第4章 专题提升课3 玻尔原子模型的三个问题（课件PPT）-【学霸笔记·同步精讲】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册（鲁科版）

该高中物理课件聚焦玻尔原子模型，系统剖析跃迁（光子与实物粒子区别、一群与一个原子跃迁差异、直接与间接跃迁）、电离与跃迁的区别及能量计算（动能、电势能、总能量）等核心问题，通过从基础概念到复杂对比的递进设计，搭建清晰的学习支架。 其亮点在于通过微专题形式整合对比分析与实例解析，如光子与实物粒子跃迁条件的辨析、能量公式推导，培养学生科学思维中的模型建构与科学推理能力，强化能量观念。学生能深化对抽象概念的理解，教师可借助专题体系提升教学效率。

专题提升课3　玻尔原子模型的三个问题 1 专题深度剖析 1 随堂巩固落实 2 内 容 索 引 专题深度剖析 PART 01 第一部分 3 微专题一　几种跃迁的对比 1．光子与实物粒子 (1)原子若是吸收光子的能量而被激发，其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能级时能量不足，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两能级的能量差值，就可使原子发生能级跃迁。 返回导航 2．一群原子和一个原子 如果只有一个氢原子，在某段时间内，由某一能级跃迁到另一个能级时，只能出现所有可能情况中的一种，但是如果容器中盛有大量的氢原子，这些原子的核外电子跃迁时就会有各种情况出现。 3．直接跃迁与间接跃迁 原子从一种能量状态跃迁到另一种能量状态时，有时可能是直接跃迁，有时可能是间接跃迁。两种情况辐射或吸收光子的频率不同。 返回导航 √ 　 　(多选)氢原子的能级图如图所示，欲使处于基态的氢原子跃迁，下列措施可行的是(　　) A．用10.2 eV的光子照射 B．用11 eV的光子照射 C．用13.06 eV的光子照射 D．用11 eV的电子碰撞 √ √ 返回导航 [解析]　由玻尔理论的跃迁假设可知，氢原子在各能级间跃迁，只能吸收能量值刚好等于两能级能量差的光子。由氢原子能级关系不难算出，10.2 eV刚好为氢原子n＝1和n＝2的两能级能量差，13.06 eV刚好为氢原子n＝1和n＝5的两能级能量差，而11 eV则不是氢原子基态和任一激发态的能量差，因而氢原子能吸收前者被激发，而不能吸收后者。用电子去碰撞氢原子时，入射电子的动能可全部或部分地被氢原子吸收，所以只要入射电子的动能大于或等于基态和某个激发态能量之差，也可使氢原子跃迁。故A、C、D正确。 返回导航 √ 　 　(多选)氢原子能级图如图所示，当氢原子从n＝3跃迁到n＝2的能级时，辐射光的波长为656 nm。下列判断正确的是(　　)  A．氢原子从n＝2跃迁到n＝1的能级时，辐射光的波长大于656 nm B．用波长为325 nm的光照射，可使氢原子从n＝1跃迁到n＝2的能级 C．一群处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时最多产生3种谱线 D．用波长为633 nm的光照射，不能使氢原子从n＝2跃迁到n＝3的能级 √ 返回导航 [解析]　能级间跃迁辐射的光子能量等于两能级间的能量差，能量差越大，辐射的光子频率越大，波长越小，A错误； 返回导航 微专题二　跃迁和电离 1．电离：指电子获得能量后脱离原子核的束缚成为自由电子的现象。 电离态：指n→∞，E＝0的状态。 电离能：电子发生电离所需的能量。 2．氢原子跃迁与电离的区别 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，原子电离后产生的自由电子的动能越大。 返回导航 　 　(多选)氢原子的能级图如图所示。用光子能量为13.06 eV的光照射一群处于基态的氢原子，下列说法正确的是(　　) A．氢原子从n＝4的能级向n＝3的能级跃迁时辐射光的波长最短 B．