5.5“基本”粒子 教案

.5“基本”粒子〖教材分析〗本節(jié)主要介紹粒子物理學(xué)發(fā)展過程中的一些基本知識，如人類發(fā)現(xiàn)的四類粒子和夸克模型，要求學(xué)生了解就好。在課堂教學(xué)中可以運(yùn)用表格的形式集中展現(xiàn)粒子的種類?！冀虒W(xué)目標(biāo)與核心素養(yǎng)〗物理觀念∶從宏觀到微觀認(rèn)識粒子的結(jié)構(gòu)，形成的關(guān)于粒子、粒子與相互作用、夸克模型等的基本認(rèn)識?？茖W(xué)思維∶能夠分清粒子大小的數(shù)量級以及相互組成的關(guān)系，知道當(dāng)前還有許多新粒子被不斷發(fā)現(xiàn)?？茖W(xué)探究：通過研究宇宙射線和強(qiáng)子對撞機(jī)，是發(fā)現(xiàn)新粒子的兩種方法?？茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任∶研究微觀粒子認(rèn)識自然的方式之一，粒子是不斷發(fā)展的，具有相對持久性和普適性。我們要把粒子思想應(yīng)用與實(shí)際生活中?！冀虒W(xué)重難點(diǎn)〗教學(xué)重點(diǎn)：發(fā)現(xiàn)新粒子，粒子的分類。教學(xué)難點(diǎn)：發(fā)現(xiàn)新粒子，粒子的分類?！冀虒W(xué)準(zhǔn)備〗多媒體課件等?！冀虒W(xué)過程〗一、新課引入圖中顯示的是質(zhì)子對質(zhì)子碰撞后粒子的軌跡。20世紀(jì)，人們通過對粒子碰撞和宇宙線的觀測，發(fā)現(xiàn)了很多新粒子。這些新發(fā)現(xiàn)的粒子分為哪幾類?彼此間有什么關(guān)系?二、新課教學(xué)1.基本粒子直到19世紀(jì)末，人們都認(rèn)為原子是組成物質(zhì)的不可再分的最小微粒。后來發(fā)現(xiàn)了電子、質(zhì)子和中子，并且知道了原子核和電子組成了原子，質(zhì)子和中子組成了原子核。于是許多人認(rèn)為光子、電子、質(zhì)子和中子是組成物質(zhì)的不可再分的最基本的粒子，并把它們叫作"基本粒子"。2.粒子所以，從20世紀(jì)后半期起，就將"基本"二字去掉，統(tǒng)稱為粒子。（一）發(fā)現(xiàn)新粒子發(fā)現(xiàn)新粒子的方法：①研究宇宙線②利用加速器下表呈現(xiàn)的是自20世紀(jì)30年代至今物理學(xué)家通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的一部分新粒子。年份發(fā)現(xiàn)的粒子年份發(fā)現(xiàn)的粒子1931——1940正電子、u子1971——1980τ子、膠子、J/Ψ介子1941——1950K介子、π介子1981——1990W和Z玻色子1951——1960反質(zhì)子、電子中微子1991——2000τ子中微子1961——1970u子中微子2000年至今希格斯玻色子超子：質(zhì)量比質(zhì)子的質(zhì)量大很多的粒子。反粒子：它們的質(zhì)量、壽命、自旋等物理性質(zhì)與過去已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的粒子相同，而電荷等其他性質(zhì)相反。例如，電子的反粒子是正電子，它的電荷量與電子相同，但帶的是正電荷。質(zhì)子的反粒子是反質(zhì)子，它的電荷量與質(zhì)子相同，但帶的是負(fù)電荷。（二）粒子的分類現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的粒子達(dá)400多種。它們大體可被分為強(qiáng)子、輕子、規(guī)范玻色子和希格斯玻色子幾種類別。特點(diǎn)粒子強(qiáng)子參與強(qiáng)相互作用的粒子質(zhì)子和中子輕子不參與強(qiáng)相互作用電子、電子中微子、u子、u子中微子、τ子、τ子中微子規(guī)范玻色子傳遞各種相互作用的粒子光子、中間玻色子、膠子希格玻色子希格斯場的量子激發(fā)拓展學(xué)習(xí)：夸克與粒子物理標(biāo)注模型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?？