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精品课件高中物理选择性必修3第五章原子核新人教版

基本粒子特级教师优秀课件精选精品高中物理选择性必修3第五章原子核新人教版基本粒子特1教学目标初步了解粒子物理学的基础知识初步了解恒星的演化学生在学习中了解、感受科学发展过程中蕴藏着的科学和人文精神教学目标初步了解粒子物理学的基础知识初步了解恒星的演化学生在教学重点了解构成物质的粒子和宇宙演化过程教学难点各种微观粒子模型的理解教学重点了解构成物质的粒子和宇宙演化过程教学难点各种微观粒子研究微观世界的粒子物理、量子理论研究宇宙的理论与相互沟通、相互支撑研究微观世界的粒子物理、量子理论研究宇宙的理论与相互沟通、相从空间尺度来看蛇吞尾图，形象地表示了物质空间尺寸的层次粒子物理学的研究对象，数量级约为当前人类所认识的宇宙，最远的观察极限数量级为从空间尺度来看蛇吞尾图，形象地表示了物质空间尺寸的层次粒子物从时间尺度来看第一颗恒星形成从时间尺度来看第一颗恒星形成从时间尺度来看从时间尺度来看知道物质有反物质知道粒子的分类知道强子参加强相互作用，轻子不参加强相互作用基本粒子知道物质有反物质知道粒子的分类知道强子参加强相互作用，轻子不构成物质的“基本”粒子19世纪末，许多人认为光子、电子、质子和中子是组成物质的不可再分的最基本粒子从20世纪起科学家陆续发现了400多种同种类的新粒子，它们不是由质子、中子、电子组成的科学家进一步发现质子、中子、电子等本身也是复合粒子，且还有着复杂的结构构成物质的“基本”粒子19世纪末，许多人认为光子、电子、质子构成物质的“基本”粒子分子由原子构成，不同原子构成化合物分子，相同原子构成单质分子。原子是由位于中心的原子核和核外高速旋转的电子构成的。（电子带负电，原子核带正电）原子核是由质子和中子构成的。

（质子带正电，中子不带电）质子和中子都是由夸克组成的。构成物质的“基本”粒子分子由原子构成，不同原子构成化合物分子发现各种微粒的科学家道尔顿（原子）汤姆逊（电子）卢瑟福（质子）盖尔曼

夸克查德威克中子发现各种微粒的科学家道尔顿（原子）汤姆逊（电子）卢瑟福（质子发现新粒子1932年发现了正电子后来还发现了一些粒子，质量比质子的质量大，叫做超子。威尔逊云室里正电子“轨迹”物理实验研究中，发现了很多反粒子现在发现的粒子多达400多种粒子加速器1937年发现了1947年发现了K介子和发现新粒子1932年发现了正电子后来还发现了一些粒子，质量比新粒子反粒子（反物质）它们的质量、寿命、自旋等物理性质与过去发现的粒子相同，而电荷等其他性质相反例如，电子和正电子，质子和反质子等由反粒子构成的物质叫反物质反粒子（反物质）最显著的特点是当它们与相应的正粒子（物质）相遇时，会发生“湮灭”，即同时消失而转化成其他的粒子新粒子反粒子（反物质）它们的质量、寿命、自旋等物理性质与过去发现新粒子1995美国费米国家加速器实验室证实了顶夸克(TopQuark)的存在发现新粒子1995美国费米国家加速器实验室证实了顶夸克(To粒子的分类按粒子与各种相互作用的关系，可分为三类强子轻子媒介子强子分类核子质子、中子及其反粒子正反粒子电磁相互作用中间波色子媒介子质子中子

......粒子名称介子重子超子电子电子中微子......参与强相互作用轻子分类中微子电子不参与强相互作用光子

胶子

......光子分类传递作用弱相互作用胶子强相互作用传递各种相互作用粒子的分类按粒子与各种相互作用的关系，可分为三类强子轻子媒介新粒子的拓展希格斯玻色子别称上帝粒子（Godparticle），是粒子物理学标准模型预言的一种自旋为零的玻色子。这种玻色子是物质的质量之源，是电子核夸克等形成质量的基础，其他粒子在这种粒子形成的场中游弋并产生惯性，进而形成质量，构筑成大千世界。2012年7月4日科学家宣布发现了一个新粒子，与希格斯玻色子特征有吻合之处新粒子的拓展希格斯玻色子别称上帝粒子（Godparticl新粒子的拓展2013年10月8日，诺贝尔物理学奖在瑞典揭晓，比利时理论物理学家佛朗索瓦·恩格勒和英国理论物理学家彼得·希格斯因希格斯玻色子的理论预言获奖佛朗索瓦·恩格勒彼得·希格斯2014年6月，“上帝粒子”研究显示“宇宙是不存在的”欧洲大型强子对撞机新粒子的拓展2013年10月8日，诺贝尔物理学奖在瑞典揭晓，粒子的其他分类方法按自旋分类泡利不相容原理分类自旋统计规律费米子（电子质子中子各种重子）

玻色子（光子

介子K介子

介子）

半整数

1/2，3/2，...

