資源簡介

章末核心素養提升
一、兩個重要的物理思想方法
1.模型法
人們對原子結構的認識經歷了幾個不同的階段，其中有湯姆孫原子模型、盧瑟福原子模型、玻爾原子模型、電子云模型(如圖所示)。
2.假設法
假設法是學習物理規律常用的方法，前邊我們學過的安培分子電流假說，現在大家知道從物質微觀結構來看是正確的，玻爾的原子結構理論是為了解決核式結構模型的困惑而提出的，其基本假設包括軌道定態和頻率條件，玻爾理論的成功在于引入量子化概念，局限性在于保留了軌道的概念，沒有徹底脫離經典物理學框架。
3.盧瑟福原子模型與玻爾原子模型的比較
比較 盧瑟福原子模型 玻爾原子模型
不同點 庫侖力提供向心力，r的取值是連續的 (1)軌道r是分立的、量子化的(2)能量是量子化的
相同點 (1)原子有帶正電的核，原子質量幾乎全部集中在核上(2)帶負電的電子在核外運行
例1 在原子結構的研究方面，科學家們前赴后繼、不斷完善各種理論，以下說法錯誤的是(　　)
A.湯姆孫通過對陰極射線的研究發現了電子，使人們認識到原子本身是有結構的
B.盧瑟福通過對α粒子散射實驗現象的分析，提出了原子的核式結構模型，完全否定了湯姆孫的“葡萄干面包”模型
C.玻爾把微觀世界中物理量取分立值的觀念應用到原子系統，提出了自己的原子結構假說，完全否定了核式結構模型
D.玻爾的原子理論只成功解釋了氫原子光譜的實驗規律，這說明了玻爾的原子模型也是有局限性的
聽課筆記　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
訓練1 下列敘述符合物理學史的是(　　)
A.湯姆孫通過對陰極射線的研究，發現了電子和質子
B.盧瑟福通過研究α粒子的散射實驗，發現了原子核內部有質子和中子
C.普朗克解釋了氫原子光譜形成的原因
D.玻爾提出的玻爾原子模型能夠成功解釋氫原子光譜形成的原因
二、能級躍遷的應用
1.使原子能級躍遷的兩種粒子——光子與實物粒子
(1)原子若是吸收光子的能量而被激發，則光子的能量必須等于兩能級的能量差，否則不被吸收，不存在激發到n能級時能量有余，而激發到n＋1時能量不足，則可激發到n能級的問題。
(2)原子還可吸收外來實物粒子(例如，自由電子)的能量而被激發，由于實物粒子的動能可部分地被原子吸收，所以只要入射粒子的能量大于等于兩能級的能量差值，就可使原子發生能級躍遷。
2.原子躍遷時需要注意的兩個問題
(1)注意一群原子和一個原子：氫原子核外只有一個電子，在某段時間內，由某一軌道躍遷到另一個軌道時，只能出現所有可能情況中的一種，但是如果有大量的氫原子，這些原子的核外電子躍遷時就會有各種情況出現。
(2)注意躍遷與電離：hν＝Em－En(m>n)只適用于光子和原子作用使原子在各定態之間躍遷的情況，對于光子和原子作用使原子電離的情況，則不受此條件的限制。如基態氫原子的電離能為13.6 eV，只要大于或等于13.6 eV的光子都能被基態的氫原子吸收而發生電離，只不過入射光子的能量越大，原子電離后產生的自由電子的動能越大。
例2 圖甲為氫原子能級圖，圖乙為氫原子的發射光譜，Hα、Hβ、Hγ、Hδ是可見光區的四條譜線，其中Hβ譜線是氫原子從n＝4能級躍遷到n＝2能級的過程中輻射產生的。下列說法正確的是(　　)
A.氫原子的發射光譜屬于線狀譜，這四條譜線中，Hα譜線光子頻率最大
B.Hβ譜線光子的能量是2.55 eV
C.用能量為3.3 eV的光子照射處于n＝2能級的氫原子，剛好使這個氫原子電離
D.大量處于n＝4能級的氫原子向低能級躍遷，可輻射出4種不同頻率的光子
聽課筆記　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
訓練2 (多選)(2024·北京海淀高二期末)如圖所示為氫原子能級的示意圖。按玻爾理論，下列說法正確的是(　　)
