2020-2021学年高中物理-第三章-原子结构之谜-第3节-氢原子光谱教案-粤教版选修3-5.doc

2020-2021学年高中物理 第三章 原子结构之谜 第3节 氢原子光谱教案 粤教版选修3-5

2020-2021学年高中物理 第三章 原子结构之谜 第3节 氢原子光谱教案 粤教版选修3-5

年级：
姓名：

- 8 -

第3节 氢原子光谱
【教学目标】
1． 知识与技能
a) 了解氢原子光谱的不连续性及各个线系。
b) 知道每种原子都有其特定的原子光谱，了解光谱分析在科学技术中的应用。
2． 过程与方法
通过观察氢原子光谱的实验，知道一种观察光谱的方法，明确原子光谱的不连续性。
3． 情感、态度与价值观
了解光谱分析的应用，体会物理学对技术、生活的推动作用，培养浓厚的科学兴趣。
【学情分析】
学生通过α粒子散射实验了解了原子结构，知道原子是由原子核及核外电子组成，但核外电子在核外如何运动并不清楚，本节课正是从这里引入。另外，学生对于量子化的了解只局限于普朗克关于能量量子假说的初步印象中，这也成为下节课的难点内容，故本节课应先通过光谱分析使学生对于能量量子化的理解有初步的思考，这也是本节课的任务之一。
【教学内容分析】
1. 课程标准：通过对氢原子光谱的分析，了解原子的能级结构。
2. 教材分析：本节课安排在原子结构与原子的能级结构之间，起着承上启下的作用。通过氢原子光谱的不连续性、巴耳末公式引起学生对原子能级结构的思考，通过对光谱的介绍，使学生了解光谱分析在科学技术中的应用。
【重难点】
重点：氢原子光谱的不连续性及各个线系
难点：通过光谱分析理解巴耳末公式的意义
【教学方法】
逻辑推理法、实验法、比较法等
【教学用具】
实验器材：分光镜、三棱镜、手电筒、稀薄气体放电管、高压感应圈
【教学环节与活动】
教学程序
教师活动
学生活动
引入
α粒子散射的实验使我们知道原子具有核式结构,但电子在核的周围怎样运动?它的能量怎样变化?这些还要通过其他事实认识.
很多情况下，光是由原子内部电子的运动产生的，因此原子发出的光的情况是了解原子性质的最重要的直接证据。
电子在核外绕核运动。
新课
一、 光谱（板书）
原子光谱是了解原子性质的最重要的直接证据，那什么是光谱呢？
演示实验：利用三棱镜和手电筒演示光的色散。

解释光带如何形成的及强调不同位置的光对应着不同波长的光。为了能精确地测量不同光的波长，简要介绍分光镜的作用和结构。
二、 氢原子光谱实验规律（板书）
为了方便研究，我们研究最简单的原子光谱——氢原子光谱。
演示实验：利用稀薄氢气的放电管演示氢原子发光。
播放视频：氢原子光谱，显示氢原子光谱。
提出问题：显示各氢原子光谱线的波长，并引导学生思考并总结氢原子光谱线的特点。
特点：
1.几种特定频率的光
2.光谱是分立的亮线
提出问题：光谱线的间隔越来越大，它们之间是否满足一定的关系呢？
瑞士一位中学数学教师巴耳末发现这四条光谱的波长可以用一个很简单的数学公式表示

提出问题：1.能否用一个公式把这四个式子合并起来？（提示学生归纳总结以上四个式子的共同点）
2.n可以取哪些值？（强调n只能取正整数）
3.n能取大于6的数吗？
说明除了以上4条光谱线外，应该还有其它谱线，科学家随后也观测到，自从巴耳末系后，人们又发现了氢原子的其他线系，并总结出相应的公式：
莱曼系： n=2，3，4，…
帕邢系： n=4，5，6，…
布喇开系： n=5，6，7，…
普丰德系： n=6，7，8，…
提出问题：加上巴耳末系： n=3，4，5，…请同学们找找这些公式有什么共同点。能否将5个公式合成一个通式？（引导学生得出广义巴耳末公式）
（板书）广义巴耳末公式：m、n均为正整数，且n>m
提出问题：氢原子的光谱是分立的，那其他原子的是不是也是分立的呢？
（板书）三、原子光谱
播放视频：发射光谱和吸收光谱。视频分别演示了不同稀薄气体发光的光谱情况，并说明每一种元素的发射光谱都各不相同，可作为鉴别不同原子的依据。接着再介绍吸收光谱，并对比同种原子的发射光谱和吸收光谱，从而得出吸收光谱也可作为鉴别原子的依据。
总结发射光谱、吸收光谱，并与连续光谱作对比。提出光谱分析法。

