4.4 玻尔的原子模型 能级（课件）-【学而思·PPT课件分层练习】2025-2026学年高二物理选择性必修第三册（教科版）

该高中物理课件围绕玻尔的原子模型展开，系统阐述轨道量子化、能级、跃迁等核心知识点，通过知识辨析、一语破的等环节搭建学习支架，帮助学生从基础概念到应用形成完整知识脉络。 其亮点在于融合物理观念（能量观念）与科学思维（模型建构、科学推理），通过典例分析（如大量氢原子跃迁光子种类计算）和易混易错辨析（如电离与跃迁的能量条件），助力学生理解抽象量子概念。学生能提升科学推理能力，教师可借助系统资源提高教学效率。

1.轨道量子化 电子围绕原子核运动的轨道不是任意的,而是一系列分立的、特定的轨道,围绕原子核运动 的电子轨道半径的大小只能是符合一定条件的,我们称之为轨道量子化。 (1)轨道半径只能是一些不连续的、特定的数值。 (2)氢原子的电子最小轨道半径为r1=0.053 nm,且轨道半径满足rn=n2r1(n=1,2,3,…),式中n称为 量子数,对应不同的轨道,只能取正整数。 必备知识 清单破 4 玻尔的原子模型　能级 知识点1 玻尔的原子结构理论 第四章 原子结构 高中同步 2.能级 不同的轨道实际对应着原子的不同状态,不同状态的原子具有不同的能量。因此,原子的能 量也是量子化的,这些不同的能量值就称为能级。 (1)当电子在轨道上运动时,不向外辐射能量,也不吸收能量,因此这些状态是稳定的,称为定态。 (2)基态:原子能量最低的状态称为基态,对应的电子在离核最近的轨道上运动,氢原子基态能 量E1=-13.6 eV。 (3)激发态:能量较高的状态称为激发态,对应的电子在离核较远的轨道上运动。氢原子各能 级的关系为:En= E1(E1=-13.6 eV,n=1,2,3,…)。 第四章 原子结构 高中同步 3.跃迁 电子从一个能量状态到另一个能量状态的突变。 (1)当原子中的电子从能量较高的定态En跃迁到另一能量较低的定态Em时,就会发射一个光 子,光子的能量hν=En-Em。 (2)当电子吸收某一能量的光子后会从低能级状态跃迁到高能级状态,吸收的光子的能量hν= En-Em。 第四章 原子结构 高中同步 用玻尔的原子结构理论解释氢原子光谱 1.解释氢原子光谱的不连续性 由于氢原子的能量是分立的,氢原子从高能级向低能级跃迁时发出的光子的能量也是分立 的,因此氢原子发光的光谱也是分立的。 2.玻尔原子结构理论的意义 玻尔的原子结构理论冲破了旧理论的桎梏,将量子概念引入原子模型,成功地解释了氢原子 光谱。他用能级跃迁理论阐明了光谱的吸收和发射,进一步揭示了微观世界中的“量子”现 象,由此推动了量子理论的发展。 知识点2 第四章 原子结构 高中同步 知识辨析 1.电子的轨道有什么特点? 2.氢原子只有一个电子,电子在这些轨道间跃迁时伴随什么现象发生? 3.氢原子的核外电子由一个轨道向另一轨道跃迁时放出光子,电子的动能、原子的电势能、 原子的能量分别怎样变化? 第四章 原子结构 高中同步 一语破的 1.电子的轨道是不连续的,是量子化的。 2.电子在轨道间跃迁时会吸收光子或放出光子。 3.原子放出光子时,电子的轨道半径减小,电场力做正功,电子动能增大,原子的电势能减小,根 据玻尔理论可知,原子的能量减小。 第四章 原子结构 高中同步 　  1.关于一群氢原子与一个氢原子跃迁(由高能级向低能级跃迁) 处于激发态的氢原子是不稳定的,它会自发地向较低能级跃迁,经过一次或几次跃迁到达基 态。由于氢原子核外只有一个电子,这个电子在某个时刻只能处在某个可能的轨道上,故一 个处于量子数为n的激发态的氢原子发生跃迁,可能辐射出的光子最多为(n-1)种,发出可能的 光谱线条数最多为(n-1)条;一群处于量子数为n的激发态的氢原子发生跃迁,可能辐射出的光 子最多为N= = 种,发出可能的光谱线条数最多为 = 条。 例如,有一个处于量子数n=4的激发态的氢原子,在它向低能级跃迁时,最多能发出3种频率的 光子,如图甲所示。