高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册5 “基本”粒子示范课课件ppt

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1.知道电子、中子、质子并不是组成物质的最基本的粒子。2.知道粒子的分类及其作用,了解夸克模型。3.知道夸克是组成强子的成分。
1.“基本粒子”不基本(1)19世纪末,人们认为原子是组成物质的不可再分的最小微粒。(2)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、中子等本身也有自己的复杂的结构。所以,从20世纪后半期起,就将“基本”二字去掉,统称为粒子。
2.发现新粒子与夸克模型(1)反粒子实验中发现,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)粒子的分类①强子:参与强相互作用的粒子,质子和中子都是强子。②轻子:不参与强相互作用的粒子,最早发现的轻子是电子。③规范玻色子:是传递各种相互作用的粒子,如光子、中间玻色子、胶子。④希格斯玻色子:希格斯玻色子是希格斯场的量子激发。(3)夸克模型的提出1964年提出的夸克模型,认为强子是由更基本的夸克组成的。
1.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+23或-13。(　　)答案(1)×　(2)√　(3)√　(4)×　(5)×　(6)√　(7)√　(8)√
2.(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.光子属于轻子解析根据粒子的分类、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。答案ABC
3.(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解析夸克不能以自由的状态单个出现,D错误,A、B、C正确。答案ABC
4.2002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.①③B.②③ C.③④D.①②解析中微子在转化为μ子和τ子的前后过程中满足动量守恒定律。答案B
粒子的发现和分类情境探究对粒子的认识下图为粒子发展示意图:(1)为什么现在将“基本”二字去掉,统称为粒子?(2)为什么说夸克模型是物理学发展中的一个重大突破?
要点提示(1)随着科学的发展,科学家们发现了很多的新粒子都不是由质子、中子、电子组成的,又发现质子、中子等本身也有自己的复杂结构。所以现在将“基本”二字去掉,统称为粒子。(2)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。
知识归纳1.新粒子的发现及特点
实例引导例题 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
变式训练在β衰变中常伴有一种称为“中微子”的粒子放出。中微子的性质十分特别,因此在实验中很难探测。1953年,莱尼斯和柯文建造了一个由大水槽和探测器组成的实验系统,利用中微子与水中 的核反应,间接地证实了中微子的存在。可以判定,中微子的质量数和电荷数分别是　　　。(填写选项前的字母) A.0和0B.0和1 C.1和0D.1和1
(2)上述核反应产生的正电子与水中的电子相遇,与电子形成几乎静止的整体后,可以转变为两个光子(γ),即 。已知正电子和电子的质量都为9.1×10-31 kg,反应中产生的每个光子的能量约为　　　 J。 
解析(1)发生核反应前后,粒子的质量数和电荷数均不变,据此可知中微子的质量数和电荷数都是0,A项正确。(2)产生的能量是由于质量亏损。两个电子转变为两个光子之后,质量变为零,则E=Δmc2,故一个光子的能量为 ,代入数据得 =8.2×10-14 J。正电子与水中的电子相遇,与电子形成几乎静止的整体,故系统总动量为零,所以如果只产生一个光子是不可能的,因为此过程遵循动量守恒定律。答案(1)A　(2)8.2×10-14
1.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解析由于质子、中子是由不同夸克组成的,它们不是最基本的粒子,不同夸克构成强子,有的强子带电,有的强子不带电,故A、B错误。夸克模型是研究强子结构的理论,不同夸克带电不同,分别为 ,说明电子电荷不再是电荷的最小单位,故C错误,D正确。答案D
2.(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解析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。答案ACD
3.20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(　　)