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1、第一节原子的核式结构 原子核教学目标1通过原子结构理论的发展过程的复习讨论，使学生强化树立辩证唯物主义认识论的观点，培养构建科学思维与研究方法从19世纪末的1897年发现电子后，在大约20年内科学家们提出了原子结构的以下模型：汤姆生的“枣糕结构”、卢瑟福的“核式结构”、玻尔的“能级结构”、量子力学的“电子云结构”学生应搞清这四种原子结构理论的内容并区分开这四种模型，特别是以最简单的氢原子为例，后三种原子结构模型各是如何，不能混淆要使学生了解，每种原子结构理论的提出，都有特定的实验基础和背景，提出后也都有应用上的成功和困难；而理论认识由低级到高级的发展，总是离不开科学实践与科学家们符合实际的大胆
2、猜想与假设，即“实践、认识、再实践、再认识，每一循环的内容，都比较地进到了高一级的程度”2使学生加强理解掌握在卢瑟福核式结构学说基础上的玻尔原子结构理论；能够对氢原子根据能级（轨道）定态跃迁知识解决相关问题应使学生明确，根据玻尔理论所描述的原子结构图景，仍然是卢瑟福所描述的核武结构，不同之处在于：以氢原子为例，它的核外的一个电子并非处在唯一确定轨道，绕核旋转时虽有加速度但不向外辐射电磁波，所以电子不至于因能量减少而落到核上，原子是稳定的；这个电子是处在一系列可能的、不连续的轨道上，即氢原子处在一系列可能的、不连续的能量定态（能级）上，当原子发生能级跃迁即电子轨道跃变时，才辐射或吸收一定频率的光
3、波（光子）这样，就克服了卢瑟福学说的原子不稳定和解释不了氢原子光谱的困难3通过氢原子的电子绕核旋转和能级跃迁与卫星绕地球旋转的类比和分析讨论，提高学生应用力、电、原子知识的综合分析能力，特别是加强从能量转化守恒观点出发分析解决问题的能力教学重点、难点分析卢瑟福的核式结构学说与波尔的原子结构理论，作为重点难点知识，学生在理解掌握上的困难，一是不明确两种原子结构理论的区别与联系；二是对原子的定态和能级跃迁等知识的理解认识不够透彻，以致分析解决相关问题时易混易错氢原子各定态的能量值，是电子绕核运动的动能（Ek）和电势能（ ）的代数和由于取离核无穿远处 =0，则电子在正电荷的电场总能量为负值至于处在基
4、态的氢原子，其能量（E1）、电子轨道半径（r1）之值作为结论给出，不要求推导得出若一群氢原子处于量子数为n的激发态时，可能辐射的光谱线条数（不同波长、频率的光波或不同能量的光子数），可据下式计算：教学过程设计教师活动问：何人何时发现的电子电子的发现对人类认识原子结构有何意义？电子发现后的大约20年内科学家们先后提出了哪几种原子结构模型？学生活动同学们回忆或看书后答出：1897年，英国人汤姆生研究阴极射线时发现了电子电子的发现说明原子是可分的四种原子结构理论模型为：汤姆生提出“枣糕模型”；1911年英国人卢瑟福提出“卢瑟福核结构学说”，1913年丹麦人玻尔提出“玻尔原子理论”；20世纪20年代，
5、海森堡等科学家提出“量子力学的原子理论”问：四种原子结构理论的实验基础、内容、成功之处、困难各如何？同学们看书、议论利用多媒体手段进行如下投影，并简要说明看投影出的结论教师活动引导同学们对一个卫星环绕地球与一个电子环绕氢原子核的卢瑟福结构模型进行类比分析问：什么力提供卫星、电子的向心力？如何表示？学生活动同学参与分析回答：地球引力场中的卫星所受地球的万有引力作为向心力原子核（正电荷）电场中的电子受核的库仑引力作为向心力问：卫星、电子的环绕速度和动能如何表示？（与距离关系）问：若规定距地球和原子核无穷远时，卫星、电子势能为零，地球卫星系统与原子核电子系统的总能量多大？地球的卫星重力势能EP=0动