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A.處于基態的氫原子要發生電離只能吸收13.6 eV的能量
B.處于基態的氫原子可以吸收能量為12.09 eV的光子
C.大量處于n＝3能級的氫原子向低能級躍遷時，輻射出2種不同頻率的光
D.氫原子由基態躍遷到激發態后，核外電子動能減小，原子的電勢能增大
章末核心素養提升
知識網絡構建
比荷　少數　極少數　核式　全部　幾乎全部　10－15　10－10
定態　頻率
核心素養提升
例1 C　[湯姆孫通過對陰極射線的研究發現了電子，使人們認識到原子是可以再分的，原子本身是有結構的，故A正確；盧瑟福通過對α粒子散射實驗現象的分析，提出了原子的核式結構模型，完全否定了湯姆孫的“葡萄干面包”模型，故B正確；玻爾把微觀世界中物理量取分立值的觀念應用到原子系統，提出了自己的原子結構假說，但沒有完全否定核式結構模型，而是對核式結構模型進行了修正，故C錯誤；玻爾的原子理論只成功解釋了氫原子光譜的實驗規律，不能解釋其他原子光譜，這說明了玻爾的原子模型也是有局限性的，故D正確。]
訓練1 D　[湯姆孫通過對陰極射線的研究，發現了電子，但沒有發現質子，故A錯誤；盧瑟福通過研究α粒子的散射實驗，提出了原子的核式結構模型，但并沒有發現原子核內部有質子和中子，故B錯誤；玻爾提出的玻爾原子模型解釋了氫原子光譜形成的原因，故C錯誤，D正確。]
例2 B　[由圖乙可知，氫原子的發射光譜屬于線狀譜，Hα譜線光子波長最大，則Hα譜線光子頻率最小，故A錯誤；Hβ譜線是氫原子從n＝4能級躍遷到n＝2能級的過程中輻射產生，則能量為ΔE＝E4－E2＝(－0.85 eV)－(－3.4 eV)＝2.55 eV，故B正確；處于n＝2能級的氫原子能量為－3.4 eV，要使其電離至少要用能量為3.4 eV的光子照射，故C錯誤；大量處于n＝4能級的氫原子向低能級躍遷，可輻射出C＝6種不同頻率的光子，故D錯誤。]
訓練2 BD　[基態的氫原子能量為－13.6 eV，則基態氫原子要發生電離，吸收的能量需大于等于13.6 eV，并不是只能吸收13.6 eV的能量，故A錯誤；處于基態的氫原子若吸收能量為12.09 eV的光子，氫原子的能量變成E＝E1＋ΔE＝－13.6 eV＋12.09 eV＝－1.51 eV，則氫原子躍遷至n＝3能級，故B正確；大量處于n＝3能級的氫原子向低能級躍遷時最多可輻射出C＝3種不同頻率的光，故C錯誤；氫原子由基態躍遷到激發態后，由于軌道半徑增大，所以氫原子的電勢能增大，根據＝，Ek＝mv2，可得Ek＝，可知核外電子動能減小，故D正確。](共18張PPT)
章末核心素養提升
第4章 原子結構
目 錄
CONTENTS
知識網絡構建
01
核心素養提升
02
知識網絡構建
1
比荷
少數
極少數
核式
全部
幾乎全部
10－15
10－10
定態
頻率
核心素養提升
2
一、兩個重要的物理思想方法
1.模型法
人們對原子結構的認識經歷了幾個不同的階段，其中有湯姆孫原子模型、盧瑟福原子模型、玻爾原子模型、電子云模型(如圖所示)。
2.假設法
假設法是學習物理規律常用的方法，前邊我們學過的安培分子電流假說，現在大家知道從物質微觀結構來看是正確的，玻爾的原子結構理論是為了解決核式結構模型的困惑而提出的，其基本假設包括軌道定態和頻率條件，玻爾理論的成功在于引入量子化概念，局限性在于保留了軌道的概念，沒有徹底脫離經典物理學框架。
3.盧瑟福原子模型與玻爾原子模型的比較
比較 盧瑟福原子模型 玻爾原子模型
不同點 庫侖力提供向心力，r的取值是連續的 (1)軌道r是分立的、量子化的
(2)能量是量子化的
相同點 (1)原子有帶正電的核，原子質量幾乎全部集中在核上 (2)帶負電的電子在核外運行
C
例1 在原子結構的研究方面，科學家們前赴后繼、不斷完善各種理論，以下說法錯誤的是(　　)
