高中物理(新教材)選修三課件1：5-5“基本”粒子 人教版

第五章原子核第5節(jié)“基本”粒子圖中顯示的是質(zhì)子碰撞后粒子的軌跡。20世紀，人們通過對粒子碰撞和宇宙線的觀測，發(fā)現(xiàn)了很多新粒子。這些新發(fā)現(xiàn)的粒子分為哪幾類？彼此之間有什么關(guān)系？新知導入1932年發(fā)現(xiàn)了正電子,1937年發(fā)現(xiàn)μ子,1947年發(fā)現(xiàn)K介子和π介子，后來又發(fā)現(xiàn)超子、反粒子等。1．“基本粒子”不基本(1)傳統(tǒng)的“基本粒子”：光子、電子、質(zhì)子和中子。(2)“基本粒子”不基本的原因①科學家們逐漸發(fā)現(xiàn)了數(shù)以百計的不同種類的新粒子。②科學家們又發(fā)現(xiàn)質(zhì)子、中子等本身也有自己的復雜的結(jié)構(gòu)。2．發(fā)現(xiàn)新粒子新知梳理如光子、中間玻色子(W和Z玻色子)、膠子。光子傳遞電磁相互作用，中間玻色子傳遞弱相互作用，膠子傳遞強相互作用。3．粒子的分類參與強相互作用的粒子。質(zhì)子和中子都是強子。不參與強相互作用。有電子、電子中微子、μ子、μ子中微子、τ子、τ子中微子。(3)規(guī)范玻色子：(1)強子：(2)輕子：傳遞各種相互作用的粒子。(4)希格斯玻色子：是希格斯場的量子激發(fā)?；玖Ｗ右蚺c希格斯場耦合而獲得質(zhì)量1964年物理學家蓋爾曼提出夸克模型，認為強子由更基本的成分組成，這種成分叫做夸克quark。夸克模型經(jīng)過幾十年的發(fā)展，已被多數(shù)物理學家接受。六種夸克：上夸克u、下夸克d、奇異夸克s、粲夸克c、底夸克b、頂夸克t。3．夸克模型夸克帶電荷為元電荷的2/3或-1/3倍。每種夸克都有對應的反夸克?？淇四Ｐ椭赋鲭娮与姾刹辉偈请姾傻淖钚挝唬创嬖诜謹?shù)電荷。新知探究發(fā)現(xiàn)各種微粒的科學家道爾頓（原子）湯姆遜（電子）盧瑟福（質(zhì)子）蓋爾曼（夸克）查德威克（中子）一、發(fā)現(xiàn)新粒子對新粒子的認識歷程發(fā)現(xiàn)時間1932年1937年1947年20世紀60年代后新粒子反粒子μ子K介子與π介子超子基本特點質(zhì)量與相對應的粒子相同而電荷及其他一些物理性質(zhì)相反比質(zhì)子的質(zhì)量小質(zhì)量介于電子與核子之間其質(zhì)量比質(zhì)子大部分新粒子的實驗發(fā)現(xiàn)年代(1)直到19世紀末，人們都認為光子、電子、質(zhì)子和中子是基本粒子．(2)隨著科學的發(fā)展，科學家們發(fā)現(xiàn)了很多的新粒子并不是由以上基本粒子組成的，并發(fā)現(xiàn)質(zhì)子、中子等本身也有復雜結(jié)構(gòu)．(3)探測工具粒子加速器和粒子探測器是研究粒子物理的主要工具。新粒子的發(fā)現(xiàn)(1)直到19世紀末，人們都認為光子、電子、質(zhì)子和中子是基本粒子．(2)隨著科學的發(fā)展，科學家們發(fā)現(xiàn)了很多的新粒子并不是由以上基本粒子組成的，并發(fā)現(xiàn)質(zhì)子、中子等本身也有復雜結(jié)構(gòu)．(3)探測工具粒子加速器和粒子探測器是研究粒子物理的主要工具。新粒子的發(fā)現(xiàn)反粒子（反物質(zhì)）它們的質(zhì)量、壽命、自旋等物理性質(zhì)與過去發(fā)現(xiàn)的粒子相同，而電荷等其他性質(zhì)相反例如，電子和正電子，質(zhì)子和反質(zhì)子等由反粒子構(gòu)成的物質(zhì)叫反物質(zhì)反粒子（反物質(zhì)）最顯著的特點是當它們與相應的正粒子（物質(zhì)）相遇時，會發(fā)生“湮滅”，即同時消失而轉(zhuǎn)化成其他的粒子二、粒子的分類粒子的分類概念實例強子參與強相互作用的粒子質(zhì)子、中子輕子不參與強相互作用的粒子規(guī)范玻色子傳遞各種相互作用的粒子光子、中間玻色子（W和Z玻色子）、膠子希格斯玻色子希格斯場的量子激發(fā)基本粒子因與希格斯場耦合而獲得質(zhì)量夸克模型的提出有什么物理意義？夸克模型的提出是物理學發(fā)展史中的一個重大突破，它指出電子電荷不再是電荷的最小單元，即存在分數(shù)電荷．