урок 11 класс
план-конспект урока по физике (11 класс) на тему

Конспект урока в 11 классе по теме:                          

                 «Постулаты Бора.  Модель атома водорода по Бору».

Учитель физики Новикова Любовь Михайловна ГБОУ СОШ № 4 г. Чапаевск Самарской области

Цели урока:

Образовательная – организовать деятельность учащихся по изучению  постулатов Бора, описывающих основные свойства атомов; раскрыть пути выхода из кризиса классической физики.

Развивающая – содействовать развитию у школьников умений использовать научные методы познания (наблюдение, гипотеза, эксперимент).

Воспитательная – познакомить с личностью Нильса Бора, его смелыми и революционными работами, положившими начало новой физической теории.

Тип урока: урок формирования новых знаний.

Вид урока: комбинированный урок.  

Демонстрации: презентация

Содержание.

1 Организация начала занятий.

2. Повторение изученного материала.

1. Какие физические явления подтверждают сложную структуру атома?

2. Опишите модель атома Томсона. Почему эта модель оказалась несостоятельной?

3. Расскажите о планетарной модели атома Резерфорда. Какие эксперименты послужили доказательством этой модели, в чем ее недостатки.

3. Изложение нового материала.  

Учитель:  продолжим изучать главу «Атомная физика», используя метод научного познания.

Материал урока будем оформлять в тетрадях, заполняя таблицу:

Сегодня мы продолжим разговор об атоме. Попытаемся раскрыть пути выхода из кризиса классической физики, который возник в связи с тем, что модель, предложенная Резерфордом, не позволила объяснить устойчивость атома. Тема урока: «Постулаты Бора.  Модель атома водорода по Бору».

Слайд 1.

Слайд 2.

·                   Факты

Опыты по рассеянию α-частиц показывают, что атом состоит из ядра и вращающихся вокруг него электронов. Данные электродинамики свидетельствуют, что движущиеся ускоренно заряды испускают электромагнитные волны, теряя энергию. Однако даже повседневные наблюдения говорят, что атомы устойчивы и, как правило, не излучают энергии. Возникло противоречие одних фактов другим.

Слайд 3

·                   Модель

Это противоречие устранил Н. Бор (1913г.), создав неклассическую модель атома, базирующуюся на следующих постулатах:

                                          I.                       Существуют особые стационарные состояния атома, находясь в которых атом не излучает энергию, при этом электроны в атоме движутся с ускорением. Каждому стационарному состоянию соответствует определенная энергия .

                                       II.                       Излучение света происходит при переходе атома из стационарного состояния с большей энергией  в стационарное состояние с меньшей энергией . Энергия излученного фотона равна разности энергий стационарных состояний:

 -

Слайд 4.

          На основе перечисленных фактов построена теоретическая модель водородоподобного атома. Для наглядного представления возможных энергетических состояний атомов используются энергетические диаграммы, на которых каждое стационарное состояние атома отмечается горизонтальной линией, называемой энергетическим уровнем. Состояние с минимальной энергией Е₁ называют основным состоянием. Все остальные состояния атома с энергиями Е₂, Е₃, ……, Е_N называются возбужденными состояниями. Отрицательная энергия состояний атома водорода физически означает, что атом устойчив и для его разрушения (удаления электрона от ядра на расстояние, при котором взаимодействием с ядром  можно пренебречь) необходимо совершить работу. Значение Е > 0 соответствует электрону, проходящему мимо ядра и уходящему в бесконечность. Атом поглощает энергию при переходе из низших энергетических состояний в высшие.

Переходы атома на второй энергетический уровень с верхних уровней образуют серию Бальмера, которая дает видимые частоты излучения (частота излучения соответствует частоте видимого света).

Слайд5.

·                   Следствия

Объясняет планетарную модель Резерфорда.

Одним из следствий модели атома Бора является то, что при внешних воздействиях атомы могут получать не произвольные, а лишь вполне определенные значения энергии  .

  Частота излучения или  поглощения равна: .

  Радиусы орбит меняются дискретно числам n=1,2,… (правило

  квантования).

Слайд6.

