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章末核心素养提升
一、两个重要的物理思想方法
1.模型法
人们对原子结构的认识经历了几个不同的阶段，其中有汤姆孙原子模型、卢瑟福原子模型、玻尔原子模型、电子云模型(如图所示)。
2.假设法
假设法是学习物理规律常用的方法，前边我们学过的安培分子电流假说，现在大家知道从物质微观结构来看是正确的，玻尔的原子结构理论是为了解决核式结构模型的困惑而提出的，其基本假设包括轨道定态和频率条件，玻尔理论的成功在于引入量子化概念，局限性在于保留了轨道的概念，没有彻底脱离经典物理学框架。
3.卢瑟福原子模型与玻尔原子模型的比较
比较 卢瑟福原子模型 玻尔原子模型
不同点 库仑力提供向心力，r的取值是连续的 (1)轨道r是分立的、量子化的(2)能量是量子化的
相同点 (1)原子有带正电的核，原子质量几乎全部集中在核上(2)带负电的电子在核外运行
例1 在原子结构的研究方面，科学家们前赴后继、不断完善各种理论，以下说法错误的是(　　)
A.汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子，使人们认识到原子本身是有结构的
B.卢瑟福通过对α粒子散射实验现象的分析，提出了原子的核式结构模型，完全否定了汤姆孙的“葡萄干面包”模型
C.玻尔把微观世界中物理量取分立值的观念应用到原子系统，提出了自己的原子结构假说，完全否定了核式结构模型
D.玻尔的原子理论只成功解释了氢原子光谱的实验规律，这说明了玻尔的原子模型也是有局限性的
听课笔记　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
训练1 下列叙述符合物理学史的是(　　)
A.汤姆孙通过对阴极射线的研究，发现了电子和质子
B.卢瑟福通过研究α粒子的散射实验，发现了原子核内部有质子和中子
C.普朗克解释了氢原子光谱形成的原因
D.玻尔提出的玻尔原子模型能够成功解释氢原子光谱形成的原因
二、能级跃迁的应用
1.使原子能级跃迁的两种粒子——光子与实物粒子
(1)原子若是吸收光子的能量而被激发，则光子的能量必须等于两能级的能量差，否则不被吸收，不存在激发到n能级时能量有余，而激发到n＋1时能量不足，则可激发到n能级的问题。
(2)原子还可吸收外来实物粒子(例如，自由电子)的能量而被激发，由于实物粒子的动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两能级的能量差值，就可使原子发生能级跃迁。
2.原子跃迁时需要注意的两个问题
(1)注意一群原子和一个原子：氢原子核外只有一个电子，在某段时间内，由某一轨道跃迁到另一个轨道时，只能出现所有可能情况中的一种，但是如果有大量的氢原子，这些原子的核外电子跃迁时就会有各种情况出现。
(2)注意跃迁与电离：hν＝Em－En(m>n)只适用于光子和原子作用使原子在各定态之间跃迁的情况，对于光子和原子作用使原子电离的情况，则不受此条件的限制。如基态氢原子的电离能为13.6 eV，只要大于或等于13.6 eV的光子都能被基态的氢原子吸收而发生电离，只不过入射光子的能量越大，原子电离后产生的自由电子的动能越大。
例2 图甲为氢原子能级图，图乙为氢原子的发射光谱，Hα、Hβ、Hγ、Hδ是可见光区的四条谱线，其中Hβ谱线是氢原子从n＝4能级跃迁到n＝2能级的过程中辐射产生的。下列说法正确的是(　　)
A.氢原子的发射光谱属于线状谱，这四条谱线中，Hα谱线光子频率最大
B.Hβ谱线光子的能量是2.55 eV
C.用能量为3.3 eV的光子照射处于n＝2能级的氢原子，刚好使这个氢原子电离
D.大量处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁，可辐射出4种不同频率的光子
听课笔记　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
训练2 (多选)(2024·北京海淀高二期末)如图所示为氢原子能级的示意图。按玻尔理论，下列说法正确的是(　　)