A.湯姆孫通過對陰極射線的研究發現了電子，使人們認識到原子本身是有結構的
B.盧瑟福通過對α粒子散射實驗現象的分析，提出了原子的核式結構模型，完全否定了湯姆孫的“葡萄干面包”模型
C.玻爾把微觀世界中物理量取分立值的觀念應用到原子系統，提出了自己的原子結構假說，完全否定了核式結構模型
D.玻爾的原子理論只成功解釋了氫原子光譜的實驗規律，這說明了玻爾的原子模型也是有局限性的
解析　湯姆孫通過對陰極射線的研究發現了電子，使人們認識到原子是可以再分的，原子本身是有結構的，故A正確；盧瑟福通過對α粒子散射實驗現象的分析，提出了原子的核式結構模型，完全否定了湯姆孫的“葡萄干面包”模型，故B正確；玻爾把微觀世界中物理量取分立值的觀念應用到原子系統，提出了自己的原子結構假說，但沒有完全否定核式結構模型，而是對核式結構模型進行了修正，故C錯誤；玻爾的原子理論只成功解釋了氫原子光譜的實驗規律，不能解釋其他原子光譜，這說明了玻爾的原子模型也是有局限性的，故D正確。
D
訓練1 下列敘述符合物理學史的是(　　)
A.湯姆孫通過對陰極射線的研究，發現了電子和質子
B.盧瑟福通過研究α粒子的散射實驗，發現了原子核內部有質子和中子
C.普朗克解釋了氫原子光譜形成的原因
D.玻爾提出的玻爾原子模型能夠成功解釋氫原子光譜形成的原因
解析　湯姆孫通過對陰極射線的研究，發現了電子，但沒有發現質子，故A錯誤；盧瑟福通過研究α粒子的散射實驗，提出了原子的核式結構模型，但并沒有發現原子核內部有質子和中子，故B錯誤；玻爾提出的玻爾原子模型解釋了氫原子光譜形成的原因，故C錯誤，D正確。
二、能級躍遷的應用
1.使原子能級躍遷的兩種粒子——光子與實物粒子
(1)原子若是吸收光子的能量而被激發，則光子的能量必須等于兩能級的能量差，否則不被吸收，不存在激發到n能級時能量有余，而激發到n＋1時能量不足，則可激發到n能級的問題。
(2)原子還可吸收外來實物粒子(例如，自由電子)的能量而被激發，由于實物粒子的動能可部分地被原子吸收，所以只要入射粒子的能量大于等于兩能級的能量差值，就可使原子發生能級躍遷。
2.原子躍遷時需要注意的兩個問題
(1)注意一群原子和一個原子：氫原子核外只有一個電子，在某段時間內，由某一軌道躍遷到另一個軌道時，只能出現所有可能情況中的一種，但是如果有大量的氫原子，這些原子的核外電子躍遷時就會有各種情況出現。
(2)注意躍遷與電離：hν＝Em－En(m>n)只適用于光子和原子作用使原子在各定態之間躍遷的情況，對于光子和原子作用使原子電離的情況，則不受此條件的限制。如基態氫原子的電離能為13.6 eV，只要大于或等于13.6 eV的光子都能被基態的氫原子吸收而發生電離，只不過入射光子的能量越大，原子電離后產生的自由電子的動能越大。
B
例2 圖甲為氫原子能級圖，圖乙為氫原子的發射光譜，Hα、Hβ、Hγ、Hδ是可見光區的四條譜線，其中Hβ譜線是氫原子從n＝4能級躍遷到n＝2能級的過程中輻射產生的。下列說法正確的是(　　)
A.氫原子的發射光譜屬于線狀譜，這四條
譜線中，Hα譜線光子頻率最大
B.Hβ譜線光子的能量是2.55 eV
C.用能量為3.3 eV的光子照射處于n＝2能級的氫原子，剛好使這個氫原子電離
D.大量處于n＝4能級的氫原子向低能級躍遷，可輻射出4種不同頻率的光子
BD
訓練2 (多選)(2024·北京海淀高二期末)如圖所示為氫原子能級的示意圖。按玻爾理論，下列說法正確的是(　　)
A.處于基態的氫原子要發生電離只能吸收13.6 eV的能量
B.處于基態的氫原子可以吸收能量為12.09 eV的光子
C.大量處于n＝3能級的氫原子向低能級躍遷時，輻射出
2種不同頻率的光
D.氫原子由基態躍遷到激發態后，核外電子動能減小，
原子的電勢能增大

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