人教版(新教材)高中物理选择性必修3学案1：5 5“基本”粒子

人教版(新教材)高中物理选择性必修第三册PAGEPAGE35.5“基本”粒子〖学习目标〗1.了解构成物质的“基本”粒子。2.了解近代发现的粒子。3.知道粒子的分类。4.了解夸克模型的内容。〖基础知识〗1.“基本粒子”不“基本”到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。后来,认为光子、电子、质子和中子是组成物质的不可再分的“基本粒子”。随后,科学家们发现了数以百计的不同种类的新粒子,又发现质子、中子等本身也有自己的复杂的结构。2.发现新粒子(1)1932年发现了正电子,1937年发现了μ子,1947年发现了K介子和π介子。后来还发现了一些粒子,质量比质子的质量大很多,叫作超子。(2)粒子的质量、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,电子的反粒子是正电子,它的电荷量与电子相同,但带的是正电荷。质子的反粒子是反质子,它的电荷量与质子相同,但带的是负电荷。3.粒子的分类(1)强子:强子是参与强相互作用的粒子。质子和中子都是强子。(2)轻子:轻子不参与强相互作用。最早发现的轻子是电子,后来发现的轻子有电子中微子、μ子、μ子中微子以及τ子和τ子中微子。(3)规范玻色子: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（W和Z玻色子）、胶子。光子传递电磁相互作用,中间玻色子传递弱相互作用,胶子传递强相互作用。(4)希格斯玻色子:希格斯玻色子是希格斯场的量子激发。基本粒子因与希格斯场耦合而获得质量。4.夸克模型(1)夸克的提出:1964年美国物理学家盖尔曼提出了强子的夸克模型,认为强子是由夸克构成的。(2)夸克的种类:上夸克(u)、下夸克(d)、奇异夸克(s)、粲夸克(c)、底夸克(b)和顶夸克(t)。(3)夸克所带电荷:夸克所带的电荷量是分数电荷量,即其电荷量为元电荷的QUOTE-13-1或+QUOTE2323。例如,上夸克带的电荷量为+QUOTE2e32e3下夸克带的电荷量为QUOTE-e3-e3(4)意义:电子电荷不再是电荷的最小单位,即存在分数电荷。〖要点归纳〗1.新粒子的发现(1)1931～1940年发现正电子μ子。(2)1941～1950年发现K介子和π介子。(3)1951～1960年发现反质子和电子中微子。(4)1861～1870年发现μ子中微子。(5)1971～1980年发现τ子、胶子、3/4介子。(6)1981～1990年发现W和Z玻色子。(7)1991～2000年发现τ子中微子。(8)2001～至今发现希格斯玻色子。2.粒子的分类分类参与的相互作用发现的粒子备注强子参与强相互作用质子、中子、介子、超子强子有内部结构，由“夸克”构成；强子又可分为介子和重子轻子不参与强相互作用电子、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规范玻色子传递各种相互作用光子、中间玻色子、胶子光子、中间玻色子、胶子分别传递电磁、弱、强相互作用希格斯玻色子目前最后一个被发现是由希格斯的量子激发〖课堂探究〗思考：图为欧洲粒子加速器,能使粒子获得13万亿电子伏特的能量。(1)高速粒子碰撞能产生一些新的粒子,试说出部分20世纪30年代以来发现的新粒子。(2)随着新粒子的发现,质子与中子为什么不再被称为“基本粒子”?〖典例精析〗例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.强子中都是带电的粒子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,例2(多选)下列关于夸克模型的说法正确的是 ()A.强子是由更基本的夸克组成的B.夸克的电荷量分别为元电荷的+QUOTE2323或QUOTE-13-13C.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〖课堂达标〗1．除了氦以外，恒星中最常见的化学元素是（）A．氢 B．铁 C．碳 D．钠2.(多选)下列说法中正确的是 ()A.目前还未发现媒介子、轻子和夸克这三类粒子的内部结构B.