茖W(xué)家們直到今天還從未捕提到自由的夸克?？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"。課堂練習(xí)例1：下列說法正確的是原子是組成物質(zhì)的不可再分的最小粒子原子是最大的粒子原子由原子核和核外電子構(gòu)成，質(zhì)子和中子構(gòu)成了原子核質(zhì)子、中子本身也是復(fù)合粒子，它們也有著自己復(fù)雜的結(jié)構(gòu)解析：物質(zhì)由分子組成，分子由更小的原子組成；原子核由帶正電的質(zhì)子與不帶電在中子組成；原子由位于原子中心的原子核與核外電子組成；質(zhì)子與中子由夸克組成，質(zhì)子與中子可以再分。物質(zhì)由分子組成，分子由更小的原子組成，原子由處于原子中心的帶正電的原子核與核外高速旋轉(zhuǎn)的電子組成，故AB不符合題意，C正確；質(zhì)子與中子由夸克組成，質(zhì)子與中子可以再分，故D符合題意。故選CD。例2：關(guān)于放射性元素的半衰期，下列說法中正確的是（）半衰期是原子核全部衰變所需時(shí)間的一半半衰期是原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時(shí)間半衰期是原子量減少一半所需的時(shí)間半衰期是元素質(zhì)量減少一半所需的時(shí)間解析：原子核的衰變有一定的速率，每隔一定的時(shí)間（即半衰期），原子核就衰變掉總數(shù)的一半，這個(gè)時(shí)間即為半衰期，不是指原子量或元素質(zhì)量減少—半的時(shí)間。半衰期的大小由原子核內(nèi)部因素決定，與所處的物理環(huán)境與化學(xué)狀態(tài)無關(guān)。故選B。例3：下列應(yīng)用中，屬于將放射性同位素作為示蹤原子的是（）γ射線探傷儀利用含有放射性碘131的油檢測地下輸油管道的漏油情況利用鈷6治療腫瘤等疾病把含有放射性元素的肥料施給農(nóng)作物，用以檢測確定農(nóng)作物吸收養(yǎng)分的規(guī)律解析：A.γ射線探傷儀是利用γ射線的穿透性，故A錯(cuò)誤。B.利用含有放射性碘131的油，檢測地下輸油管的漏油情況是將放射性碘131的油作為示蹤原子使用，故B正確。C.利用鈷60治療腫瘤等疾病是利用它的射線，故C錯(cuò)誤。D.把含有放射性元素的肥料施給農(nóng)作物，用檢測放射性的辦法確定放射性元素在農(nóng)作物內(nèi)轉(zhuǎn)移和分布情況，找出合理施肥的規(guī)律是示蹤原子使用，故D正確。故選BD。例4：氦原子核由兩個(gè)質(zhì)子與兩個(gè)中子組成，兩個(gè)質(zhì)子之間存在著萬有引力、庫倉力和核力，則這三種力從大到小的排列順序是（）核力、萬有引力、庫侖力萬有引力、庫侖力、核力庫侖力、核力、萬有引力核力、庫侖力、萬有引力解析：氫原子核里有兩個(gè)質(zhì)子與兩個(gè)中子組成，由于存在質(zhì)量所以它們間存在萬有引力、質(zhì)子帶正電，因此質(zhì)子間存在庫侖斥力和質(zhì)子與中子統(tǒng)稱核子，所以它們間存在核力，但這些力有大小之分。核力是強(qiáng)力，它能將核子束縛在原子核內(nèi).萬有引力最弱，研究核子間相互作用時(shí)萬有引力可以忽略。故選D。例5：重核的裂變和輕核的聚變是人類利用原子能的兩種主要方法，以下關(guān)于它們的說法中正確的是（）裂變、聚變過程都有質(zhì)量虧損裂變過程有質(zhì)量虧損，聚變過程質(zhì)量有所增加裂變過程質(zhì)量有所增加，聚變過程質(zhì)量有所虧損裂變、聚變過程質(zhì)量都有所增加解析：重核的裂變和輕核的聚變都會放出核能，根據(jù)愛因斯坦的質(zhì)能方程E=mc2，一定有質(zhì)量虧損，故A正確，BCD錯(cuò)誤。〖板書設(shè)計(jì)〗5.5“基本”粒子發(fā)現(xiàn)新粒子研究宇宙線發(fā)現(xiàn)新的粒子利用加速器發(fā)現(xiàn)新的粒子反粒子：電荷等其他性質(zhì)相反是粒子二、粒子的分類它們大體可被分為強(qiáng)子、輕子、規(guī)范玻色子和希格斯玻色子幾種類別。〖教學(xué)反思〗本節(jié)內(nèi)容有很多知識相對抽象，課堂教學(xué)以