整数

0或1等

服从不服从费米-狄拉克

统计分布波色-爱因斯坦

统计分布粒子的其他分类方法按自旋分类泡利不相容原理分类自旋统计规律费粒子的其他分类方法按寿命分类正粒子、反粒子正、反粒子物理量的绝对值都相同，但某些物理量(如电荷、磁矩等)的符号相反。粒子的其他分类方法按寿命分类正粒子、反粒子正、反粒子物理量的粒子的分类轻子（共12种）轻子数-1+1-1+1-1+1000电荷量

e

重子数

B

寿命自旋正反

粒子分类轻子电子

子

子

中微子1/20-1+1稳定2.2稳定说明：中微子系中性粒子，质量为零，只参与弱相互作用粒子的分类轻子（共12种）轻子数-1+1-1+强子分类粒子的分类质子、中子及其反粒子粒子名称分类介子重子核子超子自旋整数1/2

(

超子3/2)

玻色子费米子强子分类粒子的分类质子、中子及其反粒子粒子名称分类介子重子核粒子的分类强子分类K介子和各种超子称为奇异粒子。实验中发现以下现象：

协同产生:一个超子总是和一个或几个K介子同时产生。奇异粒子协同产生的过程极快(约为10-23s),表明是在强相互作用下进行的；而衰变过程很慢(寿命约为

)，表明是在弱相互作用下进行的。粒子的分类强子分类K介子和各种超子称为奇异粒子。实验中发现以问题与练习请设计和绘制一个合理的表格，在表格中填上相关的内容，全面概括你对粒子分类的了解电子、电子中微子、子、

子中微子、

子、子中微子强子介子重子K介子质子、中子、超子轻子媒介子光子、中间玻色子、胶子问题与练习请设计和绘制一个合理的表格，在表格中填上相关的内容知道强子有内部结构，由夸克构成知道夸克有六种知道夸克有分数电荷知道没有发现独立的夸克夸克模型知道强子有内部结构，由夸克构成知道夸克有六种知道夸克有分数电强子结构的夸克模型（1964年）：

夸克模型下夸克d上夸克u奇夸克s粲夸克c底夸克b顶夸克t介子（夸克和反夸克组成）质子中子重子（三个夸克组成）强子结构的夸克模型（1964年）：

夸克模型下夸克d上夸克u夸克模型夸克模型的意义：

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，即存在分数电荷夸克禁闭：

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夸克模型夸克模型的意义：

夸克模型的提出是物理学发展中的一个夸克模型中子内有一个电荷量为

的上夸克和两个电荷量为

的下夸克，一简单模型师三个夸克都在半径为r的同一圆周上，如图所示。在下面给出的四幅图中，能正确表示出各夸克所受静电作用力的是（）B夸克模型中子内有一个电荷量为

的上夸克和两个电夸克的兴趣拓展下夸克夸克质量电荷e自旋重子数同位旋同位旋

分量奇异数超荷粲数底数顶数duscbt上夸克奇夸克粲夸克底夸克顶夸克0.0080.0040.151.54.71741/21/31/2-1/21/20000000+1/3+1/3-1-2/3+1/3+1/3+1/3000000000000000例如：质子、奇异粒子、

介子-1/32/3-1/32/3-1/32/3+1+1+1夸克的兴趣拓展下夸克夸克质量电荷e自旋重子数同位旋同位旋

分夸克的兴趣拓展电荷重子数奇异数自旋同位旋夸克的兴趣拓展电荷重子数奇异数自旋同位旋夸克的兴趣拓展电荷重子数奇异数自旋夸克的兴趣拓展电荷重子数奇异数自旋夸克的兴趣拓展d下夸克同位旋分量同位旋重子数自旋电荷e质量夸克奇异数超荷粲数底数顶数uscbt

d上夸克奇夸克粲夸克底夸克顶夸克0.0080.0040.151.54.7174-1/32/3-1/32/3-1/32/31/21/31/2-1/21/2001/31/2-1/31/200-10000+1/3+1/3-2/3+1/3+1/3+1/300000+100000+100000+1电荷重子数奇异数自旋同位旋分量S=0J=1/2夸克的兴趣拓展d下夸克同位旋分量同位旋重子数自旋电荷e质量夸量子纠缠量子纠缠是粒子在由两个或两个以上粒子组成系统中相互影响的现象，虽然粒子在空间上可能分开。纠缠是关于量子力学理论最著名的预测。它描述了两个粒子互相纠缠，即使相距遥远距离，一个粒子的行为将会影响另一个的状态。当