60玻尔理论、能级跃迁(85份)

高二物理科学案序号60高二年级班教师官安民学生选修3-53.4.1玻尔理论、能级跃迁（学案）一、学习内容了解玻尔理论、能级跃迁、光谱线条数的计算二、学习目的1.了解氢原子的能级。2.了解玻尔理论的内容。3.掌握能级跃迁的规律及光谱线种类的计算。4.了解能级、能量量子化以及基态、激发态的概念。三、【复习巩固】1.不同的原子产生的原子光谱（相同、不同），因此利用原子光谱可以用来。2.有关原子光谱的说法正确的是（）A．氢原子的发射光谱是连续谱B．氢原子光谱说明氢原子只发出特定频率的光C．所有元素的原子光谱都是相同的D．利用原子光谱可以用来鉴定物质的成分四、【知识讲授能级结构的猜想】【原子的能量介绍】氢原子的光谱线只能是的光谱线，在原子向外辐射光子的过程中，即原子向外辐射了能量，可见原子也是有能量的，原子的能量是什么呢？我们可以想象到机械能，是物体和地球的系统具有的能量，是物体的动能与重力势能之和；相似的，电子绕核高速运转，电子与原子核之间又存在库仑引力，因此原子的能量为原子中所有电子绕核高速运转的动能及电子与原子核的电势能之和。根据能量守恒定律可知：原子向外辐射光子时能量减少，变为另一种能量状态；原子只能向外辐射特定频率的光子，因此原子的能量的变化也只能与这些光子的能量相对应，因此原子的能量状态也应为不连续的。【玻尔理论、能级结构】为什么氢原子发出的光谱是不连续的？形成原子光谱的原因又是什么呢？为了解决上述问题，玻尔提出了原子中的三个假设：（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nmEEh（h为普朗克恒量）（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）名词解释：能级：。你对能级是如何理解的？为什么能级值是负值？你从能级图中发现了什么规律？跃迁：要注意跃迁有两个方向：从高能级向低能级跃迁时要（吸收、辐射）光子；从低能级向高能级跃迁时要（吸收、辐射）光子，吸收或辐射光子的能量等于；因此原子吸收光子具有性。原子的能量动态跟相对应，可以说电子的轨道是化的，因此在能级图中的能量量子数为；轨道的量子数越大，原子的能量就会（越大、越小），动能就，电子的运动周期就会，这跟卫星围绕地球运转相似，二者又有不同点，其不同点是：。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：n=1，2，3……能量：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，叫能量量子数。以上两个公式只适合于氢原子，对其它的原子不成立【基态、激发态】基态：是原子处于，即n=时原子的能量状态，氢原子的基态能量值为。激发态：是原子处于，即n1时的能量状态，处于激发态的原子是，它会向较低的能级跃迁，一定频率的光子，这就是原子的发光现象，辐射光子的能量等于；由于原子的能量状态不是连续的，因此辐射的光子能量也是，因此原子都有自己的特征谱线。12rnrn221nRhcnEEn能级间的跃迁产生不连续的谱线，从不同的能级跃迁到某一特定能级就形成一个线系，比如巴尔末系就是氢原子从n=能级跃迁到n=的能级时辐射的光谱。【辐射光谱线条数的计算】由于激发态的原子向低能级跃迁时是任意的，故在任意两个能级之间均可以产生一条光谱线，故产生的光谱线条数为例1：一群氢原子处于n=4的激发态，当它们自发地跃迁到较低的能级时，下列判断中错误的是：（）A．可能辐射出六种不同频率的光子B．从n=4的能级直接跃迁到n=1的能级时释放出波长最长的光子C．从n=4的能级跃迁到n=3的能级时释放出频率最低的光子D．从n=2的能级跃迁到n=1的能级时释放出波长最长的光子例2：根据玻尔理论，氢原子由外层轨道跃迁到内层轨道后（）A.原子的能量增加，电子的动能减小B.原子的能量增加，电子的动能增加C.原子的能量减小，电子的动能减小D.原子的能量减小，电子的动能增加3.3氢原子的光谱学案课后作业答案1.2.不同鉴别物质的成分3.AB因为n只能取正整数不能是任意值4.BD5.D【课后作业】1.原子的能量动态跟相对应；轨道的量子数越小，原子的能量就会，动能就，周期就会。（选择：越大、越小）2.从高能级向低能级跃迁时要（吸收、辐射）光子；从低能级向高能级跃迁时要（吸收、辐射）光子，吸收或辐射光子的能量等于；因此原子吸收光子具有性；大量的氢原子从n=5的激发态向低能级跃迁时，产生的光谱条数的最大值是3.根据玻尔理论，在氢原子中，量子数ｎ越大，则（）A．电子轨道半径越小B．电子轨道速度越小C．原子的能量越小D．电子运动的周期越小4.）(A)放出光子，电子动能减少，原子势能增加(B)放出光子，电子动能增加，原子势能减少(C)吸收光子，电子动能减少，原子势能增加(D)吸收光子，电子动能增加，原子势能减少5.按照玻尔理论，一个氢原子中的电子从一半径为ra的圆轨道自发地直接跃迁到一半径为rb的圆轨道上，已知rarb，则在此过程中（）A．原子要发出一系列频率的光子B．原子要吸收一系列频率的光子C．原子要发出某一频率的光子D．原子要吸收某一频率的光子6.一根轻绳长10m，一端系在水平转轴上，另一端悬挂一个质量为2.5kg的木块，木块处于静止.质量为0.5kg的炮弹以水平速度0v打入木块，炮弹未穿出，发现木块在轻绳的作用下恰好通过最高点做圆周运动。（g取10m/s2、不计木块质量的变化、空气阻力不计）。求：（1）木块在圆周运动最高点的速度1v（2）炮弹射入木块前的速度0v（3）炮弹和木块损失的机械能。7.如图，质量为m1=0.3kg的小车静止在光滑的水平面上，车足够长，现有质量m2=0.2kg可视为质点的物块，以水平向右的速度v2=2m/s从左端划上小车，最后在车面上某处与小车保持相对静止。物块与车面间的动摩擦因数μ=0.5，取g=10m/s2。求(1)摩擦力f多大，物块、小车各受摩擦力的方向？(2)物块和小车的加速度a物,a车？(3)物块和小车最后共同速度v共？(4)以地面为参考系，物块的位移S物和小车的位移S车？(5)物块在小车上的位移，即他们的相对位移L?1234.6133.4.5115.800)1(212nnCNneVJhHZcc89.11003.3;1057.41914，解得根据JEEvmMmvENmMLvgmMTmMLvgmMTvsmvvmMmvsmgLvgLmMvmMv7502121)3(90)()();()()2(/60)(/102)(211.62222002解得：）（由能量守恒有：失，设损失的机械能为块的过程中有机械能损系统只有在炮弹射入木解得：由向心力公式有：小为次回到最低点时速度大由机械能守恒有木块再，解得程中动量守恒有：由于炮弹射入木块的过，解得）（由机械能守恒有：械能守恒，随后的运动过程中机得的共同速度为）设炮弹射入木块后获解：（m2m1