高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册5 “基本”粒子精品课件ppt

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物理观念∶从宏观到微观认识粒子的结构，形成的关于粒子、粒子与相互作用、夸克模型等的基本认识。科学思维∶能够分清粒子大小的数量级以及相互组成的关系，知道当前还有许多新粒子被不断发现。科学探究：通过研究宇宙射线和强子对撞机，是发现新粒子的两种方法。科学态度与责任∶研究微观粒子认识自然的方式之一，粒子是不断发展的，具有相对持久性和普适性。我们要把粒子思想应用与实际生活中。教学重点：发现新粒子，粒子的分类。教学难点：发现新粒子，粒子的分类。
如图显示的是质子碰撞后粒子的轨迹。20世纪，人们通过对粒子碰撞和宇宙线的观测，发现了很多新粒子。这些新发现的粒子分为哪几类？彼此之间有什么关系？
1803年道尔顿发现原子，人们认为原子是组成物质的不可再分的最小微粒；1897年汤姆孙发现电子，1919卢瑟福发现质子，1932年查德威克通过实验发现中子……后来认为光子、电子、质子和中子是组成物质的不可再分的最基本的粒子,并称为“基本粒子”。随着科学的进一步发展,科学家们逐渐发现了数以百计的不同种类的新粒子，它们并不能看作由质子、中子、电子组成的,另外又发现质子、中子等本身也有复杂的结构。所以，从20世纪后半期起，就将“基本”二字去掉，统称为粒子。
“基本”粒子不再“基本”，发现的新粒子应该分为哪几类？
1.“基本粒子”不基本
1932年发明的粒子加速器，能使带电粒子加速到很高的能量。让这些高能粒子彼此对撞，就能产生更多的粒子，这种装置称为对撞机。利用加速器和对撞机，人们发现了更多的粒子。
欧洲核子研究中心的大型强子对撞机
实验中发现,存在着这样一类粒子,它们的质量、寿命、自旋等物理性质与过去已经发现的粒子相同,而电荷等其他性质相反,这些粒子叫作反粒子。例如,电子的反粒子就是正电子。
(2)部分实验发现的新粒子
质子、中子、介子、超子
强子有内部结构,由夸克构成
电子、电子中微子、μ子、μ子中微子、τ子、τ子中微子
未发现内部结构每种轻子都有对应的反粒子
光子、中间玻色子、胶子
光子、中间玻色子、胶子分别传递电磁、弱、强相互作用
目前最后一个被发现粒子因与希格斯场耦合而获得质量
三、夸克与粒子物理标准模型
1964年盖尔曼提出夸克模型，认为强子由更基本的成分夸克（quark）组成。
上夸克、下夸克、奇异夸克、粲夸克、底夸克、顶夸克
夸克模型的提出是物理学发展中的一个重大突破，它指出电子电荷不再是电荷的最小单元，即存在分数电荷。
正误判断(1)质子、中子、电子都是不可再分的基本粒子。(　　)(2)质量、寿命、自旋等物理性质相同，而电荷量相等电性相反的粒子称为反粒子。(　　)(3)按照夸克模型,电子所带电荷不再是电荷的最小单元。(　　)(4)夸克的带电荷量是电子电荷量的整数倍。(　　)(5)轻子的质量一定轻。(　　)(6)核子之间的核力是胶子传递的。(　　)(7)轻子是不参与强相互作用的粒子。(　　)(8)夸克有6种,它们所带电荷分别为元电荷的+2/3或-1/3。(　　)
下列物体的尺寸由小到大排列的是（ ）A．夸克/电子、原子核、质子/中子、原子、分子、物质B．夸克/电子、质子/中子、原子核、原子、分子、物质C．夸克/电子、原子核、原子、质子/中子、分子、物质D．物质、分子、原子、原子核、质子/中子、夸克/电子
物质由分子构成，分子由原子构成，原子由原子核和电子构成，原子核由质子和中子构成，质子和中子又由夸克构成，夸克小于电子尺度，因此从小到大的顺序应为：夸克、电子、质子/中子、原子核、原子、分子、物质．
(多选)关于人们发现的新粒子，下列说法正确的是(　　)A.许多粒子都有自己的反粒子B.电子属于轻子C.质子属于强子D.光子属于轻子
根据粒子的分类、粒子与反粒子的描述知A、B、C正确;光子属于规范玻色子,D错误。
(多选)下列关于夸克模型的说法正确的是(　　)A.强子是由更基本的成分夸克组成的B.夸克的电荷量分别为元电荷的C.每种夸克都有对应的反夸克D.夸克能以自由的状态单个出现
夸克不能以自由的状态单个出现，D错误，A、B、C正确。