而另一方面也說明科學正是由于一個一個的突破才得到進一步的發(fā)展．三、夸克模型夸克質(zhì)量電荷e自旋重子數(shù)同位旋同位旋分量奇異數(shù)超荷粲數(shù)底數(shù)頂數(shù)d下夸克0.008-1/31/21/31/2-1/20+1/3000u上夸克0.0042/31/20+1/3000s奇夸克0.15-1/300-1-2/3000c粲夸克1.52/30+1/3+100b底夸克4.7-1/30+1/30+10t頂夸克1742/30+1/300+1典例精析典例精析解析：由于質(zhì)子帶e的正電荷,則由兩個u夸克和一個d夸克組成,其總的電荷量為e；中子不帶電,則由一個u夸克、兩個d夸克組成,其總的電荷量為0,由此可知B正確。B1.關(guān)于粒子，下列說法中正確的是()A．光子、電子、質(zhì)子和中子是組成物質(zhì)的不可再分的最基本粒子B．質(zhì)量比核子大的粒子都參與強相互作用C．強子、輕子、媒介子都由更基本的粒子夸克組成D．許多粒子都存在反粒子解析：質(zhì)子、中子本身有復雜結(jié)構(gòu)，A錯誤，τ子的質(zhì)量比核子的質(zhì)量大，但它屬于輕子，不參與強相互作用，B錯誤；現(xiàn)代實驗還沒有發(fā)現(xiàn)輕子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，C錯誤。D隨堂練習2.根據(jù)宇宙大爆炸的理論，在宇宙形成之初是“粒子家族”盡顯風采的時期，那么在大爆炸之后最早產(chǎn)生的粒子是()A．夸克、輕子、膠子等粒子B．質(zhì)子和中子等強子C．光子、中微子和電子等輕子D．氦核、氚核、氦子等輕核A3.宇宙誕生過程中，產(chǎn)生如下粒子：①光子、中微子、電子等大量輕子；②氘核、氚核、氦3、氦核等輕核；③夸克、輕子、膠子等粒子；④質(zhì)子和中子等強子；⑤電子、質(zhì)子、氦核的混合電離氣體；⑥電子、質(zhì)子復合成為中性氫原子。根據(jù)宇宙大爆炸理論，以上粒子形成的先后順序是()A．①②③④⑤⑥ B．③①④②⑤⑥C．③④①②⑤⑥ D．①③④②⑥⑤解析：宇宙形成之初產(chǎn)生了夸克、輕子和膠子等粒子，之后又經(jīng)歷了質(zhì)子和中子等強子時代，再之后是自由光子、中微子、電子大量存在的輕子時代，再之后是中子和質(zhì)子組合成氘核，并形成氦核的核合成時代，之后電子和質(zhì)子復合成氫原子，最后形成恒星和星系，因此A、C正確，B、D錯誤．AC備用工具&資料2.根據(jù)宇宙大爆炸的理論，在宇宙形成之初是“粒子家族”盡顯風采的時期，那么在大爆炸之后最早產(chǎn)生的粒子是()A．夸克、輕子、膠子等粒子B．質(zhì)子和中子等強子C．光子、中微子和電子等輕子D．氦核、氚核、氦子等輕核A解析：由于質(zhì)子帶e的正電荷,則由兩個u夸克和一個d夸克組成,其總的電荷量為e；中子不帶電,則由一個u夸克、兩個d夸克組成,其總的電荷量為0,由此可知B正確。B1932年發(fā)現(xiàn)了正電子,1937年發(fā)現(xiàn)μ子,1947年發(fā)現(xiàn)K介子和π介子，后來又發(fā)現(xiàn)超子、反粒子等。1．“基本粒子”不基本(1)傳統(tǒng)的“基本粒子”：光子、電子、質(zhì)子和中子。(2)“基本粒子”不基本的原因①科學家們逐漸發(fā)現(xiàn)了數(shù)以百計的不同種類的新粒子。②科學家們又發(fā)現(xiàn)質(zhì)子、中子等本身也有自己的復雜的結(jié)構(gòu)。2．發(fā)現(xiàn)新粒子新知梳理1964年物理學家蓋爾曼提出夸克模型，認為強子由更基本的成分組成，這種成分叫做夸克quark?？淇四Ｐ徒?jīng)過幾十年的發(fā)展，已被多數(shù)物理學家接受。六種夸克：上夸克u、下夸克d、奇異夸克s、粲夸克c、底夸克b、頂夸克t。3．夸克模型夸克帶電荷為元電荷的2/3或-1/3倍。每種夸克都有對應的反夸克?？淇四Ｐ椭赋鲭娮与姾刹辉偈请姾傻淖钚挝?，即存在分數(shù)電荷。新知探究發(fā)現(xiàn)各種微粒的科學家道爾頓（原子）湯姆遜（電子）盧瑟福（質(zhì)子）