2015-2016高中物理 第十九章 8粒子和宇宙教案 新人教版选修3-5
高中物理第十九章原子核8粒子和宇宙名师导航学案新人
8 粒子和宇宙名师导航知识梳理1.许多粒子都存在着质量与其相同而电荷及其他一些物理性质与其__________的粒子，叫做__________.2.强子是参与的__________粒子，__________是最先发觉的强子；轻子是__________强彼此作用的粒子，最先发觉的轻子是__________；媒介子是__________各类彼此作用的粒子.疑难冲破对宇宙大爆炸模型的正确理解剖析：1932年勒梅特第一次提出了现代宇宙大爆炸理论：整个宇宙最初聚集在一个“原始原子”中，后来发生了大爆炸，碎片向四面八方散开，形成了咱们的宇宙.美籍俄国天体物理学家伽莫夫第一次将广义相对论融入到宇宙理论中，提出了热大爆炸宇宙模型：宇宙开始于高温、高密度的原始物质，最初的温度超过几十亿度，随着温度的继续下降，宇宙开始膨胀.问题探讨问题：黑洞的本质是什么？探讨：关于宇宙和咱们人类所在的太阳系结构问题，是人类文化历史中最古老的课题之一.这些问题的科学研究，也就是天文学，推动了物理学的进展，而且对哲学也产生了庞大的影响.今天，天文学已成为物理学不可分割的组成部份，研究它的目的是为了熟悉宇宙和组成它的所有宏观部份的形成和进展.这就需要把经验研究，就是观测和实验，与理论研究结合起来，这就使天文学必然与许多物理领域产生必不可少的联系，专门是与粒子物理，黑洞是一种超级神秘的天体.它的体积很小，但密度却大得惊人，每立方厘米就有几百亿吨乃至更高.至于它的密度大，所以引力也特别壮大.无论什么东西，只要被它吸进去，就别想“爬”出来，连跑得最快的光也逃脱不掉黑洞的庞大引力.由于黑洞本身不发光，所以用任何壮大的望远镜都看不见黑洞.虽然如此，大多数科学家仍相信，宇宙中有着许许多多黑洞.当大质量的恒星演化到晚年，通过超新星暴发，就有可能坍缩成黑洞.在宇宙初期，也会形成一些小黑洞.小黑洞的体积只有原子核那么大，质量和一座山差不多，达到上亿吨，里面蕴藏的能量相当于10个大型的发电站.探讨结论：黑洞是含有庞大能量和质量的宇宙实体.典题精讲【例题】科学家发觉太空中的γ射线一般都是从很远的星体放射出来的.当γ射线暴发时，在数秒钟内所产生的能量相当于太阳在过去100亿年所发生的能量的总和的1 000倍左右，大致相当于将太阳的全数质量转变成能量的总和.科学家利用超级运算机对γ射线的状态进行了模拟.经模拟发觉γ射线暴发是起源于一个垂死的星球的“坍缩”进程，只有星球“坍缩”时，才能够发出这么庞大的能量.已知太阳光照射到地球上大约需要8分20秒时刻，由此来估算：在宇宙中，一次γ射线暴发所放出的能量.（万有引力常量G=×10-11 N·m 2/kg 2，1年时刻约为×107s ）思路解析：r=c t=3×108×500 m=×1011 m ，地球做匀速圆周运动，万有引力为向心力： 2224Tr m r GMm π=，太阳的质量为 M=kg GT r 2711311232)1015.3(1067.6)105.1(1044⨯⨯⨯⨯⨯⨯=-π，γ射线暴发所发出的能量： E=Mc 2=×1030×(3×108)2 J=×1047J.答案：×1047 J知识导学自然界的一切都是由物质组成的.本节主要从微观的角度去探讨物质的结构与物体的尺度.使学生能大致了解人类探索微观世界的历程，并熟悉到这种探索将不断深切；同时将微观世界和宇宙联系在一路，给出物质世界从微观到宏观的尺度的数量级；并将目前人类探索宇宙的进程展现给学生，使学生大致了解人类探索太阳系及宇宙结构的历程，而这种探索也是渐进的.疑难导析要理解大爆炸模型就必需理解宇宙的起源：最初是比原子还要小的硒鼓点，然后是大爆炸，通过大爆炸的能量形成了一些大体粒子，这些粒子在能量的作用下，逐渐形成了宇宙中的各类物质.