讲学案：5.5“基本”粒子.docx

学而优教有方

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第五章原子核

第5节“基本”粒子

【核心素养目标】

物理观念

了解粒子的发现史.

科学思维

知道粒子的分类及特点.

科学探究

了解夸克模型

科学态度与责任

通过“基本”粒子知识应用的实例，感受物理中科学技术与社会的紧密联系，体会科学知识的应用价值，进一步增强学生的学习动力和科学意识。

知识点一新粒子的发现及分类

【知识梳理】

1．人们认为光子、电子、和中子是组成物质的不可再分的最基本的粒子，把它们叫作“基本粒子”．

2．随着科学的发展，科学家们发现很多新粒子不能看作由质子、、电子组成，并发现、中子等本身也有自己的复杂的结构．

3.1932年发现了，1937年发现了μ子，1947年发现了K介子和π介子，后来发现了超子等．

【重难诠释】

1．新粒子的发现

发现时间

1932年

1937年

1947年

20世纪50年代后

新粒子

反粒子

μ子

K介子与π介子

超子

基本特点

质量、寿命、自旋等物理性质与对应粒子相同，而电荷等其他性质相反

比质子的质量小

质量介于电子与质子之间

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、中子等

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(W和Z玻色子)、胶子等

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

希格斯玻色子

是希格斯场的量子激发

【典例精析】

例1．为了探究宇宙起源，科学家将利用阿尔法磁谱仪(AMS)在太空中寻找“反物质”，所谓“反物质”是由“反粒子”构成的．“反粒子”与其对应的正粒子具有相同的质量和相同的电荷量，但电荷的符号相反，则反氢原子是()

A．由1个带正电荷的质子和1个带负荷的电子构成

B．由1个带负电荷的反质子和1个带正电荷的正电子构成

C．由1个带负电荷的反质子和1个带负电荷的电子构成

D．由1个不带电荷的中子和1个带正电荷的正电子构成

例2．(多选)关于粒子，下列说法正确的是()

A．质子和中子是组成物质的不可再分的最基本的粒子

B．质子、中子本身也是复合粒子，它们具有复杂的结构

C．质子是带电的强子

D．光子是希格斯玻色子

知识点二夸克模型

【重难诠释】

1．夸克的提出：1964年美国物理学家盖尔曼等人提出了夸克模型，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：夸克所带的电荷是元电荷的＋eq\f(2,3)或－eq\f(1,3).例如，上夸克带的电荷量为＋eq\f(2e,3)，下夸克带的电荷量为－eq\f(e,3).

4．意义：电子电荷不再是电荷的最小单元，即存在分数电荷．

【典例精析】

例3．(多选)已知π＋介子、π－介子都是由一个夸克(夸克u或夸克d)和一个反夸克(反夸克eq\x\to(u)或反夸克eq\x\to(d))组成的，它们的带电荷量如表所示，表中e为元电荷.

粒子

π＋

π－

u

d

eq\x\to(u)

eq\x\to(d)

带电荷量

＋e

－e

＋eq\f(2e,3)

－eq\f(e,3)

－eq\f(2e,3)

＋eq\f(e,3)

下列说法正确的是()

A．π＋由u和eq\x\to(d)组成 B．π＋由d和eq\x\to(u)组成

C．π－由u和eq\x\to(d)组成 D．π－由d和eq\x\to(u)组成

例4．太阳放出的大量中微子向地球飞来，但实验测定的数目只有理论的三分之一，后来科学家发现中微子在向地球传播过程中衰变成一个μ子和一个τ子．若在衰变过程中μ子的速度方向与中微子原来的方向一致，则τ子的运动方向()

A．一定与μ子同方向 B．一定与μ子反方向

C．一定与μ子在同一直线上 D．不一定与μ子在同一直线上

针对训练

一、单选题

1．月球储藏大量可控核聚变理想燃料氦－3（），2020年12月1日，我国“嫦娥五号探测器”成功着陆月面后开始“挖土”并成功带回地面供科学研究。可控核聚变可以采用＋→＋x或＋→＋y下列说法正确的是()

A．x是质子

B．y是正电子

C．核聚变过程发生质量亏损，释放核能

D．比的原子核更稳定

2．以下说法正确的是（）

A．最早发现的轻子是电子，最早发现的强子是中子

B．质子、中子、介子和超子都属于强子

C．现代实验发现强子、轻子都有内部结构

D．τ子质量比核子质量大，τ子不属于轻子

3．为了探究宇宙起源，科学家将利用