人教版(新教材)高中物理選擇性必修第三冊PAGEPAGE35.5“基本”粒子〖學習目標〗1.知道粒子的基本概念，了解新粒子的內容。2.通過學習，體會科學發現新粒子的進步。3.學習科學家們研究問題的方法，堅持實事求是的科學態度，體驗其工作的艱辛，激發探索未來科學的熱情。〖知識梳理〗一、粒子1．基本粒子不基本(1)直到19世紀末，人們都認為、電子、和中子是基本粒子。(2)隨著科學的發展，科學家們發現了很多的新粒子并不是由以上組成的，并發現、等本身也有復雜結構。2．發現新粒子(1)新粒子：1932年發現了，1937年發現了，1947年發現了和及以后的超子等。(2)粒子的分類：大體可分為、、規范玻色子和希格斯玻色子幾種類型。(3)夸克模型的提出：1964年美國物理學家蓋爾曼提出了強子的夸克模型，認為強子是由構成的。說明：反粒子最顯著的特點是當它們與相應的正粒子相遇時，會發生“湮滅”，即同時消失而轉化成其他的粒子。〖課堂探究〗一、“基本”粒子思考1已知π＋介子、π－介子都是由一個夸克(夸克u或夸克d)和一個反夸克(反夸克eq\x\to(u)或反夸克eq\x\to(d))組成的，它們所帶電荷量如下表所示，表中e為元電荷。π＋π－udeq\x\to(u)eq\x\to(d)電荷量＋e－e＋eq\f(2,3)e－eq\f(1,3)e－eq\f(2,3)e＋eq\f(1,3)e試探究：(1)π＋應由哪兩個組成？(2)π－又應由哪兩個組成？1．新粒子的發現及特點發現時間1932年1937年1947年20世紀60年代后新粒子反粒子μ子K介子與π介子超子基本特點質量與相對應的粒子相同而電荷及其他一些物理性質相反比質子的質量小質量介于電子與核子之間其質量比質子大2.夸克模型(1)夸克的提出：1964年美國物理學家蓋爾曼提出了強子的夸克模型，認為強子是由夸克構成的。(2)夸克的種類：上夸克(u)、下夸克(d)、奇異夸克(s)、粲夸克(c)、底夸克(b)和頂夸克(t)。(3)夸克所帶電荷：夸克所帶的電荷量是分數電荷量，即其電荷量為元電荷的－eq\f(1,3)或＋eq\f(2,3)。例如，上夸克帶的電荷量為＋eq\f(2e,3)，下夸克帶的電荷量為－eq\f(e,3)。(4)意義：電子電荷不再是電荷的最小單位，即存在分數電荷。例1目前普遍認為，質子和中子都是由被稱為u夸克和d夸克的兩類夸克組成。u夸克帶電荷量為＋eq\f(2,3)e，d夸克帶電荷量為－eq\f(1,3)e，e為元電荷，下列論斷可能正確的是()A．質子由1個u夸克和1個d夸克組成，中子由1個u夸克和2個d夸克組成B．質子由2個u夸克和1個d夸克組成，中子由1個u夸克和2個d夸克組成C．質子由1個u夸克和2個d夸克組成，中子由2個u夸克和1個d夸克組成D．質子由2個u夸克和1個d夸克組成，中子由1個u夸克和1個d夸克組成例2在β衰變中常伴有一種稱為“中微子”的粒子放出。中微子的性質十分特別，因此在實驗中很難探測。1953年，萊尼斯和柯文建造了一個由大水槽和探測器組成的實驗系統，利用中微子與水中eq\o\al(1,1)H的核反應，間接地證實了中微子的存在。(1)中微子與水中的eq\o\al(1,1)H發生核反應,產生中子(eq\o\al(1,0)n)和正電子(eq\o\al(0,1)e),即：中微子＋eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(1,0)n＋eq\o\al(0,1)e可以判定，中微子的質量數和電荷數分別是________。(2)上述核反應產生的正電子與水中的電子相遇，與電子形成幾乎靜止的整體后，可以轉變為兩個光子(γ)，即eq\o\al(0,1)e＋eq\o\al(0,－1)e→2γ，已知正電子和電子的質量都為9.1×10－31kg，反應中產生的每個光子的能量約為________J。正電子與電子相遇不可能只轉變為一個光子，原因是什么？規律歸納對核反應中新生成粒子的認識新生成的粒子和實物粒子一樣，也能產生物質波，它們之間發生相互作用時，同樣遵循動量守恒定律等力學規律。〖課堂達標〗1．(多選)關于人們發現的新粒子，下列說法正確的是()A．