浅谈“玻尔理论”教学难点的突破

运用多媒体技术，突破教学难点 ——浅谈“玻尔理论”教学难点的突破

於罗英

“玻尔理论”的提出，打破了经典物理学一统天下的局面，开创了揭示微观世界基本特征的前景，为量子理论体系奠定了基础，这是一种了不起的创举，不愧为爱因斯坦的评价－－玻尔的电子壳层模型是思想领域中最高的音乐神韵。 “玻尔理论”也是中学原子物理部分的重要内容之一，纵观近几年的高考，有关该理论的知识多次出现。但由于本节内容的理论性太强，太抽象；且从经典电磁理论到量子化理论的台阶太大；再加上学生对这部分内容的基础知识较浮浅，难以实现从理论到实践的过渡。本人根据自已实际教学的经验，采用“目标教学法”，结合多媒体技术，在突破教学过程中的重点难点上取得了一定的效果。现提出与大家共享。

一、课堂上首先用多媒体向学生展示本节课题的学习目标，使学生开始就知道教师期望他们做什么，以便他们能更好地组织学习。

１、了解经典电磁理论在解释原子时出现的困难，明确玻尔理论提出的历史背景。

２、知道玻尔理论的主要内容。 ３、知道能级的概念，原子能级的跃迁。

４、知道原子的能量、原子跃迁与能量变化的关系。 ５、会用玻尔理论及经典电磁理论解决一些常见问题。

二、紧接着让学生带着问题去阅读课文。在这段时间内，用多媒体将设计的问题展示在屏幕上。

１、卢瑟福有核模型与经典电磁理论是相互矛盾的，表现在哪几个方面？ ２、玻尔提出了哪三点假设？其核心内容是什么？由玻尔理论得到的原子能级、轨道半径和量子数之间的关系如何？

３、什么叫能级？什么叫基态、激发态？电子的可能轨道与氢原子的能级图如

何呼应？能级跃迁与原子发光之间有什么关系？

４、怎样理解原子能量？原子各定态能级为什么是负值？

这就为教师的讲解奠定了一定的基础，使得学生在听课过程中有侧重点，做到有张有驰。

三、在学生阅读课文的基础上组织学生讨论，结合教师启发、多媒体展示的方法突出经典电磁理论在解释氢原子核时遇到的矛盾。

矛盾之一：由经典电磁理论可知，电子以一定的速度绕核运动而绕核运动的电子应该辐射电磁波

电子的动能要逐渐减小 绕核运动的轨道半径也要减小 电子将沿螺旋线的轨道落入原子核 原子是不稳定的。

而事实上原子通常是稳定的（图１）。

矛盾之二：由经典电磁理论可知，电子绕核运动时辐射电磁波，其频率恰好等于电子绕核运动的频率。

因为电子绕核运动的半径在不断变化 电子绕核运动的频率要不断变化 辐射电磁波的频率也要不断变化

大量原子发光的光谱应该是含一切频率的连续光谱。 而事实上原子光谱是明线光谱。

分析矛盾时将分析过程用多媒体逐步展现，并模拟电子落到原子核的过程（见图１）。

四、在学生明确矛盾并急切地盼望解释矛盾的基础上，着重介绍“玻尔理论”的三点假设。

采用开门见山的方法直接向学生提出定态的概念，再运用多媒体模拟，显示不同轨道对应不同能量状态，以及电子从内轨道跃迁到外轨道必须吸收一定的光子，从外轨道跃迁到内轨道将放出一定的光子（见图２）。光子的能量大小由公式h?＝Em－En（m>n）求得。然后再通过学生讨论教师引导得出玻尔理论的核心为原子能量的量子化。这样处理使得学生对玻尔理论的认识比较深刻。

五、在掌握玻尔三假设的基础上，还应强调以下几个问题： １、能级、基态、激发态的概念

用多媒体将图2和图3同时展现，主要展现电子从能级ｎ＝５、４、３向ｎ＝２的跃迁过程，模拟电子在轨道上的跃迁与能级图上的对应跃迁，同时模拟放出相应的色光（紫光、绿光、红光）。

学生很直观地了解到原子的发光现象是由于电子从较高的能级向较低的能级跃迁而产生的。接着设问让学生思考“电子处于较低的能级怎样才能跃迁到较高的能级”。

（图2） （图3） ２、电子的能量

学生在学习中甚感疑惑的是：为什么氢原子能量总小于零？这实际上与零电势能的选取有关。要解决这个问题，首先介绍电子的能量包括两部分：电子绕核运动时的动能Ek和系统的电势能Ep,即E＝Ek＋Ep。

由于电子在氢原子核的库仑引力作用下沿圆轨道绕核运动，所以ke2/r2=mv2/r， 电子动能Ek=mv2/2=ke2/2r （ｅ为电子电量、ｒ为电子绕核运动时的可能半径）。显然，动能Ek随着r的增大而减小，随着r的减小而增大。

由于系统电势能的变化与库仑引力做功有关，电势能的大小与零电势能点的选取有关。通常选取r ?时电势能为零，当ｒ减小时，库仑引力做正功，电势能减

小，系统的电势能必定为负值，而且ｒ越小，电势能越小。 总能量Ｅ＝Ｅk＋Ｅp为负值就在情理之中。 ３、氢原子的电离和电离能

电子处于较低的能级吸收一定能量就能跃迁到较高的能级，若吸收的能量足够大，电子将跃迁r ?的轨道，即轨道不复存在，电子完全脱离了氢原子核，氢原?，电子动能Ｅk＝０，电子势能Ｅp＝０，电子总能量也为０。

子变成了氢离子，这就是电离。使电子恰能脱离轨道所需要的能量就是电离能。若电子的轨道半径ｒ

由跃迁公式可知，电离能的大小E1/n2即为13.6/n2(ev)。电子处于越低的能级，ｎ越小，越难电离。

六、课堂的最后用多媒体展示目标检测，以即时巩固所学内容。例如：

１、根据玻尔理论，氢原子的电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；

２、按玻尔理论，一个氢原子中的电子从半径为ra的圆轨道跃迁到半径为rb的圆轨道上，ra>rb，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；

３、如果氢原子处于ｎ＝２的激发态，要使其电离，需用多长频率的电磁波照射氢原子？

４、氢原子处于ｎ＝４的激发态，使它跃迁到基态，辐射出光子的频率可能有几种？其中最小的频率为多少？

然后，对检测即时评讲，了解学生的掌握情况，取得反馈信息，以便下节课调整弥补。这样，我们不仅加大了课堂密度，而且突破了教学中的难点，达到了预期的效果。

（本论文获江苏省论文评比二等奖）

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