0高二物理3-5原子结构之谜---3.doc
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原子结构之謎
一.教法建议
【抛砖引玉】
??? 本节双基学习目标
??? 1.了解原子的核式结构
??? 2.了解原子学说的发展历史,认识α粒子散射实验的重大意义
??? 3.了解玻尔理论的三条假设
??? 4.通过公式rn=n2r1,En=。使学生了解原子能极,轨道半径和量子数n的关系。
【指点迷津】
??? 本节重点内容点拨
??? 通过对卢瑟福α粒子散射实验的分析阐述原子的核式结构模型;从原子具有稳定结构的事实出发,建立玻尔的级理论。
二、学海导航
【学法指要】
??? 本节理论原理明晰
??? 关于原子结构的四个学说要从学说提出的实验基础,学说内容,能解释的现象,遇到的障碍四个方面掌握。
??? 1.汤姆生的枣糕原子模型
??? ①实验基础:汤姆生发现电子(发现电子打破了原子不可再分观念,表明电子是原子的组成部分)
??? ②模型内容:原子是一个球体,正电荷均匀分布在整个球内,而电子象枣糕里的枣子镶嵌在原子里面。
??? ③能解释现象:原子光谱(原子受激,电子振动而发光)
??? ④遇到障碍:不能解释α粒子散射实验。
??? 2.户瑟福的核式结构模型
??? ①实验基础:α粒子散射实验。(卢瑟福用α粒子轰击金箔,发现α粒子穿过金箔后,绝大多数仍沿原方向前进;少数发生了较大的偏转,极少数α粒子偏转角超过了90°,甚至被反弹)
??? 实验说明:原子不是实心的,中间存在很大空隙;电子质量远小于α粒子质量,大角度偏转不是电子作用结果;大角度偏转应是α粒子碰到带正电的质量很大的物质,α粒子大角度偏转极少,表明原子的核心很小。
??? ②模型内容:
??? 有三个特点:(1) 核很小,原子直径约10-10米,而核直径只有10-14米。
??????????????? (2)核很重,原子的质量几乎全部集中在核里,原子核集中了全部正电荷。
??????????????? (3)电子绕核作园周运动,库仑力提供向心力。
??? ③能解释现象:α粒子散射实验
??? 由于原子的全部正电荷都集中在核里,当α粒子与核十分接近时会受到很大的库仑力而发生大角度偏转。因原子内部大部分是空的,核又很小,所以α粒子靠近核的机会很少,绝大多数α粒子离核较远,受到的库仑力小,基本按直线前进。极少数α粒子离核较近,发生大角度偏转。
??? 3.玻尔的轨道量子化模型
??? ①a.核式说学与经典电磁理论的矛盾。(1)原子稳定性问题,按经典理论,核外电子绕核旋转应辐射电磁波,其能量要逐渐减少,半径要减少,电子要被库仑力吸收到核上,原子应是不稳定的,事实上原子是稳定的。
??? ②原子光谱问题
??? 经典理论,电子绕核运行频率不断变化,原子辐射电磁波频率等于运行频率,也应是连续变化的,即原子光谱是连续光谱,而实际上原子光谱是频率固定的线状光谱。
??? b.普朗克提出量子论
??? 模型内容:三条假说
??? (1)定态理论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,电子虽做加速运动,并不向外辐射能量。
??? (2)能级跃迁,原子从一种定态(E初)跃迁到另一种定态(E终)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。
??? (3)轨道量子化,原子的不同能量状态跟电了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分布是不连续的。
??? 经计算:
??? 其中r1为第一条轨道的半径,E1为第一条转道(离核最近)的半径的能量。n为量子数
??? ③解释现象:氢原子光谱
??? ④遇到障碍:不能解释所有原子光谱(成功之处在于引入量子论,失败之处在于过多保留了经典理论)
??? 4.量子力学电子方式结构模型。(选学内容)
??? ①理论基础。a.玻尔理论不能解释复杂原子发光。b.量子力学发展
??? ②模型内容:
??? 核外电子在核外的运动没有固定的轨道,它时而在这里出现,时而又在那里出现,在某些地方出现的几率大,在某些地方出的几率小,出现几率大的地方就是玻尔理论中的“轨道”。原子核好象被电子云雾笼罩着。
??? 本节、难点、疑点释疑
??? 1. 原子的能量是指核外电子绕核运动的动能和势能总和,为什么不说成“电子能量”呢?因为势能属于原子核和核外电子所共有。
??? 对氢原子:据库仑力提供向心力。
??? 选无穷远为势能零点,电子在半径为r轨道上运动时的势能:
???
??? 总能:①
??? 2.原子发光(吸收光)
??? 原子从基态(能量最低状态)向激发态跃迁,r增大,电子克服库仑力做功电势能增大,动能减少,由总能表达式①知总能量增加,吸收能量(光子)
??? 原子从激发态向基
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