·                   Эксперимент

1)   Экспериментальное исследование, непосредственно доказывающее существование стационарных состояний атомов осуществили Франк и Герц. Использовалась установка, схематически изображенная на рис. Стеклянный балон заполнен парами ртути при низком давлении и содержит катод, сетку,анод. Без ртути анодный ток растет непрерывно. При заполнении балона парами ртути на кривой появляются несколько максимумов и минимумов. Классическая физика не в состоянии объяснить этот экспериментальный факт.

Резкое уменьшение силы тока в цепи при достижении напряжения 4,9 В между катодом и сеткой заставляет сделать вывод, что электроны теряют кинетическую энергию равную 4,9 эВ в результате столкновения с атомами ртути. При меньших значениях энергии происходят только упругие столкновения электронов с атомами ртути, при которых электроны не передают им энергию.

Исходя из этих результатов можно сделать вывод, что разность энергий возбужденного стационарного состояния и основного стационарного состояния равнв 4,9 эВ. Этот вывод подтверждается еще одним эффектом. Пока напряжение между катодом и сеткой меньше 4,9 В, пары ртути не излучают. При достижении напряжения 4,9 В пары ртути испускают ультрафиолетовое излучение с частотой: ν =  =1,2 ∙ 10¹⁵ Гц.

Слайд 7.

2)   В видимой области спектра водорода находятся только четыре линии серии Бальмера, что подтверждается экспериментом.

Спектроскопические исследования в ультрафиолетовой и инфракрасной областях спектра обнаружили серии линий Лаймана, Пашена, Брэкета, Пфунда и ультрафиолетовую часть серии линий Бальмера. Значит теория Бора верно предсказывает реальные факты.

Ограниченность теории Бора.

Теория Бора водородоподобного атома прекрасно согласуется с экспериментом. Она показала неприменимость классической физики к внутриатомным явлениям: в микромире определяющими являются квантовые законы. Однако эта теория не отменяет классическую физику.

Н. Бором в 1923 г. был сформулирован принцип соответствия, согласно которому законы квантовой физики включают в себя законы классической физики.

По теории Бора электрон, движущийся по орбите не излучает электромагнитную волну; излучение происходит при переходе электрона с одной орбиты на другую.

Сближение результатов квантовой и классической теории происходит при больших значениях квантового числа n. В этом случае уровни энергий стационарных состояний сближаются настолько, что переход атома из одного квантового состояния в соседнее становится неотличим от процесса непрерывного излучения энергии.

Однако эксперимент показывает, что закономерности оптических спектров любого атома, в котором более чем один электрон, не могут быть получены, как следствия теории Бора. Правило квантования применимо не всегда. Представление об определенных орбитах, по которым движутся электроны в атоме, оказалось условным.

Слайд 8.

 К недостаткам теории Бора относится ее противоречивость: эта теория и не классическая, и не квантовая, а то и другое вместе; она представляет собой переходный этап от классической к квантовой физике.

4. Закрепление изученного материала:

1. В каком состоянии энергия электрона меньше: в основном или в возбужденном?

2. Определите наименьшую энергию, которую надо сообщить атому водорода, чтобы перевести его в ионизированное состояние.

3. Сколько квантов с различной энергией может испустить атом водорода, если он находится в третьем энергетическом состоянии?

4. Какие новые закономерности микромира открыл Н. Бор? Почему они были сформулированы в виде постулатов? Чем они противоречат классическим представлениям?

5.Домашнее задание: § 94, 95.

Литература:

1.Разумовский В.Г., Майер В.В. Физика в школе. Научный метод познания и обучение. М. : Гуманитар. изд. Центр ВЛАДОС, 2007.

2. Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Чаругин В.М. Физика: Учеб. Для общеобразов. Учреждений 11 класс. М.: Просвещение, 2009.

3. Физика: Учебн. Для 11 кл. шк. и кл. с углубл. изуч. Физики /А.Т. Глазунов, О.Ф. Кабардин, А.Н. Малинин и др.; Под ред. А.А. Пинского. М.: Просвещение, 2000.

4. Сауров Ю.А. Физика. Поурочные разработки. 11 класс: пособие для учителей общеобразоват. учреждений. М.: просвещение, 2010.

5. http://class-fizika.narod.ru/

6. http://ru.wikipedia.org/wiki/

7. http://images.yandex.ru/