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A.处于基态的氢原子要发生电离只能吸收13.6 eV的能量
B.处于基态的氢原子可以吸收能量为12.09 eV的光子
C.大量处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时，辐射出2种不同频率的光
D.氢原子由基态跃迁到激发态后，核外电子动能减小，原子的电势能增大
章末核心素养提升
知识网络构建
比荷　少数　极少数　核式　全部　几乎全部　10－15　10－10
定态　频率
核心素养提升
例1 C　[汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子，使人们认识到原子是可以再分的，原子本身是有结构的，故A正确；卢瑟福通过对α粒子散射实验现象的分析，提出了原子的核式结构模型，完全否定了汤姆孙的“葡萄干面包”模型，故B正确；玻尔把微观世界中物理量取分立值的观念应用到原子系统，提出了自己的原子结构假说，但没有完全否定核式结构模型，而是对核式结构模型进行了修正，故C错误；玻尔的原子理论只成功解释了氢原子光谱的实验规律，不能解释其他原子光谱，这说明了玻尔的原子模型也是有局限性的，故D正确。]
训练1 D　[汤姆孙通过对阴极射线的研究，发现了电子，但没有发现质子，故A错误；卢瑟福通过研究α粒子的散射实验，提出了原子的核式结构模型，但并没有发现原子核内部有质子和中子，故B错误；玻尔提出的玻尔原子模型解释了氢原子光谱形成的原因，故C错误，D正确。]
例2 B　[由图乙可知，氢原子的发射光谱属于线状谱，Hα谱线光子波长最大，则Hα谱线光子频率最小，故A错误；Hβ谱线是氢原子从n＝4能级跃迁到n＝2能级的过程中辐射产生，则能量为ΔE＝E4－E2＝(－0.85 eV)－(－3.4 eV)＝2.55 eV，故B正确；处于n＝2能级的氢原子能量为－3.4 eV，要使其电离至少要用能量为3.4 eV的光子照射，故C错误；大量处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁，可辐射出C＝6种不同频率的光子，故D错误。]
训练2 BD　[基态的氢原子能量为－13.6 eV，则基态氢原子要发生电离，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错误；处于基态的氢原子若吸收能量为12.09 eV的光子，氢原子的能量变成E＝E1＋ΔE＝－13.6 eV＋12.09 eV＝－1.51 eV，则氢原子跃迁至n＝3能级，故B正确；大量处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时最多可辐射出C＝3种不同频率的光，故C错误；氢原子由基态跃迁到激发态后，由于轨道半径增大，所以氢原子的电势能增大，根据＝，Ek＝mv2，可得Ek＝，可知核外电子动能减小，故D正确。](共18张PPT)
章末核心素养提升
第4章 原子结构
目 录
CONTENTS
知识网络构建
01
核心素养提升
02
知识网络构建
1
比荷
少数
极少数
核式
全部
几乎全部
10－15
10－10
定态
频率
核心素养提升
2
一、两个重要的物理思想方法
1.模型法
人们对原子结构的认识经历了几个不同的阶段，其中有汤姆孙原子模型、卢瑟福原子模型、玻尔原子模型、电子云模型(如图所示)。
2.假设法
假设法是学习物理规律常用的方法，前边我们学过的安培分子电流假说，现在大家知道从物质微观结构来看是正确的，玻尔的原子结构理论是为了解决核式结构模型的困惑而提出的，其基本假设包括轨道定态和频率条件，玻尔理论的成功在于引入量子化概念，局限性在于保留了轨道的概念，没有彻底脱离经典物理学框架。
3.卢瑟福原子模型与玻尔原子模型的比较
比较 卢瑟福原子模型 玻尔原子模型
不同点 库仑力提供向心力，r的取值是连续的 (1)轨道r是分立的、量子化的
(2)能量是量子化的
相同点 (1)原子有带正电的核，原子质量几乎全部集中在核上 (2)带负电的电子在核外运行
C
例1 在原子结构的研究方面，科学家们前赴后继、不断完善各种理论，以下说法错误的是(　　)
