢原子光谱的实验规律。
（2）局限：对于稍微复杂一些的原子如氦原子。
玻尔理论就无法解释它的光谱现象。
（3）原因：玻尔理论的不足之处在于保留了经典粒子的观念，把电子的运动仍然看做经典力学描述下的轨道运动。
5. 轨道量子化与能量量子化
围绕原子核运动的电子轨道半径只能是某些分立的数值，这种现象称为轨道量子化。
不同的轨道对应着不同的状态，在这些状态中，尽管电子做变速运动，却不向外辐射能量，因此这些状态是稳定的；原子在不同的状态中具有不同的能量，所以原子的能量也是量子化的。
6. 氢原子的轨道和能级
原子的可能状态是不连续的，各种状态对应的能量值叫做能级，下图为氢原子的能级图。
能量最低的状态叫基态，其他状态叫激发态。
轨道：基态轨道半径为r1==0.053nm，量子数为n的激发态轨道半径为r n=n2r1。
基态能量为E1=－13.6eV，量子数为n的激发态能级为
1
2 n
E E
n
7. 光子的发射与吸收
原子处于基态时最稳定，处于较高能级时会自发地向较低能级跃迁，经过一次会几次到达基态，跃迁时以光子的形式放出能量；原子在吸收了光子后则从较低能级向较高能级跃迁， 原子在始、末两个能级E m 和E n 间跃迁时发射或吸收的光子的频率由下式决定：
h ν＝E m －E n （m ＞n 时发射光子，m ＜n 时吸收光子）
8. 关于原子跃迁的问题
（1）区别是“一群原子”还是“一个原子”，是“直接跃迁”还是“间接跃迁”，是“跃迁”还是“电离”，是“入射的光子”还是“入射的电子”。
（2）把握各情况所遵循的规律。
如：
“一群原子”在题设条件下各种跃迁的可能性都有；而“一个原子”只能沿题设条件下可能情况的一个途径进行跃迁。
“直接跃迁”只能对应一个能级差，发射一种频率的光子。
“间接跃迁”能对应多个能级差，发射多种频率的光子。
“跃迁”时辐射或是吸收光子的能量由两个定态的能级差决定，而“电离”时如在第n
到n=∞所需要的能量，即：0－=－（对于氢原子E 1=－13.6eV ）
若是“入射的光子”，光子的能量需等于两个定态的能级差，才能引起原子跃迁；若是“入射的电子”，则要求电子的能量大于或等于两个定态的能级差，才能跃迁。
【例 1】 玻尔在他提出的原子模型中所做的假设有（ ）
A. 原子处在具有一定能量的定态中，虽然电子做加速运动，但不向外辐射能量
B. 原子的不同能量状态与电子沿不同的圆轨道绕核运动相对应，而电子的可能轨道的分布是不连续的
C. 电子从—个轨道跃迁到另—个轨道时，辐射（或吸收）一定频率的光子
D. 电子跃迁时辐射的光子的频率等于电子绕核做圆周运动的频率
【解析】A 、B 、C
三项都是玻尔提出来的假设，其核心是原子定态概念的引入与能级跃迁学说的提出，也就是“量子化”概念，原子的不同能量状态与电子绕核运动不同的圆轨相对应，是经典理论与量子化概念的结合
【答案】A 、B 、C
21n E 21
n E
【小结】正确识记玻尔原子模型的内容是解决本题的关键，应注意电子绕核做圆周运动时，不向外辐射能量，原子辐射的能量与电子绕核运动无关，只由跃迁前后的两个能级的能量差决定。
【例2】 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，原子的能量增大
B. 原子要放出光子，电子的动能减小，原子的电势能减小，原子的能量也减小
C. 原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能减小，原子的能量增大
D. 原子要吸收光子，电子的动能减小，原子的电势能增大，原子的能量增加
【解析】根据玻尔理论，氢原子核外电子在离核越远的轨道上运动时，其能量越大，由
能量公式E n =（E 1=－13.6eV ）可知，电子从低轨道（量子数n 小）向高轨道（n 值较大）
跃迁时，要吸收一定的能量的光子。
故选项B 可排除，氢原子核外电子绕核做圆周运动，
其向心力由原子核对电子的库仑引力提供，即 =，电子运动的动能E k =mv 2=。
由此可知：电子离核越远，r 越大时，则电子的动能就越小，故选项A 、C 均可排除。
由于原子核带正电荷，电子带负电荷，事实上异种电荷远离过程中需克服库仑引力做功，即库仑力对电子做负功，则原子系统的电势能将增大，系统的总能量增加，故选项D 正确。
【小结】考查对玻尔理论、库仑定律、圆周运动规律及电场力做功性质的综合运用的能力。
21
n E 22r ke r m v 221
r ke 22。