学生实验：利用三棱镜平行日光管放置观察光的色散。

光谱线之间有一定的间隔，且间隔越来越大。
同一种原子发出的光谱线是固定的。

n=3，4，5，6，…
可以

式子左边相同，右边都是R乘以两个数的平方差。n为正整数，且比前一项的正整数大。
小结
本节学习了
1.氢原子光谱的特点：由特定的不连续的光谱组成
2.广义巴耳末公式： m、n均为正整数，且n>m
3.各种光谱
连续光谱：
明线光谱：
吸收光谱：

思考题
你还记得阿基米德检验金皇冠的故事吗？他是用什么办法检验的？你觉得这种办法可靠吗？能否使用光谱分析的方法来检验金皇冠？
补充介绍光谱分析法，光谱分析法的灵敏度非常高，可以精确到只有三百万分之一毫克。

提出问题：光谱分析法还有哪些应用？
光谱分析法的应用：
1.对岩石矿物、河底泥、化工原料、金属材料甚至是土壤和人体结石进行定性、半定量和定量分析。
2.天文学的应用。星球的化学组成；宇宙爆炸。
介绍科学家如何利用太阳光的吸收光谱分析太阳表面的元素组成，火星探测器“勇气号”上所携带的分光镜的的作用，利用分光镜分析太阳系外恒星的光谱红移现象，说明恒星间的距离在增大，说明宇宙在膨胀等光谱分析在天文学中的应用。
提出问题：本节课的学习主要是为下节课服务的，请大家在课后思考以下问题。
1. 原子发光的原因是什么？
2. 氢原子光谱为什么不连续？
3. 为什么氢原子可以形成如此有规律的五个线系？
利用排水法测出金的密度来检验。这种方法不可靠，因为我们可以在皇冠中同时加入密度比金大和比金小的两种物质，最终使皇冠的密度与金相同就能蒙混过关。能用光谱分析方法来检验。

分析矿物等
【板书设计】
第3节氢原子光谱
投影
一、 光谱
二、 氢原子光谱实验规律
1. 特点：
2. 广义巴耳末公式： m、n均为正整数，且n>m
三、原子光谱

【教学评价】
本节在本章原子结构中起着连接原子核式结构与原子的能量结构的桥梁作用，分为三个主题：“巴耳末系”、“氢原子光谱的其他线系”和“原子光谱”。以探究原子内部电子的运动情况为诱因，以研究氢原子光谱为线索，引导学生对原子光谱的分立性及特定性进行分析，最终利用巴耳末公式中的正整数使学生较好的理解量子化的概念，为下节课原子的能级结构奠定基础。因此把握好本节的作用是讲好本节课的关键。为了让学生能较好地理解光谱的物理意义，课堂上安排了演示实验及学生实验，以使学生对于光谱的来源及意义有更深层的理解，也为学生理解研究氢原子光谱的意义打下良好的开端，避免了学生学完以后还不能理解为什么原子有能级、为什么能量是不连续的，从而只是将内容死记硬背的结果。本节课利用视频与演示实验相结合的方法，让学生能够较清晰观察到各种原子的光谱线，相比直接给出光谱线图，这样更能增加学生对光谱线的理解。
本节课的优点如下：
1. 重、难点明确、突出；通过光谱介绍、观察性实验、巴耳末公式层层渐进的方式使学生一步一步明确量子化的物理意义，这是本节课的重点任务。
2. 教学设计合理，线索分明；采用层层设问、循序渐进的形式引导学生观察、猜测、理解光谱分析的物理意义，引起学生对能量量子化的思考，达到了较好的教学效果；
3. 通过演示实验使学生感受到了物理学是一门以实验为基础的学科，既丰富了课堂气氛，同时也让学生体会物理学对技术、生活的推动作用，培养浓厚的科学兴趣；
4. 通过课后思考使学生养成思考问题的习惯，明白学习物理不只局限于课堂，课后的思考对于学好物理更重要。
本节课由于学校实验条件的限制，无法对光谱分析的观察做至分组实验，只能以演示实验加视频的形式呈现出来，减少了实验的真实性和说服力。若能改为学生分组实验，让学生自己动手做实验，既能提高学生的动手能力，同时也能增强学生学生物理的兴趣，效果将更好。当然，学生实验所需的时间将更长些，因此需要对课堂内容作适当的压缩，同时也需加强对学生实验操作的引导。也正是这个原因，也导致了许多教师经常不愿意让学生做实验，这就使得学生对于物理课的兴趣大大减弱、动手能力越来越差，这是我们要加以改进和努力的地方。
对于近现代的物理知识的教学，由于实验仪器、实验条件及考纲的要求不高等因素的影响，导致了许多老师教学的过程中以蜻蜓点水的形式草草收场，这对于学生了解物理发展史、培养严谨的物理研究方法是不利的，教学中应该予以重视。
教学是一门艺术，是需要教师不断地突破自己，才能使我们的教育事业变得更有生命力，才能培养出更有思维能力的学生。