《“基本”粒子》课件

5.“基本”粒子第五章内容索引0102课前篇自主预习课堂篇探究学习学习目标思维导图1.知道电子、中子、质子并不是组成物质的最基本的粒子。(物理观念)2.知道粒子的分类及其作用,了解夸克模型。(物理观念)3.知道夸克是组成强子的成分。(物理观念)课前篇自主预习必备知识1.“基本粒子”不基本(1)直到19世纪末,人们都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”。(3)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。自我检测1.正误判断,判断结果为错误的小题请说明原因。(1)质子、中子、电子都是不可再分的基本粒子。(

)答案

×解析

质子和中子是由更基本的夸克组成的。(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。(

)答案

√(3)按照夸克模型,电子所带电荷不再是电荷的最小单元。(

)答案

√(4)轻子的质量一定轻。(

)答案

×解析

轻子中的τ子比核子的质量还大。(5)核子之间的核力是胶子传递的。(

)答案

√(6)轻子是不参与强相互作用的粒子。(

)答案

√答案

√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.光子属于轻子答案

ABC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。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。课堂篇探究学习探究粒子的发现和分类情境探究对粒子的认识右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

新粒子正电子μ子K介子与π介子超子发现时间1932年1937年1947年20世纪40年代后基本特点质量、寿命、自旋等性质与相对应的粒子相同而电荷等其他性质相反比质子的质量小质量介于电子与核子之间其质量比质子大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——希格斯玻色子是这几种基本粒子中最后一个被发现的实例引导例题

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夸克组成答案

B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0 B.0和1C.1和0 D.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e→2γ。已知正电子和电子的质量都为9.1×10-31kg,反应中产生的每个光子的能量约为

J。

答案

(1)A

(2)8.2×10-14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】D【解析】铀238具有放射性，放出一个α粒子，变成钍234，衰变方程满足质量数和电荷数守恒，A正确，不符合题意；铀238和铀235质子数相同，质量数不同，互为同位素，B正确，不符合题意；核辐射能导致基因突变，是皮肤癌和白血病的诱因之一，C正确，不符合题意；贫铀弹的穿甲能力很强，是因为它的弹芯是由高密度、高强度、高韧性的铀合金组成，袭击目标时产生高温化学反应，所以其爆炸力、穿透力远远超过一般炸弹，D错误，符合题意．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【答案】B【解析】反氢原子的结构应该是反质子与反电子组成，即一个带负电荷的质子与一个带正电荷的电子构成．3．(多选)下列说法中正确的是 (

)A．目前还未发现玻色子、轻子和夸克三类粒子的内部结构B．自然界存在的能量守恒定律、动量守恒定律及电荷守恒定律，对基本粒子不适用C．反粒子与其对应的正粒子相遇时，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【答案】ACD【解析】玻色子、轻子和夸克在现代实验中还没有发现其内部结构，A正确；自然界三大守恒定律是普遍适用的基本规律，B错误；反粒子与其对应的正粒子带等量异种电荷，反粒子与其对应的正粒子相遇时会发生湮灭现象，C正确；质子是最早发现的强子，D正确．4．(多选)下列说法中正确的是 (

)A．质量相同、电荷等值而电性相反的粒子叫作反粒子B．光子是传递电磁相互作用的，属于媒介子C．轻子就是质量很轻的粒子D．强子就是参与强相互作用的粒子【答案】ABD【解析】所谓反粒子，即质量相同且电荷等值而电性及