教學(xué)實踐中關(guān)于玻爾的原子模型的思考

劉芬

玻爾的原子模型是高中物理原子物理部分的重點內(nèi)容，也是比較抽象、學(xué)生不易理解的難點內(nèi)容.通過對這部分內(nèi)容的教學(xué)實踐，筆者結(jié)合自身的教學(xué)經(jīng)歷以及學(xué)生在學(xué)習(xí)中出現(xiàn)的困難和解題中出現(xiàn)的問題作了以下幾點相關(guān)的思考，希望能夠幫助大家更好的理解和掌握玻爾理論.

一、要充分利用玻爾理論產(chǎn)生的背景來引入玻爾理論

1.玻爾作為盧瑟福的學(xué)生參與了α粒子散射的實驗的工作，他一方面深信盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)學(xué)說是正確的，另一方面認為一定有一種新的理論，既能與核式結(jié)構(gòu)模型不矛盾，又能解釋原子的穩(wěn)定性以及原子的光譜為線狀譜.

2.在當(dāng)時已經(jīng)有了量子的初步理論以及對氫原子光譜的譜線分析.具體包括：

（1）1885年，巴爾末對氫原子光譜中的可見區(qū)的四條譜線分析，發(fā)現(xiàn)了氫原子光譜輻射的波長具有分立的特征.

（2）1900年，普朗克提出了能量子假說，他認為振動著的帶電微粒的能量只能是某一最小值的整數(shù)倍，當(dāng)帶電微粒輻射和吸收能量時，也是以這個最小單位為單位一份一份輻射或吸收的，每一份能量子均為ε=hν

（3）1905年，愛因斯坦提出了關(guān)于光子的假說，他認為光不僅在發(fā)射和吸收時能量時一份一份的，而且光本身就是由一個個不可分割的能量子組成，每一份光的能量子均為hν，

玻爾是在盧瑟福、普朗克、愛因斯坦的思想以及巴爾末公式的啟發(fā)下才提出了自己的原子結(jié)構(gòu)假說.這樣引入能夠充分展現(xiàn)科學(xué)發(fā)展的歷程，并且很自然的過渡到玻爾的兩個假設(shè)，同時也高中物理新課程標(biāo)準(zhǔn)的要求.因為課程標(biāo)準(zhǔn)指出：教科書的內(nèi)容應(yīng)重視科學(xué)的發(fā)生過程，科學(xué)發(fā)展的歷史表明，每一個科學(xué)上的新發(fā)現(xiàn)，特別是具有重大意義的科學(xué)發(fā)現(xiàn)，都為后繼者提供寶貴的教益和啟迪.要讓學(xué)生汲取前輩科學(xué)家科學(xué)思維和研究方法的滋養(yǎng)，使其受到生動的情感態(tài)度與價值觀的熏陶和感染，促進健全人格的養(yǎng)成.

二、對玻爾理論中原子能量的理解

以氫原子為例，氫原子的能量包括兩部分：一部分是電子繞核運動的動能，另一部分是電子和氫原子核間的電勢能.

1.電子繞核運動的動能

三、綜合應(yīng)用躍遷條件和光電效應(yīng)方程解題時的橋梁

1.躍遷條件：當(dāng)電子能量較高的定態(tài)軌道躍遷到能量較低的定態(tài)軌道時，會放出能量為hν的光子；當(dāng)電子從能量較低的定態(tài)軌道躍遷到能量較高的定態(tài)軌道時，會吸收能量為hν的光子，這個光子的能量由前后兩個能級的能量差決定，即：hv=Em-En.

2.光電效應(yīng)方程：金屬中的電子吸收一個光子獲得的能量是hv，這些能量的一部分用來克服金屬的逸出功W0，剩下的表現(xiàn)為逸出后電子的初動能Ek，即Ek=hν-W0.

3.由以上兩點可以得出，若用躍遷過程放出的光子來照射在金屬表面，則躍遷過程放出的光子的能量即為光電效應(yīng)方程中的電子吸收的能量，均為hν，這樣，光子的能量就成為了躍遷條件和光電效應(yīng)方程的橋梁.

例如，圖中畫出了氫原子的4個能級，并注明了相應(yīng)的能量E.處在n=4的能級的一群氫原子向低能級躍遷時，能夠發(fā)出若干種不同頻率的光波.已知金屬鉀的逸出功為2.22 eV.

試通過計算說明，從n=4的能級向n=2的能級躍遷時輻射出的波，能否使金屬鉀發(fā)生光電效應(yīng)？若能發(fā)生，光電子的最大初動能為多少？

則發(fā)生光電效應(yīng)的光電子的最大初動能為0.33 eV.

綜上分析，在進行玻爾的原子模型的教學(xué)中，不僅要掌握該課時的知識點，還要注意玻爾理論發(fā)展的歷程以及知識點的前后聯(lián)系和綜合應(yīng)用 ，這樣才能更加好的符合新課程標(biāo)準(zhǔn)的理念，培養(yǎng)學(xué)生的分析綜合能力，促進學(xué)生的全面發(fā)展.

[WTBZ]參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn).人民教育出版社，2001.

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[3]李建. 氫原子的能級躍遷問題.河北理科教學(xué)研究，2012（6） .

[ 江蘇省邳州市運河中學(xué) （221300）]