8　粒子和宇宙

第8节 粒子和宇宙学案学习目标1了解构成物质的“基本粒子”及粒子物理的发展史2初步了解宇宙的演化过程及宇宙与粒子的和谐统一学习重点了解构成物质的粒子和宇宙演化过程学习难点各种微观粒子模型的理解自主学习一、粒子的概念1“基本粒子”不基本(1)传统的“基本粒子”：光子、_、质子和_(2)“基本粒子”不基本的原因科学家们逐渐发现了数以百计的_的新粒子科学家们又发现质子、中子等本身也有自己的_2发现新粒子(1)新粒子：1932年发现了_，1937年发现_，1947年发现K介子和介子及以后的超子、反粒子等(2)分类：按照粒子与各种相互作用的关系分为：强子、轻子和_3夸克模型(1)夸克模型的提出：1964年美国物理学家提出了强子的夸克模型，认为强子是由_构成的(2)分类：上夸克、下夸克、奇异夸克、粲夸克、底夸克、顶夸克；它们带的电荷量分别为元电荷的_或_，每种夸克都有对应的_(3)意义：电子电荷不再是电荷的_，即存在分数电荷特别提醒夸克不能以自由的状态单个出现，这种性质称为夸克的“禁闭”.二、宇宙及恒星的演化1宇宙演化根据大爆炸理论，在宇宙形成之初是“粒子家族”尽显风采的时期在大爆炸之后逐渐形成了夸克、轻子和_等粒子，随后经过_时代、_时代、_时代继续冷却，质子、电子、原子等与_分离而逐步组成恒星和星系. 2恒星的演化(1)恒星的形成：大爆炸后，宇宙尘埃在万有引力作用下形成_，进一步凝聚使引力势能转变为_，温度升高，直到发光，于是_诞生了(2)恒星的演变：核聚变反应，层级递进地在恒星内发生，直到_不再发生时，恒星的_达到极大(3)恒星的归宿：恒星最终归宿与恒星的质量大小有关当恒星的质量小于1.4倍太阳质量时，演变为_；当恒星的质量是太阳质量的1.4倍2倍时，演变为_；当恒星的质量更大时，演变为_典型例题例1、已经证实，质子、中子都是由称为上夸克和下夸克的两种夸克组成的，上夸克带电为e，下夸克带电为e，e为电子所带电量的大小如果质子是由三个夸克组成的，且各个夸克之间的距离都为l，l1.51015 m试计算质子内相邻两个夸克之间的静电力(库仑力) 质子带e的电量，故它是由2个上夸克和1个下夸克组成的按题意，三个夸克必位于等边三角形的三个顶点处，这时上夸克与上夸克之间的静电力应为Fuukk.代入数值，得Fuu46 N，为斥力上夸克与下夸克之间的静电力为Fudkk.代入数值，得Fud23 N，为引力答案：上、上夸克之间为46 N的斥力；上、下夸克之间为23 N的引力自我检测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强子都是带电的粒子C夸克模型是探究三大类粒子结构的理论D夸克模型说明电子电荷不再是电荷的最小单位2正电子是电子的反粒子，它跟普通电子的电量相等，而电性相反科学家设想在宇宙的某些部分可能存在完全由反粒子构成的物质反物质.1997年初和年底，欧洲和美国的科学研究机构先后宣布，他们分别制造出9个和7个反氢原子，这是人类探索反物质的一大进步你推测反氢原子的结构是()A由一个带正电荷的质子与一个带负电荷的电子构成B由一个带负电荷的质子与一个带正电荷的电子构成C由一个不带电的中子与一个带负电荷的电子构成D由一个带负电荷的质子与一个带负电荷的电子构成3.图1973中子内有一个电荷量为e的上夸克和两个电荷量为e的下夸克，一简单模型是三个夸克都在半径为r的同一圆周上，如图1973所示如图1974所示的四幅图中，能正确表示出各夸克所受静电作用力的是()图1974参考答案自主学习：一、1.(1)电子中子(2)不同种类复杂结构2.(1)正电子子(2)媒介子3.(1)夸克反夸克(3)最小单元二、1.胶子强子轻子核合成光子2.(1)星云团内能恒星(2)各种热核反应中心密度(3)白矮星中子星黑洞自我检测1选D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e和，说明电子电荷不再是电荷的最小单位，C错误，D正确故正确答案为D.2选B氢原子是由质子和电子构成，那么反氢原子也应由它们的反粒子构成，即由反质子和反电子构成，因此B正确，A、C、D错3选B本题考查的是库仑力的大小、方向及力的合成，明确每个