新課標(biāo)魯科版35選修三4.4“基本粒子”與恒星演化2

1、第四節(jié)“基本粒子”與恒星演化三維教學(xué)目標(biāo)1知識(shí)與技能（1）了解構(gòu)成物質(zhì)的“基本粒子”及粒子物理的發(fā)展史；（2） 初步了解宇宙的演化過(guò)程及宇宙與粒子的和諧統(tǒng)一。2、過(guò)程與方法（1 ）感知人類（科學(xué)家）探究宇宙奧秘的過(guò)程和方法；（2 ）能夠突破傳統(tǒng)思維重新認(rèn)識(shí)客觀物質(zhì)世界。3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀（1）讓學(xué)生真正感受到自然的和諧統(tǒng)一并深知?jiǎng)?chuàng)建和諧社會(huì)的必要性；（2）培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探索精神。教學(xué)重點(diǎn)：了解構(gòu)成物質(zhì)的粒子和宇宙演化過(guò)程教學(xué)難點(diǎn)：各種微觀粒子模型的理解教學(xué)方法：教師啟發(fā)、引導(dǎo)，學(xué)生 討論、交流。（一）引入新課宇宙的起源一直是天文學(xué)中困難而又有啟發(fā)性的問(wèn)題。宇宙學(xué)中大爆炸論的基本觀點(diǎn)是宇宙正

2、在膨脹，要了解宇宙更早期的情況，我們必須研究組成物質(zhì)的基本粒子。問(wèn)題1 :現(xiàn)在我們所知的構(gòu)成物體的最小微粒是什么？（構(gòu)成物體的最小微粒為“原子”，不可再分）其實(shí)直到19世紀(jì)末，人們都認(rèn)為原 子是組成物質(zhì)不可分的最小微粒。20世紀(jì)初人們發(fā)現(xiàn)了電子，并認(rèn)為原子并不是不可以再分，而且提出了原子結(jié)構(gòu)模型的研究。問(wèn)題2：現(xiàn)在我們認(rèn)為原子是什么結(jié)構(gòu)模型，由什么組成？現(xiàn)在我們認(rèn)為原子是核式結(jié)構(gòu)，說(shuō)明原子可再分，原子核由質(zhì)子與中子構(gòu)成。（二）進(jìn)行新課1、“基本”粒子“不”基本1897 年湯姆生發(fā)現(xiàn)電子，1911年盧瑟福提 出原子的核式結(jié)構(gòu)。繼而我們發(fā)現(xiàn)了光子， 并認(rèn)為“光子、電子、質(zhì)子、中子”是組成物質(zhì)的不可

3、再分的粒子，所以把它們叫“基本粒 子”。那么隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展“它們”還是不是真正意義上的“基本”粒子呢？2、發(fā)現(xiàn)新粒子20 世紀(jì)30年代以來(lái)，人們對(duì)宇宙線的研究中發(fā)現(xiàn)了一些新的粒子。看教材（103頁(yè)“發(fā)現(xiàn)新粒子”） 思考：（1 ）從宇宙線中發(fā)現(xiàn)了哪些粒子？這些粒子有什么特點(diǎn)？（2）通過(guò)科學(xué)核物理實(shí)驗(yàn)又發(fā)現(xiàn)了哪些粒子？（3 ）什么是反粒子？（4 ）現(xiàn)在可以將粒子分為哪幾類？提示：（1）1932年發(fā)現(xiàn)正電子；1937年發(fā)現(xiàn)卩子；1947年發(fā)現(xiàn)K介子與n介子。（2） 實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了許多反粒子，現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)的粒子多達(dá)400多種。（3） 許多粒子都存在著質(zhì)量與它相同而電荷及其他一些物理性質(zhì)相反的粒子，叫做反

4、粒子。（4 ）按粒子與各種相互作用的關(guān)系，可分為三大類：強(qiáng)子、輕子和媒介子。說(shuō)明：輕子：輕子是不參與強(qiáng)相互作用的粒子。r媒介子：傳遞各種相互作用的粒子。 舉例：強(qiáng)子：質(zhì)子、中子輕子：電子、電子中微子媒介子：光子、膠子激發(fā)學(xué)生了解相關(guān)知識(shí)，更進(jìn)一步了解這個(gè)世界。比較三類粒子，讓學(xué)生形成直觀的認(rèn) 識(shí)，知道三類粒子的主要作用。3、夸克模型問(wèn)提：上述粒子是不是最小單位，有沒(méi)有內(nèi)部結(jié)構(gòu)呢？看教材（第104頁(yè)“夸克模型”）1964 年提出夸克模型，認(rèn)為強(qiáng)子由更基本的成分組成，這種成分叫做夸克（quark ）?？淇四Ｐ徒?jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，已被多數(shù)物理學(xué)家接受。 那么，現(xiàn)代科學(xué)認(rèn)為夸克有哪幾種？有什么特征？ 提

