第4课 玻尔的原子模型（备课堂）-【上好课】2020-2021学年高二物理同步备课系列（人教版选修3-5）

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第4课 玻尔的原子模型
备课堂
教学目标：
（一）知识与技能
1、了解玻尔理论产生的背景；
2、理解和掌握玻尔理论内容、意义；
3、理解定态（基态和激发态）、量子化、能级、跃迁的概念，理解氢原子的能级
图；
4、了解玻尔理论对氢光谱的成功解释；
5、了解玻尔理论的局限性。
（二）过程与方法
通过教师启发、引导，学生讨论、交流，理解玻尔理论。
（三）情感态度与价值观
体会量子理论是好多科学家共同努力的结果
重点：玻尔原子理论的基本假设。
难点：玻尔理论对氢光谱的解释
教学方法：教师启发、引导，学生讨论、交流，讲练法、举例法、阅读法。
教学用具：投影仪、多媒体辅助教学设备。
讲法速递
（一）引入新课：温故：
1．α粒子散射实验的现象是什么？
2．原子核式结构学说的内容是什么？
3．卢瑟福原子核式结构学说与经典电磁理论有什么矛盾？
为了解决上述矛盾，丹麦物理学家玻尔，在 1913 年提出了自己的原子结构假说。
板书：第 4节 玻尔的原子模型
（二）进行新课：
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）跃迁假设：原子从一种定态（设能量为 En）跃迁到另一种定态（设能量为 Em）
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=Em−En
（h为普朗克恒量）
（本假设针对线状谱提出）
（3）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：
rn=n2r1
n=1，2，3……
能 量：
En=1
n2E1
n=1，2，3……
式中 r1、E1、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，rn、En 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。
2．氢原子的能级图
从玻尔的基本假设出发，运用经典电磁学和经典力学的理论，可以计算氢原子中电子
的可能轨道半径和相应的能量。
（1）氢原子的大小：氢原子的电子的各条可能轨道的半径 rn： rn=n2r1，
r1代表第一条（离核最近的一条）可能轨道的半径
r1=0.53×10-10 m
例：n=2， r2=2.12×10-10 m
（2）氢原子的能级：①原子在各个定态时的能量值 En称为原子的能级。它对应电子
在各条可能轨道上运动时的能量 En（包括动能和势能） En=E1/n2 n=1，2，3，······
E1代表电子在第一条可能轨道上运动时的能量
E1=-13.6eV
注意：计算能量时取离核无限远处的电势能为零，电子带负电，在正电荷的场中为负
值，电子的动能为电势能绝对值的一半，总能量为负值。
例：n=2，E2=-3.4eV， n=3，E3=-1.51eV， n=4，E4=-0.85eV，……
氢原子的能级图如图所示。
3．玻尔理论对氢光谱的解释
（1）基态和激发态
基态：在正常状态下，原子处于最低能级，这时电子在离核最近的轨道上运动，这种
定态，叫基态。
激发态：原子处于较高能级时，电子在离核较远的轨道上运动，这种定态，叫激发
态。
（2）原子发光：原子从基态向激发态跃迁的过程是吸收能量的过程。原子从较高的激
发态向较低的激发态或基态跃迁的过程，是辐射能量的过程，这个能量以光子的形式辐射
出去，吸收或辐射的能量恰等于发生跃迁的两能级之差。
说明：氢原子中只有一个核外电子，这个电子在某个时刻只能在某个可能轨道上，或
者说在某个时间内，由某轨道跃迁到另一轨道——可能情况只有一种。可是，通常容器盛
有的氢气，总是千千万万个原子在一起，这些原子核外电子跃迁时，就会有各种情况出现
了。但是这些跃迁不外乎是能级图中表示出来的那些情况。
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