A.汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子，使人们认识到原子本身是有结构的
B.卢瑟福通过对α粒子散射实验现象的分析，提出了原子的核式结构模型，完全否定了汤姆孙的“葡萄干面包”模型
C.玻尔把微观世界中物理量取分立值的观念应用到原子系统，提出了自己的原子结构假说，完全否定了核式结构模型
D.玻尔的原子理论只成功解释了氢原子光谱的实验规律，这说明了玻尔的原子模型也是有局限性的
解析　汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子，使人们认识到原子是可以再分的，原子本身是有结构的，故A正确；卢瑟福通过对α粒子散射实验现象的分析，提出了原子的核式结构模型，完全否定了汤姆孙的“葡萄干面包”模型，故B正确；玻尔把微观世界中物理量取分立值的观念应用到原子系统，提出了自己的原子结构假说，但没有完全否定核式结构模型，而是对核式结构模型进行了修正，故C错误；玻尔的原子理论只成功解释了氢原子光谱的实验规律，不能解释其他原子光谱，这说明了玻尔的原子模型也是有局限性的，故D正确。
D
训练1 下列叙述符合物理学史的是(　　)
A.汤姆孙通过对阴极射线的研究，发现了电子和质子
B.卢瑟福通过研究α粒子的散射实验，发现了原子核内部有质子和中子
C.普朗克解释了氢原子光谱形成的原因
D.玻尔提出的玻尔原子模型能够成功解释氢原子光谱形成的原因
解析　汤姆孙通过对阴极射线的研究，发现了电子，但没有发现质子，故A错误；卢瑟福通过研究α粒子的散射实验，提出了原子的核式结构模型，但并没有发现原子核内部有质子和中子，故B错误；玻尔提出的玻尔原子模型解释了氢原子光谱形成的原因，故C错误，D正确。
二、能级跃迁的应用
1.使原子能级跃迁的两种粒子——光子与实物粒子
(1)原子若是吸收光子的能量而被激发，则光子的能量必须等于两能级的能量差，否则不被吸收，不存在激发到n能级时能量有余，而激发到n＋1时能量不足，则可激发到n能级的问题。
(2)原子还可吸收外来实物粒子(例如，自由电子)的能量而被激发，由于实物粒子的动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两能级的能量差值，就可使原子发生能级跃迁。
2.原子跃迁时需要注意的两个问题
(1)注意一群原子和一个原子：氢原子核外只有一个电子，在某段时间内，由某一轨道跃迁到另一个轨道时，只能出现所有可能情况中的一种，但是如果有大量的氢原子，这些原子的核外电子跃迁时就会有各种情况出现。
(2)注意跃迁与电离：hν＝Em－En(m>n)只适用于光子和原子作用使原子在各定态之间跃迁的情况，对于光子和原子作用使原子电离的情况，则不受此条件的限制。如基态氢原子的电离能为13.6 eV，只要大于或等于13.6 eV的光子都能被基态的氢原子吸收而发生电离，只不过入射光子的能量越大，原子电离后产生的自由电子的动能越大。
B
例2 图甲为氢原子能级图，图乙为氢原子的发射光谱，Hα、Hβ、Hγ、Hδ是可见光区的四条谱线，其中Hβ谱线是氢原子从n＝4能级跃迁到n＝2能级的过程中辐射产生的。下列说法正确的是(　　)
A.氢原子的发射光谱属于线状谱，这四条
谱线中，Hα谱线光子频率最大
B.Hβ谱线光子的能量是2.55 eV
C.用能量为3.3 eV的光子照射处于n＝2能级的氢原子，刚好使这个氢原子电离
D.大量处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁，可辐射出4种不同频率的光子
BD
训练2 (多选)(2024·北京海淀高二期末)如图所示为氢原子能级的示意图。按玻尔理论，下列说法正确的是(　　)
A.处于基态的氢原子要发生电离只能吸收13.6 eV的能量
B.处于基态的氢原子可以吸收能量为12.09 eV的光子
C.大量处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时，辐射出
2种不同频率的光
D.氢原子由基态跃迁到激发态后，核外电子动能减小，
原子的电势能增大

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