如果有大量处于量子数n=4的激发态的氢原子,可能发生的跃迁如图乙所 示,由图可知,氢原子发出的光谱线共6条。 关键能力 定点破 定点　 氢原子跃迁及跃迁时的能量问题 第四章 原子结构 高中同步 2.使原子发生能级跃迁的两种粒子 (1)光子: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。 (2)实物粒子:原子若是吸收外来实物粒子(例如自由电子)的能量而被激发,实物粒子的动能 可全部或部分地被原子吸收,原子就可能发生能级跃迁。 第四章 原子结构 高中同步 易混易错　　氢原子吸收光子从低能级向高能级跃迁时,光子的能量必须等于两能级的能量 差,即hν=Em-En(m>n)。氢原子吸收光子发生电离时,光子的能量大于或等于氢原子的电离能 就可以。如基态氢原子的电离能为13.6 eV,能量大于或等于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,氢原子电离后产生的自由电子的动能越大。 3.氢原子跃迁时电子动能、电势能与原子能量的分析 根据玻尔理论的轨道量子化假设可知,氢原子的能级越高,则电子距离原子核越远,如图所示。 第四章 原子结构 高中同步   则氢原子发生能级跃迁时的能量变化分析如下: (1)电子动能的变化规律 a.电子绕氢原子核运动时,由库仑力提供向心力,即k =m ,所以Ekn= ,可知电子动能Ekn随 轨道半径rn的减小而增大。 b.根据库仑力做功判断,当电子轨道半径增大时,库仑力做负功,故电子的动能减小。反之,当 电子轨道半径减小时,库仑力做正功,故电子的动能增大。 第四章 原子结构 高中同步 (2)原子电势能的变化规律 a.通过库仑力做功判断,当轨道半径增大时,库仑力做负功,故电势能增大。反之,当轨道半径 减小时,库仑力做正功,故电势能减小。 b.利用原子能量公式En=Ekn+Epn判断,当轨道半径增大时,原子能量增大,电子动能减小,故原子 的电势能增大。反之,当轨道半径减小时,原子能量减小,电子动能增大,故原子的电势能减小。 (3)原子能量变化规律 En=Ekn+Epn= E1,随n增大而增大。 第四章 原子结构 高中同步 典例　氢原子能级示意图如图所示。现有大量氢原子【1】处于n=3【2】能级上,下列说法正确 的是     (　    )   A.这些原子跃迁过程中最多可辐射出2种频率的光子 B.从n=3能级跃迁到n=1能级比跃迁到n=2能级辐射的光子频率【3】低 C.从n=3能级跃迁到n=4能级需吸收0.66 eV的能量 D.n=3能级的氢原子电离【4】至少需要吸收13.6 eV的能量 C 第四章 原子结构 高中同步 信息提取　【1】注意“大量”与“一个”的区别。 【2】 = 。 【3】光子频率与光子能量的关系:ε=hν。 【4】至少跃迁到n=∞,成为自由电子。 第四章 原子结构 高中同步 思路点拨    根据排列组合公式 = ,得出大量高能级氢原子向低能级跃迁可辐射的光 子种类;根据能级图,得出氢原子跃迁辐射的光子频率高低及需吸收的能量大小。 第四章 原子结构 高中同步 解析    大量处于n=3能级的氢原子跃迁过程中最多可辐射出 =3种频率的光子(由【1】 【2】得到),A错误; 根据能级图可知,从n=3能级跃迁到n=1能级辐射的光子能量比从n=3能级 跃迁到n=2能级辐射的光子能量高,则从n=3能级跃迁到n=1能级比跃迁到n=2能级辐射的光 子频率高(由【3】得到),B错误;根据能级图可知,从n=3能级跃迁到n=4能级需吸收的能量为 ΔE=E4-E3=-0.85 eV-(-1.51 eV)=0.66 eV,C正确;根据能级图可知,处于n=3能级的氢原子的电离 能为1.51 eV,故要使其电离,至少需要吸收1.51 eV的能量,D错误。 答案    C 第四章 原子结构 高中同步 $