6、能Ek=0地球系统总能量（机械能）=0电子的电势能 =0动能EK=0原子系统总能量=0问：环行的卫星与电子为什么有能量损失？它们的动能、势能、系统的总能量各如何变化？将有怎样的结果？卫星要克服大气阻力做功，损耗机械能转化为内能E总=Ep+EkEp减少多，Ek增加少，E总减少环绕速度V增大，高度h（r）降低，沿螺旋线最终坠入大气层烧毁或溅落于地球上据经典电磁理论，速度变化的电子要辐射电磁波能量，使它总能量减少E总= +Ek减少多，Ek增加少，E总减少环绕速度V增大，与核距离减小，辐射电磁波（光）的频率逐渐增大，（波长逐减）为生成连续光谱，沿螺旋线最终落于核上问：根据玻尔理论、氢原子的电子为什么最
7、终不落在核上？为什么原子发光生成原子光谱？电子在某一定态轨道上虽有加速度，但不辐射电磁波能量，所以电子不会落到核上，原子是稳定的这是因为宏观的经典电磁理论并不适用于微观电子的运动氢原子定态能量的减少，是由于高能级的激发态向低能级定态或基态跃迁，辐射一定能量光子造成由于各定态有确定能量差，所以能生成有确定光子能量（hv）或确定光波频率（v）、例题（投影）氢原子基态能量E1=-13.6eV，电子绕核运动半径r1=0.5310-10m求氢原子处于n=4激发态时：（1）原子系统具有的能量？（2）电子在轨道上运动的动能？（3）电子具有的电势能？（4）向低能级跃迁辐射的光子频率最多有多少种？其中最低频率为
8、多少（保留两位有效数字）？解：（3）因为E4=Ek4+ 4所以 4=E4-Ek4=-0.85-0.85=-1.7eV（4）最多有六种从n=43；32；21；42；41；31能级差最小的是n=4n=3，所辐射的光子能量为：最低频率：（普朗克恒量h=6.6310-34JS不需记）问：已知氢原子基态能量E1，氢原子在量子数为n的激发态时，电子的动能和电势能各为多少？处于量子数为n激发态的氢原子最多能辐射多少种频率的光谱线？学生讨论后得出：老师酌情回答同学们提问题同步练习一、选择题1在粒子散射实验中，当粒子最接近金原子核时，粒子符合下列哪种情况？ A动能最小B电势能最小C粒子与金原子核组成的系统的能量
9、最小D所受原子核的斥力最大2卢瑟福的原子核式结构学说初步建立了原子结构的正确图景，能解决的问题有 A解释粒子散射现象B用粒子散射数据估算原子核的大小C结合经典电磁理论解释原子的稳定性D结合经典电磁理论解释氢光谱3根据玻尔理论，氢原子的电子由外层轨道跃迁到内层轨道后，则 A原子的能量增加，电子的动能减少B原子的能量增加，电子的动能增加C原子的能量减少，电子的动能减少D原子的能量减少，电子的动能增加4关于玻尔的原子模型，下列说法中正确的有 A它彻底否定了卢瑟福的核式结构学说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5按照玻尔理论、当氢原子中电子由半径为ra
10、的圆轨道跃迁到半径为rb的圆轨道上，若rbra，则在跃迁过程中 A氢原子要吸收一系列频率的光子B氢原子要辐射一系列频率的光子C氢原子要吸收某一频率的光子D氢原子要辐射某一定频率的光子6处于基态的氢原子被一束单色光照射后，共发出三种频率分别为v1、v2、v3的光子，且v1v2v3，则入射光子的能量应为 Ahv1 Bhv2Chv3 Dh（v1+v2+v3）二、非选择题7氢原子的核外电子由基态跃迁到n=2的激发态时，吸收的光子能量为E，若氢原子的核外电子从n=3的能级跃迁到n=2的能级时，释放的光子能量是_8当氢原子在最低的四个能级之间跃迁时，所辐射的光子的最大频率为_，最大波长为_9氢原子从能级A
11、跃迁到能级B时，辐射出波长为1的光子，从能级A跃迁到能级C时，辐射出波长为2的光子若12，则氢原子从能级B跃迁到能级C时，将_光子，光子波长为_10已知氢原子基态电子轨道半径r1=0.5310-10m，基态能量E1=-13.6eV电子的质量m=0.910-30kg求：（1）电子绕核运行的速度和频率（2）若氢原子处于n=2的激发态，电子绕核运行的速度11将氢原子电离，需要从外部给电子以能量，使其从基态或激发态脱离原子核束缚而成为自由电子若要使n=2激发态的氢原子电离，至少用多大频率的电磁波照射该氢原子？参考答案1A D 2A B 3D4B D 5C 6A10（1）2.2106m/s 6.61015Hz（2）1.1106m/s118.211014Hz第7页 共7页
