人教版(新教材)高中物理選擇性必修3學(xué)案2：5 5“基本”粒子

人教版(新教材)高中物理選擇性必修第三冊PAGEPAGE15.5“基本”粒子〖學(xué)習(xí)目標(biāo)〗1.了解新粒子的認識歷程2.了解粒子的分類〖必備知識〗知識點一、發(fā)現(xiàn)新粒子對新粒子的認識歷程反粒子實驗中發(fā)現(xiàn)，存在著這樣一類粒子，它們的質(zhì)量、壽命、自旋等物理性質(zhì)與過去已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的粒子相同，而電荷等其他物質(zhì)性質(zhì)相反，這些粒子叫反粒子知識點二、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電子、電子中微子、QUOTE渭渭子、QUOTE渭渭子中微子以及QUOTE蟿蟿子和QUOTE蟿蟿子中微子規(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)量知識點三、夸克模型1964年物理學(xué)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(xué)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?？淇藥щ姾蔀樵姾傻?/3或-1/3倍。每種夸克都有對應(yīng)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?？淇四Ｐ吞岢龅奈锢硪饬x：夸克模型的提出是物理學(xué)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(xué)正是由于一個一個的突破才得到進一步的發(fā)展?？淇速|(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〖例題精析〗例1．K－介子衰變的方程為：K－→π－＋π0，其中K－介子和π－介子帶負電，π0介子不帶電。一個K－介子沿垂直于磁場的方向射入勻強磁場中，其軌跡為圓弧AP，衰變后產(chǎn)生的π－介子的軌跡為圓弧PB，兩軌跡在P點相切，如圖所示，它們的半徑RK－與Rπ－之比為2∶1，π0介子的軌跡未畫出，由此可知π－的動量大小與π0的動量大小之比為()A．1：1 B．1：2 C．1：3 D．1：6例2．一個靜止的放射性同位素的原子核衰變?yōu)?，另一個也靜止的天然放射性元素的原子核衰變?yōu)?，在同一磁場中得到衰變后粒子的運動軌跡1、2、3、4，如圖所示，則這四條徑跡依次是（）A．電子、、、正電子 B．、電子、正電子、C．、正電子、電子、 D．正電子、、、電子例3．(多選)已知π＋介子、π－介子都是由一個夸克(夸克u或夸克d)和一個反夸克(反夸克eq\o(u,\s\up6(－))或反夸克eq\x\to(d))組成的，它們的帶電荷量如下表所示，表中e為元電荷。粒子π＋π－udeq\o(u,\s\up6(－))eq\x\to(d)帶電荷量＋e－e＋eq\f(2e,3)－eq\f(e,3)－eq\f(2e,3)＋eq\f(e,3)下列說法中正確的是()A．π＋由u和eq\o(d,\s\up6(－))組成 B．π＋由d和eq\o(u,\s\up6(－))組成C．π－由u和eq\o(d,\s\up6(－))組成 D．π－由d和eq\o(u,\s\up6(－))組成〖隨堂練習(xí)〗1．我們觀測到的宇宙的圖景是（）A．宇宙當(dāng)今的圖景 B．宇宙過去的圖景C．宇宙將來的圖景 D．一種虛擬的圖景2．質(zhì)量比太陽小的恒星最終會演化成（）A．白矮星 B．中子星 C．脈沖星 D．黑矮星3．中微子失蹤之謎是一直困擾著科學(xué)家的問題，原來中微子在離開太陽向地球運動的過程中，發(fā)生“中微子振蕩”轉(zhuǎn)化為一個μ子和一個τ子?？茖W(xué)家通過對中微子觀察和理論分析，終于弄清了中微子失蹤之謎，成為“2001年世界十大科技突破”之一。若中微子在運動中只轉(zhuǎn)化為一個μ子和一個τ子，并已知μ子的運動方向與中微子原來的方向一致，則τ子的運動方向（）A．一定與中微子方向一致 B．一定與中微子方向相反C．可能與中微子方向不在同一直線上 D．只能與中微子方向在同一直線上4．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(fēng)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．氫核、氘核、氦核等輕核

▁▃▅▇█參*考*答*案█▇▅▃▁〖例題精析〗例1．〖答案〗C〖解析〗設(shè)K－、π－和π0介子的動量大小分別為pK－、pπ－和pπ0，在勻強磁場中Kˉ介子與π-介子均做勻速圓周運動，洛倫茲力提供向心力，由牛頓第二定律得粒子動量為P=mv=eBR則有PKˉ：Pπ-=2：1以K-的初速度方向為正方向，由動量守恒定律得PKˉ=Pπ0-Pπ-解得：Pπ0=3Pπ-，則π-的動量大小與π0的動量大小之比為1：3；故選C。例2．〖答案〗B〖解析〗放射性元素放出正電子時，正粒子與反沖核的速度方向相反，而電性相同，則兩個粒子受到的洛倫茲力方向相反，兩個粒子的軌跡應(yīng)為外切圓．而放射性元素放出β粒子時，β粒子與反沖核的速度方向相反，而電性相反，則兩個粒子受到的洛倫茲力方向相同，兩個粒子的軌跡應(yīng)為內(nèi)切圓．放射性元素放出粒子時，兩帶電粒子的動量守恒．由半徑公式，可得軌跡半徑與動量成正比，與電量成反比，而正電子和β粒子的電量比反沖核的電量小，則正電子和β粒子的半徑比反沖核的半徑都大，故軌跡1、2、3、4依次是：、電子、正電子、，故B正確，ACD錯誤．例3．〖答案〗AD〖解析〗因π＋介子帶有＋e的電荷量，且是由一個夸克和一個反夸克組成的，而夸克u帶＋eq\f(2e,3)的電荷量，反夸克eq\o(d,\s\up6(－))帶＋eq\f(e,3)的電荷量，則π＋介子是由夸克u和反夸克eq\o(d,\s\up6(－))組成的；同理，π－介子由夸克d和反夸克eq\o(u,\s\up6(－))組成，所以A、D正確。〖隨堂練習(xí)〗1.〖答案〗B〖解析〗人類可觀宇宙主要是可見光觀測，我們能看到的星體據(jù)我們很遠（光都要走很久），所以我們看到的宇宙的圖景實際上是過去的圖景。故選B。2.〖答案〗D〖解析〗質(zhì)量比太陽小的恒星演化過程為紅巨星到白矮星到黑矮星。故選D。3.〖答案〗D〖解析〗中微子轉(zhuǎn)化為一個μ子和一個τ子過程中動量守恒，已知μ子的運動方向與中微子原來的方向一致，只能得出τ子的運動方向與中微子方向在同一直線上，可能與中微子同向也可能反向。A．一定與中微子方向一致與分析不符，故A錯誤；B．一定與中微子方向相反與分析不符，故B錯誤；C．可能與中微子方向不在同一直線上與分析不符，故C錯誤；D．只能與中微子方向在同一直線上與分析不符，故D正確。故選：D。4.