許多粒子都有自己的反粒子B．把粒子分為強子、輕子、媒介子，根據是粒子與各種相互作用的關系C．質子屬于強子D．光子屬于輕子2．(多選)下列說法正確的是()A．聚變是裂變的逆反應B．核聚變反應須將反應物加熱到數百萬開爾文以上的高溫，反應時放出能量C．輕核聚變比裂變更為安全、清潔D．強子是參與強相互作用的粒子，中子是最早發現的強子3．現在科學家正在設法尋找“反物質”。所謂“反物質”是由“反粒子”組成的，則反α粒子的符號是()A．eq\o\al(\s\up1(4),\s\do1(2))HeB．eq\o\al(\s\up1(－4),\s\do1(2))HeC．eq\o\al(\s\up1(4),\s\do1(－2))He D．eq\o\al(\s\up1(－4),\s\do1(－2))He

▁▃▅▇█參*考*答*案█▇▅▃▁〖知識梳理〗一、1.光子質子基本粒子質子中子2.正電子μ子K介子π介子強子輕子夸克〖課堂探究〗思考1〖答案〗(1)由于π＋介子帶有＋e的電荷量，應由u和eq\x\to(d)組成。(2)同理π－介子帶有－e的電荷量，應由eq\x\to(u)和d組成。例1〖答案〗B〖解析〗由于質子帶e的正電荷，則由兩個u夸克和一個d夸克組成，其總的電荷量為e；中子不帶電，則由一個u夸克、兩個d夸克組成，其總的電荷量為0，由此可知B正確。例2〖解析〗(1)發生核反應前后，粒子的質量數和電荷數均不變，據此可知中微子的質量數和電荷數都是0。(2)產生能量是由于質量虧損。兩個電子轉變為兩個光子之后，質量變為零，則ΔE＝Δmc2，故一個光子的能量為eq\f(ΔE,2)，代入數據得eq\f(ΔE,2)＝8.2×10－14J。正電子與水中的電子相遇，與電子形成幾乎靜止的整體，故系統總動量為零，故只有產生2個光子，此過程才遵循動量守恒定律。〖答案〗(1)0和0(2)8.2×10－14見〖解析〗〖課堂達標〗1.〖答案〗ABC〖解析〗根據粒子的分類、粒子與反粒子描述知A、B、C正確；光子屬于媒介子，D錯誤。2.〖答案〗BC〖解析〗聚變和裂變的反應物和生成物完全不同，兩者無直接關系，并非互為逆反應，故A錯誤；實現聚變反應必須使參加反應的輕核充分接近，需要數百萬開爾文的高溫，但聚變反應一旦實現，所釋放的能量遠大于所吸收的能量，所以聚變反應還是釋放能量，故B正確；實現聚變需要高溫，一旦出現故障，高溫不能維持，反應就自動終止了，另外，聚變反應比裂變反應生成的廢物數量少，容易處理，故C正確；質子是最早發現的強子，故D錯誤。3.〖答案〗C〖解析〗反粒子是質量相同，而電荷量大小相等、電性相反的粒子，α粒子的符號為eq\o\al(\s\up1(4),\s\do1(2))He，因而反α粒子的質量數為4，電荷數為－2，符號為eq\o\al(\s\up1(4),\s\do1(－2))He，A、B、D錯誤，C正確。5.5“基本”粒子〖學習目標〗1.知道粒子的基本概念，了解新粒子的內容。2.通過學習，體會科學發現新粒子的進步。3.學習科學家們研究問題的方法，堅持實事求是的科學態度，體驗其工作的艱辛，激發探索未來科學的熱情。〖知識梳理〗一、粒子1．基本粒子不基本(1)直到19世紀末，人們都認為、電子、和中子是基本粒子。(2)隨著科學的發展，科學家們發現了很多的新粒子并不是由以上組成的，并發現、等本身也有復雜結構。2．發現新粒子(1)新粒子：1932年發現了，1937年發現了，1947年發現了和及以后的超子等。(2)粒子的分類：大體可分為、、規范玻色子和希格斯玻色子幾種類型。(3)夸克模型的提出：1964年美國物理學家蓋爾曼提出了強子的夸克模型，認為強子是由構成的。說明：反粒子最顯著的特點是當它們與相應的正粒子相遇時，會發生“湮滅”，即同時消失而轉化成其他的粒子。〖課堂探究〗一、“基本”粒子思考1已知π＋介子、π－介子都是由一個夸克(夸克u或夸克d)和一個反夸克(反夸克eq\x\to(u)或反夸克eq\x\to(d))組成的，它們所帶電荷量如下表所示，表中e為元電荷。π＋π－udeq\x\to(u)eq\x\to(d)電荷量＋e－e＋eq\f(2,3)e－eq\f(1,3)e－eq\f(2,3)e＋eq\f(1,3)e試探究：(1)π＋應由哪兩個組成？