2002年,美国《科学》杂志评出的“2001年世界十大科技突破”中,有一次是加拿大萨德伯里中微子观测站的结果,该站揭示了中微子失踪的部分中微子在运动过程中转化为一个μ子和一个τ子。在上述研究中有以下说法,正确的是(　　)①若发现μ子和中微子的运动方向一致,则τ子的运动方向与中微子的运动方向一定相反　②若发现μ子和中微子的运动方向一致,则τ子的运动方向与中微子的运动方向可能一致　③若发现μ子和中微子的运动方向相反,则τ子的运动方向与中微子的运动方向一定一致　④若发现μ子和中微子的运动方向相反,则τ子的运动方向与中微子的运动方向可能相反A.①③ B.②③ C.③④ D.①②
中微子在转化为μ子和τ子的前后过程中满足动量守恒定律。
目前普遍认为，质子和中子都是由被称为u夸克和d夸克的两类夸克组成的。u夸克所带的电荷量为 e，d夸克所带的电荷量为- e，e为元电荷，下列论断中可能正确的是(　　)A.质子由1个u夸克和2个d夸克组成，中子由1个u夸克和2个d夸克组成B.质子由2个u夸克和1个d夸克组成，中子由1个u夸克和2个d夸克组成C.质子由1个u夸克和2个d夸克组成，中子由2个u夸克和1个d夸克组成D.质子由2个u夸克和1个d夸克组成，中子由2个u夸克和1个d夸克组成
1．关于粒子，下列正确的是（ ）A．质子和中子是组成物质的不可再分的最基本的粒子B．质子、中子本身也是复合粒子，它们拥有复杂的结构C．质子是带电的弱子D．夸克模型说明电子电荷不再是电荷的最小单位
2.关于粒子,下列说法正确的是(　　)A.电子、质子和中子是组成物质的不可再分的最基本的粒子B.强子都是带电粒子C.夸克模型是探究轻子结构的理论D.夸克模型说明电子电荷不再是电荷的最小单位
3.(多选)下列说法正确的是(　　)A.目前还未发现轻子的内部结构B.自然界存在着的能量守恒定律、动量守恒定律及电荷守恒定律,对基本粒子不适用C.反粒子与其对应的粒子相遇时,会发生湮灭现象D.强子是参与强相互作用的粒子,质子是最早发现的强子
现代实验中还没有发现轻子的内部结构,故A正确;能量守恒定律等对基本粒子也适用,故B错误;反粒子与其相应的粒子带等量异种电荷,反粒子与其对应的粒子相遇时会发生湮灭现象,故C正确;质子是最早发现的强子,故D正确。
4. 20世纪30年代以来,人们在对宇宙射线的研究中,陆续发现了一些新的粒子,K介子和π介子就是科学家在1947年发现的。K-介子的衰变方程为K-→π0+π-,其中K-介子和π-介子带负电,电荷量等于元电荷的电荷量,π0介子不带电。如图所示,一个K-介子沿垂直于磁场的方向射入匀强磁场中,其轨迹为图中的圆弧虚线,K-介子衰变后,π0介子和π-介子的轨迹可能是(　　)
π0介子不带电,在磁场中不偏转,π-介子带负电,在磁场中洛伦兹力的作用下做匀速圆周运动,再根据左手定则及动量守恒判定知,A正确。
5.关于粒子，下列说法中正确的是(　　)A．光子、电子、质子和中子是组成物质的不可再分的最基本粒子B．质量比核子大的粒子都参与强相互作用C．强子、轻子、媒介子都由更基本的粒子夸克组成D．许多粒子都存在反粒子
质子、中子本身有复杂结构，A错误，τ子的质量比核子的质量大，但它属于轻子，不参与强相互作用，B错误；现代实验还没有发现轻子的内部结构，C错误。
6.根据宇宙大爆炸的理论，在宇宙形成之初是“粒子家族”尽显风采的时期，那么在大爆炸之后最早产生的粒子是(　　)A．夸克、轻子、胶子等粒子B．质子和中子等强子C．光子、中微子和电子等轻子D．氦核、氚核、氦子等轻核
7. 宇宙诞生过程中，产生如下粒子：①光子、中微子、电子等大量轻子；②氘核、氚核、氦3、氦核等轻核；③夸克、轻子、胶子等粒子；④质子和中子等强子；⑤电子、质子、氦核的混合电离气体；⑥电子、质子复合成为中性氢原子。根据宇宙大爆炸理论，以上粒子形成的先后顺序是(　　)A．①②③④⑤⑥ B．③①④②⑤⑥C．③④①②⑤⑥ D．①③④②⑥⑤
根据大爆炸理论，宇宙形成之初是粒子家族，其后产生了夸克、轻子、胶子等粒子，然后按强子时代、轻子时代、核合成时代、混合电离气体、中性氢原子的顺序演化，故C正确。
8. 根据宇宙大爆炸的理论，在宇宙形成之初是“粒子家族”尽显风采的时期，那么在大爆炸之后最早产生的粒子是(　　)A．夸克　　　　　B．质子C．轻子 D．中子
宇宙形成之初产生了夸克、轻子和胶子等粒子，之后又经历了质子和中子等强子时代，再之后是自由光子、中微子、电子大量存在的轻子时代，再之后是中子和质子组合成氘核，并形成氦核的核合成时代，之后电子和质子复合成氢原子，最后形成恒星和星系，因此A、C正确，B、D错误．
每种轻子都有对应的反粒子。
基本粒子因与希格斯场耦合而获得质量。
参与强相互作用的粒子。
传递各种相互作用的粒子。