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
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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(diǎn); (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(dú)立自主、勇于創(chuàng)新的精神。 【教學(xué)重點(diǎn)】 (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(diǎn)】 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。 【教學(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(jìn)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,ν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(yùn)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(yùn)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(yùn)動時氫原子的能量。 由此可見,電子圍繞原子核運(yùn)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(yùn)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(diǎn)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(yùn)動,這一定態(tài)叫做基態(tài)。電子在軌道上運(yùn)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(diǎn)及產(chǎn)生的原因 1、 原子光譜的產(chǎn)生及其特點(diǎn) 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(yùn)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(yùn)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(diǎn)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、3 vt- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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