2019-2020年高中物理 《量子論視野下的原子模型》教案 滬科版選修3-5.doc

2019-2020年高中物理 量子論視野下的原子模型教案 滬科版選修3-5【教學(xué)目標(biāo)】知識與技能（1）了解玻爾原子理論的主要內(nèi)容及特點；（2）了解能級、能量量子化以及基態(tài)、激發(fā)態(tài)的概念（3）了解波爾理論的成功和局限性過程與方法通過玻爾理論和氫光譜的學(xué)習(xí)和理解，了解人類對原子結(jié)構(gòu)認(rèn)識的發(fā)展過程。情感、態(tài)度與價值觀培養(yǎng)我們對科學(xué)的探究精神，養(yǎng)成獨立自主、勇于創(chuàng)新的精神?！窘虒W(xué)重點】（1）玻爾原子理論的基本假設(shè)及相關(guān)概念；（2）玻爾理論對氫光譜的解釋。【教學(xué)難點】玻爾原子理論的基本假設(shè)及相關(guān)概念以及對請光譜的解釋。【教學(xué)方法】讀書自學(xué)、思考討論、啟發(fā)性講授?！窘虒W(xué)過程】從盧瑟福核式結(jié)構(gòu)模型與經(jīng)典電磁理論結(jié)合得到的“原子塌陷”結(jié)論，跟實際上原子的結(jié)構(gòu)卻相當(dāng)穩(wěn)定的事實之間的矛盾，引入人們對原子結(jié)構(gòu)進行新的探索。在這個問題上丹麥物理學(xué)家玻爾提出了新的看法。指導(dǎo)學(xué)生閱讀教材玻爾是怎樣提出新的假設(shè)的，提出了那些主要假設(shè)？n n n n老師對玻爾假設(shè)解讀： 1、玻爾的創(chuàng)造性思維在于把普朗克的量子論到原子系統(tǒng)，提出了新的假設(shè)，建立了新的原子理論。2、主要假設(shè)的內(nèi)容：（1）原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中，在這些狀態(tài)中原子是穩(wěn)定的，這些狀態(tài)叫做定態(tài)。處于定態(tài)的原子不向外輻射能量，只有當(dāng)原子在兩個定態(tài)之間躍遷時才產(chǎn)生電磁輻射。（這條假設(shè)是針對原子穩(wěn)定性提出的，通常稱“定態(tài)和能量量子化假設(shè)”）（2）原子從能量為Em的定態(tài)躍遷到能量為En定態(tài)時，輻射（或吸收）一定頻率的光子，光子的能量由這兩個定態(tài)的能量差決定，即式中h為普朗克恒量，為光子頻率。（這條假設(shè)是針對線狀光譜提出的，通常稱“躍遷假設(shè)”，反映原子能量變化的規(guī)律）玻爾在上述假設(shè)的基礎(chǔ)上，還計算出氫原子的電子可能的軌道半徑（叫做玻爾半徑）與電子在各條軌道上運動時氫原子的能量：式中r1表示第一條（離核最近的）可能軌道的玻爾半徑，E1表示電子在這一條軌道上運動時氫原子的能量；rn、En 分別代表第n條可能軌道的玻爾半徑和電子在這一條軌道上運動時氫原子的能量。由此可見，電子圍繞原子核運動的軌道半徑的取值是不連續(xù)的，只能是一系列分立的值。（3）原子的不同能量狀態(tài)跟電子沿不同的圓形軌道繞核運動相對應(yīng)。原子的定態(tài)是不連續(xù)的，因此電子的可能軌道的分布也是不連續(xù)的。（這是原子能量取值不連續(xù)的必然結(jié)果，通常稱“軌道半徑量子化假設(shè)”）玻爾還具體算出：rn=0.5310-10m，E1= -13.6eV討論與思考=指導(dǎo)學(xué)生思考討論教材關(guān)于“玻爾假設(shè)與經(jīng)典物理學(xué)觀點的不同”的兩個問題。n n n n指導(dǎo)學(xué)生閱讀教材，建立相關(guān)概念：1、 能級：在玻爾模型中，我們把原子在個定態(tài)的能量值叫做原子的能級。2、 基態(tài)和激發(fā)態(tài)：在正常狀態(tài)下，原子處于能量最低的狀態(tài)，這時電子在離核最近的軌道上運動，這一定態(tài)叫做基態(tài)。電子在軌道上運動時的定態(tài)叫做激發(fā)態(tài)。3、 氫原子能級圖：見右圖。上述公式中以及能級圖上的n值稱為量子數(shù)。指導(dǎo)學(xué)生閱讀教材P.57，了解原子光譜的特點及產(chǎn)生的原因1、 原子光譜的產(chǎn)生及其特點2、 玻爾理論很好的解釋了氫光譜案例分析：P.57指導(dǎo)學(xué)生閱讀P.58，并思考：n 在解釋氫光譜上獲得了很大的成功，但在解釋比較復(fù)雜的原子光譜時遇到困難，其計算結(jié)果與實驗事實出入很大。n 后來玻爾和其他物理學(xué)家終于明白了：這個理論的成功之處在于引入了量子觀念，不足之處在于理論沒有徹底擺脫經(jīng)典物理學(xué)的束縛，保留了電子有確定的位置和動量而繞原子核在圓周軌道上運動的概念，并用經(jīng)典力學(xué)原理加以計算。這個模型是“普朗克量子觀念與經(jīng)典力學(xué)的混合模型”。n 后來的量子力學(xué)表明，原子中電子的運動并沒有確定的軌道，而是可以出現(xiàn)在原子內(nèi)的整個核外空間，只是在不同的地方出現(xiàn)的概率不同。 如果用疏密不同的點表示電子在各處出現(xiàn)的概率，畫出圖來就像云霧一樣。人們形象的稱這種圖為電子云。 計算表明：玻爾理論中的電子軌道，恰好是量子力學(xué)中電子出現(xiàn)概率最大的地方。【課堂小結(jié)】1、 玻爾原子模型（他提出的假設(shè)）：（1）原子的定態(tài)和能量量子化（2）原子躍遷假設(shè)（3）原子核外電子的軌道量子化2、 能級與原子光譜（1）能級、基態(tài)、激發(fā)態(tài)（2）原子光譜、氫光譜3、 玻爾理論的成就和局限（1）成功之處：（2）不足之處：【課后作業(yè)布置】思考、討論與練習(xí)：教材家庭作業(yè)與活動1、2、3vt