自然界存在着能量守恒定律、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3.(多选)下列叙述正确的是 ()A.强子是参与强相互作用的粒子B.轻子是不参与强相互作用的粒子C.目前发现的轻子只有8种D.夸克有6种,它们带的电荷量分别为元电荷的+QUOTE2323或QUOTE-13-134．2010年3月31日，欧洲大型强子对撞机实现首次质子束对撞成功。科学家希望以接近光速飞行的质子在发生撞击之后，能模拟宇宙大爆炸的能量，并产生新的粒子，帮助人类理解暗物质、反物质以及其他超对称现象，从根本上加深了解宇宙本质，揭示宇宙形成之谜。欧洲科研机构宣布他们已经制造出9个反氢原子。问题探究：(1)什么是反粒子？(2)请推测反氢原子的结构？

▁▃▅▇█参*考*答*案█▇▅▃▁〖课堂探究〗思考：（1）介子、超子、电子中微子、μ子、μ子中微子、τ子、τ子中微子等。（2）因为质子与中子也有着复杂的内部结构,它们也是由更基本的粒子组成,质子与中子不再被称为“基本粒子”。〖典例精析〗例1〖答案〗D〖解析〗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+QUOTE2e32e3和QUOTE-e3-e3,说明电子电荷不再是电荷的最小单位,C错误,D正确。例2〖答案〗ABC〖解析〗夸克不能以自由的状态单个出现,D错误,A、B、C正确。〖课堂达标〗1.〖答案〗A〖解析〗除了氦以外，恒星中最常见的化学元素是氢。A．氢与分析相符，故A正确。B．铁与分析不符，故B错误。C．碳与分析不符，故C错误。D．钠与分析不符，故D错误。2.〖答案〗ACD〖解析〗媒介子、轻子和夸克在现代实验中还没有发现其内部结构,故A正确;自然界存在着能量守恒定律、动量守恒定律及电荷守恒定律,对基本粒子同样适用,故B错误;粒子与其反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;强子是参与强相互作用的粒子,质子是最早发现的强子,中子、介子和超子也是强子,故D正确。3.〖答案〗ABD〖解析〗由三类粒子的特性可知A、B正确;而目前发现的轻子只有6种,C错误;夸克模型经过几十年的发展,已知夸克有6种,它们带的电荷分别为元电荷的+QUOTE2323或QUOTE-13-13,D正确。4.〖答案〗(1)“反粒子”与“正粒子”具有相同的质量，但带有等量的异种电荷。(2)“反氢原子”应该具有与氢原子相同的质量，相反的电荷符号且相等的电荷量，所以反氢原子是eq\o\al(1,－1)H核和eq\o\al(0,1)e构成的。5.5“基本”粒子〖学习目标〗1.了解构成物质的“基本”粒子。2.了解近代发现的粒子。3.知道粒子的分类。4.了解夸克模型的内容。〖基础知识〗1.“基本粒子”不“基本”到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。后来,认为光子、电子、质子和中子是组成物质的不可再分的“基本粒子”。随后,科学家们发现了数以百计的不同种类的新粒子,又发现质子、中子等本身也有自己的复杂的结构。2.发现新粒子(1)1932年发现了正电子,1937年发现了μ子,1947年发现了K介子和π介子。后来还发现了一些粒子,质量比质子的质量大很多,叫作超子。(2)粒子的质量、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,电子的反粒子是正电子,它的电荷量与电子相同,但带的是正电荷。质子的反粒子是反质子,它的电荷量与质子相同,但带的是负电荷。3.粒子的分类(1)强子:强子是参与强相互作用的粒子。质子和中子都是强子。(2)轻子:轻子不参与强相互作用。最早发现的轻子是电子,后来发现的轻子有电子中微子、μ子、μ子中微子以及τ子和τ子中微子。(3)规范玻色子: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（W和Z玻色子）、胶子。光子传递电磁相互作用,中间玻色子传递弱相互作用,胶子传递强相互作用。(4)希格斯玻色子:希格斯玻色子是希格斯场的量子激发。基本粒子因与希格斯场耦合而获得质量。4.夸克模型(1)夸克的提出:1964年美国物理学家盖尔曼提出了强子的夸克模型,认为强子是由夸克构成的。(2)夸克的种类:上夸克(u)、下夸克(d)、奇异夸克(s)、粲夸克(c)、底夸克(b)和顶夸克(t)。