(2)π－又應由哪兩個組成？1．新粒子的發現及特點發現時間1932年1937年1947年20世紀60年代后新粒子反粒子μ子K介子與π介子超子基本特點質量與相對應的粒子相同而電荷及其他一些物理性質相反比質子的質量小質量介于電子與核子之間其質量比質子大2.夸克模型(1)夸克的提出：1964年美國物理學家蓋爾曼提出了強子的夸克模型，認為強子是由夸克構成的。(2)夸克的種類：上夸克(u)、下夸克(d)、奇異夸克(s)、粲夸克(c)、底夸克(b)和頂夸克(t)。(3)夸克所帶電荷：夸克所帶的電荷量是分數電荷量，即其電荷量為元電荷的－eq\f(1,3)或＋eq\f(2,3)。例如，上夸克帶的電荷量為＋eq\f(2e,3)，下夸克帶的電荷量為－eq\f(e,3)。(4)意義：電子電荷不再是電荷的最小單位，即存在分數電荷。例1目前普遍認為，質子和中子都是由被稱為u夸克和d夸克的兩類夸克組成。u夸克帶電荷量為＋eq\f(2,3)e，d夸克帶電荷量為－eq\f(1,3)e，e為元電荷，下列論斷可能正確的是()A．質子由1個u夸克和1個d夸克組成，中子由1個u夸克和2個d夸克組成B．質子由2個u夸克和1個d夸克組成，中子由1個u夸克和2個d夸克組成C．質子由1個u夸克和2個d夸克組成，中子由2個u夸克和1個d夸克組成D．質子由2個u夸克和1個d夸克組成，中子由1個u夸克和1個d夸克組成例2在β衰變中常伴有一種稱為“中微子”的粒子放出。中微子的性質十分特別，因此在實驗中很難探測。1953年，萊尼斯和柯文建造了一個由大水槽和探測器組成的實驗系統，利用中微子與水中eq\o\al(1,1)H的核反應，間接地證實了中微子的存在。(1)中微子與水中的eq\o\al(1,1)H發生核反應,產生中子(eq\o\al(1,0)n)和正電子(eq\o\al(0,1)e),即：中微子＋eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(1,0)n＋eq\o\al(0,1)e可以判定，中微子的質量數和電荷數分別是________。(2)上述核反應產生的正電子與水中的電子相遇，與電子形成幾乎靜止的整體后，可以轉變為兩個光子(γ)，即eq\o\al(0,1)e＋eq\o\al(0,－1)e→2γ，已知正電子和電子的質量都為9.1×10－31kg，反應中產生的每個光子的能量約為________J。正電子與電子相遇不可能只轉變為一個光子，原因是什么？規律歸納對核反應中新生成粒子的認識新生成的粒子和實物粒子一樣，也能產生物質波，它們之間發生相互作用時，同樣遵循動量守恒定律等力學規律。〖課堂達標〗1．(多選)關于人們發現的新粒子，下列說法正確的是()A．許多粒子都有自己的反粒子B．把粒子分為強子、輕子、媒介子，根據是粒子與各種相互作用的關系C．質子屬于強子D．光子屬于輕子2．(多選)下列說法正確的是()A．聚變是裂變的逆反應B．核聚變反應須將反應物加熱到數百萬開爾文以上的高溫，反應時放出能量C．輕核聚變比裂變更為安全、清潔D．強子是參與強相互作用的粒子，中子是最早發現的強子3．現在科學家正在設法尋找“反物質”。所謂“反物質”是由“反粒子”組成的，則反α粒子的符號是()A．eq\o\al(\s\up1(4),\s\do1(2))HeB．eq\o\al(\s\up1(－4),\s\do1(2))HeC．eq\o\al(\s\up1(4),\s\do1(－2))He D．eq\o\al(\s\up1(－4),\s\do1(－2))He

▁▃▅▇█參*考*答*案█▇▅▃▁〖知識梳理〗一、1.光子質子基本粒子質子中子2.正電子μ子K介子π介子強子輕子夸克〖課堂探究〗思考1〖答案〗(1)由于π＋介子帶有＋e的電荷量，應由u和eq\x\to(d)組成。(2)同理π－介子帶有－e的電荷量，應由eq\x\to(u)和d組成。例1〖答案〗B〖解析〗由于質子帶e的正電荷，則由兩個u夸克和一個d夸克組成，其總的電荷量為e；中子不帶電，則由一個u夸克、兩個d夸克組成，其總的電荷量為0，由此可知B正確。例2〖解析〗(1)發生核反應前后，粒子的質量數和電荷數