玻爾假設物理教案
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一、教學目標
和量子數n的關系．
3．了解玻爾理論的重要意義．
二、重點、難點分析
1．玻爾理論是本節課的重點內容，通過學習玻爾的三條假設使學生了解玻爾把原子結構的理論向前推進了一步．
2．電子在可能的軌道上的能量是指電子總的能量，即動能和電勢能的和，這點學生容易產生誤解；對原子發光現象的解釋也是學生學習的難點．
三、主要教學過程
(一)新課引入
前一節提到盧瑟福的原子核式結構學說跟經典的電磁理論產生了矛盾，這說明了經典的電磁理論不適用于原子結構．那么怎么解釋原子是穩定的？又怎么解釋原子發光的光譜不是連續光譜呢？
(二)教學過程設計
1．玻爾的原子模型．
(1)原子的穩定性．
經典的電磁理論認為電子繞原子核旋轉，由于電子輻射能量，因此隨著它的能量減少，電子運行的軌道半徑也減小，最終要落入原子核中．
玻爾在1913年結合普朗克的量子理論針對這一問題提出新的觀點．
玻爾假設一：原子只能處于一系列不連續的能量狀態中，在這些狀態中原子是穩定的，電子雖然繞核運動，但并不向外輻射能量．這些狀態叫做定態．
說明：這一說法和事實是符合得很好的，電子并沒有被庫侖力吸引到核上，就像行星繞著太陽運動一樣．這里所說的定態是指原子可能的一種能量狀態，有某一數值的能量，這些能量包含了電子的動能和電勢能的總和．
(2)原子發光的光譜．
經典的電磁理論認為電子繞核運行的軌道不斷的變化，它向外輻射電磁波的頻率應該等于繞核旋轉的頻率．因此原子輻射一切頻率的電磁波，大量原子的發光光譜應該是連續光譜．
玻爾針對這一問題提出新的觀點．
玻爾假設二：原子從一種定態(E初)躍遷到另一種定態(E終)時，它輻射(或吸收)一定頻率的光子，光子的能量由這兩種定態的能量差決定，即
hυ=E初-E終．
說明：這一說法也和事實符合得很好，原子發光的光譜是由一些不連續的亮線組成的明線光譜．
(3)原子能量狀態和電子軌道．
玻爾假設三：原子的不同能量狀態跟電子沿不同的圓形軌道繞核運動相對應．原子的定態是不連續的，因此電子的可能軌道的分布也是不連續的．
2．氫原子的軌道半徑和能量．
玻爾從上述假設出發，利用庫侖定律和牛頓運動定律，計算出了氫的電子可能的軌道半徑和對應的能量．
根據計算結果概括為公式：
說明公式中r1、E1和rn、En的意義，并說明n是正整數，叫做量子數，r1=0.53×10-10m，E1=-13.6eV．
n=2，3，4…時，相應的能量為
E2=-3.4eV、E3=-1.51eV、E4=-0.85eV…
E∞=0．
3．氫原子的能級．
氫原子的各種定態時的能量值叫做能極，根據以上的計算，可畫出示意的能級圖．
原子最低能級所對應的狀態叫做基態，比基態能量高的狀態叫激發態．
原子從基態向激發態躍遷，電子克服庫侖引力做功增大電勢能，原子的能量增加要吸收能量．
原子也可以從激發態向基態躍遷，電子所受庫侖力做正功減小電勢能，原子的能量減少要輻射出能量，這一能量以光子的形式放出．
明確：原子的能量增加是因為電子增加的電勢能大于電子減少的動能；反之原子的能量減少是因為電子減少的電勢能大于電子增加的動能．
原子無論吸收能量還是輻射能量，這個能量不是任意的，而是等于原子發生躍遷的兩個能級間的能量差．
明確：一個原子可以有許多不同的能量狀態和相應的能級，但在某一時刻，一個原子不可能既處于這一狀態也處于那一狀態．如果有大量的原子，它們之中有的處于這一狀態，有的處于那一狀態．氫光譜的觀測就說明了這一事實，它的光譜線不是一個氫原子發出的，而是不同的氫原子從不同的能級躍遷到另一些不同能級的結果．
例1氫原子的基態能量為E1，電子軌道半徑為r1，電子質量為m，電量大小為e．氫原子中電子在n=3的定態軌道上運動時的速率為v3，氫原子從n=3的定態躍遷到n=1的基態過程中輻射光子的波長為λ，則以下結果正確的是[]．
C．電子的電勢能和動能都要減小
D．電子的電勢能減小，電子的動能增大
分析：玻爾理論雖然解決了一些經典電磁學說遇到的困難，但在玻爾的原子模型中仍然認為原子中有一很小的原子核，電子在核外繞核做勻速圓周運動，電子受到的庫侖力作向心力．
根據玻爾理論rn=n2r1即r3=9r1．
氫原子從n=3躍遷到n=1，電子受到的庫侖力做正功，電勢能減小；
越大，所以D正確，C錯誤．
例2有大量的氫原子，吸收某種頻率的光子后從基態躍遷到n=3的激發態，已知氫原子處于基態時的能量為E1，則吸收光子的頻率υ=_______，當這些處于激發態的氫原子向低能態躍遷發光時，可發出_______條譜線，輻射光子的能量為____．
分析：根據玻爾的第二條假設，當原子從基態躍遷到n=3的激發態
當原子從n=3的激發態向低能態躍遷時，由于是大量的原子，可能的躍遷有多種，如從n=3到n=1，從n=3到n=2，再從n=2到n=1，因
本節總結：玻爾的原子模型是把盧瑟福的學說和量子理論結合，以原子的穩定性和原子的明線光譜作為實驗基礎而提出的．認識玻爾理論的關鍵是從“不連續”的觀點理解電子的可能軌道和能量狀態．玻爾理論對氫光譜的解釋是成功的，但對其他光譜的解釋就出現了較大的困難，顯然玻爾理論有一定的局限性．
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