5、示：（1）上夸克、下夸克、奇異夸克、粲夸克、底夸克、頂夸克。2 1（2 ）夸克帶電荷為元電荷的或 -倍33點(diǎn)評(píng)：提示學(xué)生現(xiàn)代科學(xué)不僅發(fā)現(xiàn) 6種夸克而且發(fā)現(xiàn)了反夸克存在的證據(jù)。使學(xué)生知道知識(shí)的學(xué)習(xí)和科學(xué)的探究是無(wú)止境的。提示：科學(xué)家們還未捕捉到自由的夸克?？淇瞬荒芤宰杂傻臓顟B(tài)單個(gè)出現(xiàn)，這種性質(zhì)稱為夸克的“禁閉”。能否解放被禁閉的夸克，是物理學(xué)發(fā)展面臨的一個(gè)重大課題。夸克模型的提出是物理學(xué)發(fā)展中的一個(gè)重大突破，它指出電子電荷不再是電荷的最小單元，即存在分?jǐn)?shù)電荷。而另一方面也說(shuō)明科學(xué)正由于一個(gè)一個(gè)的突破才使得科學(xué)得到進(jìn)一步 的發(fā)展。例1:已知n +介子、n -介子都是由一個(gè)夸克（夸克u或夸克d）和一

6、個(gè)反夸克（反夸克U或F列說(shuō)法正確的是（n +由U和d組成反夸克d ）組成的，它們的帶電荷量如下表所示，表中e為元電荷。An +由u和d組成 BC.n -由u和d組成 Dn -由u和d組成解析：根據(jù)各種粒子帶電情況，n的帶應(yīng)為 u和d （“ + ”或“-”）所以選“ AD' 歸納：基本粒子不基本（列出框架圖）點(diǎn)評(píng)：逐步突現(xiàn)物質(zhì)世界的微觀與宏觀的和諧統(tǒng)一。4、宇宙的演化、恒星的演化媒介 J光子（傳遞電磁相互作用）前面我們提到要了解宇宙起媒介子了解物質(zhì)的組成強(qiáng)相互，作用）這是因?yàn)樵谖锢韺W(xué)中研究微觀 世界的粒子物理、量子理論，與研究宇宙的理論竟然相互溝通、相互支撐。電子電子中微子子和卩子中微子

7、子和子中微子閱讀教材（第105頁(yè)“宇宙演化”）并要求學(xué)生初步了解宇宙演化的發(fā)展過(guò)程。（1）宇宙演化過(guò)程和恒星演化過(guò)程宇宙大爆炸后，“粒子家族”（宇宙形成之初）：10-44秒后，溫度1032k產(chǎn)生夸克、輕子、 膠子等t10-6秒后溫度1013K夸克構(gòu)成了質(zhì)子和中子等（強(qiáng)子時(shí)代溫度為1011K時(shí)，少量夸克，光子、大量中微子和電子存在 （輕子時(shí)代）t溫度109K時(shí)進(jìn)入核合成時(shí)代t溫度降到3000K萬(wàn)有引力作用時(shí)，電子與質(zhì)子復(fù)合成氫原子T冷卻，出現(xiàn)了宇宙塵埃密集塵埃T星云團(tuán)溫度升高開(kāi)始發(fā)光T一顆恒星誕生。恒星收縮升溫T熱核反應(yīng)成氦T氫大部分聚變?yōu)楹收縮T氦聚合成碳T 到產(chǎn)生鐵元素。恒星最后的歸宿：（

8、類似）直恒星質(zhì)量小于太陽(yáng)1.4倍T白矮星恒星質(zhì)量是太陽(yáng)1.42倍t中子性5、課堂練習(xí)（可選為例題）練習(xí)1:目前普遍認(rèn)為，質(zhì)子和中子都由被稱為卩夸克和電量為2e/3 ,d夸克帶電量為-e/3 ,e為元電荷，則下列論斷可能的是（B ）A. 質(zhì)子由 組成B. 質(zhì)子由 組成C. 質(zhì)子由D. 質(zhì)子由1個(gè)卩夸克和2個(gè)卩夸克和1個(gè)卩夸克和2個(gè)卩夸克和練習(xí)2 :1個(gè)d夸克組成，中子由1個(gè)d夸克組成，中子由2個(gè)d夸克組成，中子由1個(gè)d夸克組成，中子由d夸克的兩類夸克組成，夸克帶1個(gè)卩夸克和1個(gè)卩夸克和2個(gè)卩夸克和1個(gè)卩夸克和K介子衰變方程為： K Tn -+n 0其中K介子和n2個(gè)d夸克2個(gè)d夸克XXBA1個(gè)d夸克組成1個(gè)d夸克組成-介子帶負(fù)的基元電荷，n介子不帶電，如圖所示，一個(gè)K介子沿垂直于磁場(chǎng)的方向射 入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，其軌跡為圓