辐射光中，光子能量为0.31 eV的光波长最长 C．用此光子照射基态的氢原子，能够使其电离 D．用光子能量为14.2 eV的光照射基态的氢原子， 能够使其电离 √ √ 返回导航 [解析]　因为－13.6 eV＋13.06 eV＝－0.54 eV，知氢原子跃迁到第5能级，从n＝5跃迁到n＝1辐射的光子能量最大，波长最短，从n＝5跃迁到n＝4辐射的光子能量为0.31 eV，波长最长，A、C错误，B正确； 用光子能量为14.2 eV的光照射基态的氢原子，能够使其电离，D正确。 返回导航 √ 　 　(多选)如图为氢原子的能级图。一群氢原子处于n＝3的激发态上，根据玻尔的原子模型理论，下列说法正确的是(　　)  A．原子从n＝3向n＝2的能级跃迁需要吸收能量 B．原子从n＝3向n＝2的能级跃迁后电子动能增大 C．原子向低能级跃迁只能发出2种不同频率的光子 D．原子至少需要吸收1.51 eV的能量才能发生电离 √ 返回导航 [解析]　从高能级向低能级跃迁时，释放能量，故A错误； 根据行星模型可知，当原子跃迁到低能级后电子的轨道半径减小，电场力做正功，故电势能减小，动能增大，故B正确； 根据能级图可知氢原子处于n＝3能级的能量为－1.51 eV，故要使其电离至少需要吸收1.51 eV的能量，故D正确。 返回导航 微专题三　玻尔原子模型的能量问题 返回导航 返回导航 √ 　 　按玻尔原子模型，氢原子核外电子分别在第1、2轨道上运动时，其有关物理量的关系是(　　) A．电子的动能Ek1<Ek2 B．电子转动的角速度ω1>ω2 C．电子转动的向心加速度a1<a2 D．氢原子的能量E1>E2 返回导航 由低能级跃迁到高能级需要吸收能量，则氢原子的能量E1<E2，所以D错误。 返回导航 √ 返回导航 返回导航 一个处于n＝4的激发态的氢原子，向低能级跃迁时最多可辐射出3种不同频率的光，分别是4→3、3→2、2→1，C错误； 返回导航 随堂巩固落实 PART 02 第二部分 22 √ 1．(能级跃迁)弗兰克—赫兹实验中，电子碰撞原子，原子从低能级跃迁到高能级。它为能级的存在提供了直接的证据，对玻尔的原子理论是一个有力支持。氢原子的能级图如图所示。电子由静止开始经过加速电场加速后，与静止的氢原子发生碰撞，下列能使处于基态的氢原子跃迁到第2能级的加速电压为(　　) A．3.4 V　　　　　　　 B．5.1 V C．7.0 V D．11 V 解析：由题图可知，基态与第2能级的能级差ΔE＝E2－E1＝10.2 eV，因为电子为实物粒子，其动能大于能级差即可，由E＝eU知加速电压应该满足U>10.2 V，D正确。 返回导航 √ 2．(跃迁和电离)氢原子能级图如图所示，下列说法正确的是(　　)  A．当氢原子从n＝2能级跃迁到n＝3能级时，辐射光子的能量为1.89 eV B．处于n＝2能级的氢原子可以被能量为2 eV 的电子碰撞而向高能级跃迁 C．处于基态的氢原子，吸收14 eV能量后不能发生电离 D．大量处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时，最多可以辐射出2种不同频率的光子 返回导航 解析：根据辐射的光子能量等于两能级间的能量差，可知E3－E2＝ΔE，因此氢原子从n＝2能级跃迁到n＝3能级时，需要吸收的光子能量必须等于1.89 eV，A错误； 处于n＝2能级的氢原子可以被能量为2 eV的电子碰撞，吸收1.89 eV的能量而向第3能级跃迁，B正确； 使处于基态的氢原子发生电离，入射光子的能量应大于或等于13.6 eV, C错误； 大量处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时，最多可以释放3种频率的光子，D错误。 返回导航 √ 3．(玻尔原子模型的能量问题)(多选)根据玻尔理论，氢原子核外电子在n＝1和n＝2的轨道上运动，其运动的(　　) A．轨道半径之比为1∶4 B．动能之比为4∶1 C．速度大小之比为4∶1 D．周期之比为1∶8 √ √ 返回导航 返回导航 $