(3)夸克所带电荷:夸克所带的电荷量是分数电荷量,即其电荷量为元电荷的QUOTE-13-1或+QUOTE2323。例如,上夸克带的电荷量为+QUOTE2e32e3下夸克带的电荷量为QUOTE-e3-e3(4)意义:电子电荷不再是电荷的最小单位,即存在分数电荷。〖要点归纳〗1.新粒子的发现(1)1931～1940年发现正电子μ子。(2)1941～1950年发现K介子和π介子。(3)1951～1960年发现反质子和电子中微子。(4)1861～1870年发现μ子中微子。(5)1971～1980年发现τ子、胶子、3/4介子。(6)1981～1990年发现W和Z玻色子。(7)1991～2000年发现τ子中微子。(8)2001～至今发现希格斯玻色子。2.粒子的分类分类参与的相互作用发现的粒子备注强子参与强相互作用质子、中子、介子、超子强子有内部结构，由“夸克”构成；强子又可分为介子和重子轻子不参与强相互作用电子、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规范玻色子传递各种相互作用光子、中间玻色子、胶子光子、中间玻色子、胶子分别传递电磁、弱、强相互作用希格斯玻色子目前最后一个被发现是由希格斯的量子激发〖课堂探究〗思考：图为欧洲粒子加速器,能使粒子获得13万亿电子伏特的能量。(1)高速粒子碰撞能产生一些新的粒子,试说出部分20世纪30年代以来发现的新粒子。(2)随着新粒子的发现,质子与中子为什么不再被称为“基本粒子”?〖典例精析〗例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.强子中都是带电的粒子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,例2(多选)下列关于夸克模型的说法正确的是 ()A.强子是由更基本的夸克组成的B.夸克的电荷量分别为元电荷的+QUOTE2323或QUOTE-13-13C.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〖课堂达标〗1．除了氦以外，恒星中最常见的化学元素是（）A．氢 B．铁 C．碳 D．钠2.(多选)下列说法中正确的是 ()A.目前还未发现媒介子、轻子和夸克这三类粒子的内部结构B.自然界存在着能量守恒定律、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3.(多选)下列叙述正确的是 ()A.强子是参与强相互作用的粒子B.轻子是不参与强相互作用的粒子C.目前发现的轻子只有8种D.夸克有6种,它们带的电荷量分别为元电荷的+QUOTE2323或QUOTE-13-134．2010年3月31日，欧洲大型强子对撞机实现首次质子束对撞成功。科学家希望以接近光速飞行的质子在发生撞击之后，能模拟宇宙大爆炸的能量，并产生新的粒子，帮助人类理解暗物质、反物质以及其他超对称现象，从根本上加深了解宇宙本质，揭示宇宙形成之谜。欧洲科研机构宣布他们已经制造出9个反氢原子。问题探究：(1)什么是反粒子？(2)请推测反氢原子的结构？

▁▃▅▇█参*考*答*案█▇▅▃▁〖课堂探究〗思考：（1）介子、超子、电子中微子、μ子、μ子中微子、τ子、τ子中微子等。（2）因为质子与中子也有着复杂的内部结构,它们也是由更基本的粒子组成,质子与中子不再被称为“基本粒子”。〖典例精析〗例1〖答案〗D〖解析〗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+QUOTE2e32e3和QUOTE-e3-e3,说明电子电荷不再是电荷的最小单位,C错误,D正确。例2〖答案〗ABC〖解析〗夸克不能以自由的状态单个出现,D错误,A、B、C正确。〖课堂达标〗1.〖答案〗A〖解析〗除了氦以外，恒星中最常见的化学元素是氢。A．氢与分析相符，故A正确。B．铁与分析不符，故B错误。C．碳与分析不符，故C错误。D．钠与分析不符，故D错误。2.〖答案〗ACD〖解析〗媒介子、轻子和夸克在现代实验中还没有发现其内部结构,故A正确;自然界存在着能量守恒定律、动量守恒定律及电荷守恒定律,对基本粒子同样适用,故B错误;粒子与其反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