第8课 粒子和宇宙（备课堂课件）-【上好课】2020-2021学年高二物理同步备课系列（人教版选修3-5）.ppt

粒子和宇宙选修3-5第十九章第8节

道尔顿（原子）汤姆逊（电子）卢瑟福（质子）查德威克（中子）盖尔曼（夸克）发现各种微粒的科学家

1995美国费米国家加速器实验室证实了顶夸克(TopQuark)的存在

1．“基本粒子”不基本直到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，后来发现了电子、________和________，又认为它们是组成物质的基本粒子．现在已发现粒子有400余种，有些也具有复杂的________．2．发现新粒子(1)新粒子：20世纪30年代人们对________的研究发现一些新粒子，人们用高能加速器进行实验发现更多新粒子，1932年发现了________，1937年发现________，1947年发现________和π介子及以后的超子、反粒子等．质子中子内部结构宇宙射线正电子μ子K介子预习检测：

?媒介子轻子强相互作用μ子各种相互作用夸克底夸克顶夸克

4．宇宙的演化研究微观世界的粒子物理、量子理论，与研究________的理论是相互沟通，相互支撑的，从大爆炸开始的不同时间里，对应的温度不同，组成宇宙的物质不相同。5．恒星的演化当温度降到________时，中性原子组成的宇宙尘埃在万有引力作用下，尘埃收缩凝集，引力势能转化为内能，温度升高，开始发光形成了恒星，当恒星核能耗尽时，进入末期，恒星的末期形态主要有：白矮星、中子星或________。宇宙3000K黑洞

1、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．2、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．3、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．4、研究粒子的主要工具粒子加速器和粒子探测器是研究粒子物理的主要工具．一、“基本粒子”不基本

二.发现新粒子

万有引力电磁力弱相互作用强相互作用引力子＋光子＋＋轻子＋＋＋强子＋＋＋＋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。引力子自旋应为2、静止质量和电荷为零，以光速运动。光子自旋为1，是玻色子。1.正粒子、反粒子2.按相互作用分类

分类正反粒子自旋电荷量e重子数B轻子数寿命10-6s轻子电子、μ子、τ子0-1+1稳定2.22.3稳定中微子轻子（共12种）中微子系中性粒子，质量为零，只参与弱相互作用。说明：-1+1-1+1-1+1000

分类粒子名称自旋介子重子核子超子强子分类K介子和各种超子称为奇异粒子。试验中发现以下现象。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10-8～10-10s)，表明是在弱相互作用下进行的。?、?、K介子等质子、中子及其反粒子ΩΣΛΞ超子及反粒子整数?玻色子费密子

(1)夸克的提出许多实验事实表明，强子是有内部结构的.1964年提出的夸克模型，认为强子由更基本的成分组成，这种成分叫做夸克。(2)夸克的分类夸克有6种，它们是上夸克、下夸克、奇异夸克、粲夸克、底夸克、顶夸克。每种夸克都有对应的反夸克。(3)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。三、夸克模型

例如：质子奇异粒子π+介子夸克质量电荷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d下夸克0.008-1/31/21/31/2-1/20+1/3000u上夸克0.0042/31/20+1/3000s奇夸克0.15-1/300-1-2/3000c粲夸克1.52/30+1/3+100b底夸克4.7-1/30+1/30+10t顶夸克1742/30+1/300+1

质子(uud)电荷:重子数:奇异数:自旋:同位旋:?????

例1．K－介子衰变的方程为K－→π－＋π0，其中K－介子和π－介子带负的基元电荷，π0介子不带电．一个K－介子沿垂直于磁场的方向射入匀强磁场中，其轨迹为右下图中圆弧AP，衰变后产生的π－介子的轨迹为圆弧PB，两轨迹在P点相切，它们的半径RK－与Rπ－之比为2∶1。π0介子的轨迹未画出．由此可知π－的动量大小与π0的动量大小之比为A．1∶1B．1∶2C．1∶3D．1∶6

?答案：C

宇宙——从何而来？大爆炸理论(TheBigBangTheory)宇宙从一个“奇点”爆炸产生大爆炸是在无限的宇宙各处同时产生时间的零点四、宇宙的演化

20世纪40年代，在大量天文学家观测的基础上，物理学家提出了宇宙演化的大爆炸假说．它的主要观