至此，大爆炸宇宙模型成为最有说服力的宇宙图景理论.但是，至今宇宙大爆炸理论仍然缺乏大量实验的支持，而且咱们尚不知晓宇宙开始爆炸和爆炸前的图景. 问题导思爱因斯坦相对论指出，任何物体的速度都不可能超过光速，由此能够推断，对这种天体来讲，任何物体都不能摆脱它的吸引而逃脱出来，这种天体就是咱们常听到的黑洞.黑洞是不是存在不仅对理论物理的研究超级重要，对天体物理、宇宙学等都超级重要，于1990年发射升空的哈勃太空望远镜几年来的观察结果支持黑洞理论，1997年2月改换过设备的哈勃太空望远镜已发还许多更清楚、详细的观测资料，供科学研究.黑洞就像一个谜，没有人能看见它.但黑洞壮大的吸引力会影响它周围的天体，这些天体在被黑洞吸收、吞没的进程中，会发射出X 射线或Y 射线，而一旦落入黑洞，便无影无踪.科学家就是通过观测这些射线，发觉了黑洞的蛛丝马迹.例如，天鹅座X 1的伴星可能就是一个黑洞.还有科学家以为，银河系的中心也存在一个庞大的黑洞.典题导考绿色通道：真空不是空荡荡的，真空中老是充满着粒子和反粒子，他们不断出现，又彼此消灭，因此真空能量是丰硕的.在进行有关计算时同时运用万有引力和质能方程.【典题变式】中子星是完全由中子组成的星体，具有极大的密度，通过观察已知某中子星的自转角速度ω=60π rad/s，该中子星并无因为自转而解体，按照这些速度人们能够推知中子星的密度，试写出该中子星的密度最小值的表达式为ρ=___________，计算出该中子星的密度至少为___________.（假设中子通过万有引力结合成球状星体，保留两位有效数字） 答案：G πω432×1014 kg/m 3.。
人教版高中物理选修3-5 19.8 粒子和宇宙教学课件共36张PPT
下列说法正确的是（） A原子是组成物质的不可再分的最小微粒 B原子是最大微粒 C原子有原子核和核外电子构成，质子和 中子组成了原子核 D质子属于强子，光子属于轻子
二、夸克模型:
夸克模型分别由默里·盖尔曼与乔治·茨威格 于1964年独立地提出，现代粒子物理学认为， 夸克共有6种，分别称为上夸克、下夸克、 奇夸克、粲夸克、顶夸克、底夸克，它们组
查德威克于1932年发现了中子
于是许多人认为光子、电子、质子和中子 是组成物质的不可再分的粒子并把它们叫 做“基本粒子”。
然而！ 1、科学家发现新粒子不是电子、质子和中 子组成的： 2、科学家还发现质子、中子等本身也有自 己的复杂的结构。 所以20世纪后半期起，就将“基本”二字去 掉，统称为粒子
发现新粒子
1、正电子
1930年，安德森开始通过拍摄宇宙射线穿过云
室的径迹来研究宇宙射线。他发现一种带正电的 粒子几乎和那些带负电的粒子一样频繁地出现。 这种带负电的粒子很明显就是电子，但那些带正 电的粒子显然不是质子(质子是当时所知唯一的带 正电的粒子)，因为它们在云室中不能充分电离。 最后，安德森推断“合乎逻辑的答案只有一个:这种 粒子和普通的带负电的自由电子相比，它们带有 等量的正电荷并且质量同数量级”。事实上，这种 粒子就是正电子，安德森在1932年9月宣布了它 的存在。
三、宇宙的演化: 微观与宏观相互沟通、相互支撑 诺奖获得者格拉肖：“隐藏在原子内心的， 是宇宙结构的秘密”
宇宙大爆炸理论: 宇宙是由一个致密炽热的奇点于137亿年前 一次大爆炸后膨胀形成的。 1927年，比利时 天文学家和宇宙学家勒梅特首次提出了宇宙
大爆炸假说。
宇宙的演化:
宇宙的演化:
32
大爆炸后10^-44秒宇宙，温度10 K夸克、
19.8 粒子和宇宙 高中物理选修3-5优秀教案优秀教学设计【精品】 (4)
8 粒子和宇宙★新课标要求（一）知识与技能1．了解构成物质的“基本粒子”及粒子物理的发展史2．初步了解宇宙的演化过程及宇宙与粒子的和谐统一（二）过程与方法1．感知人类（科学家）探究宇宙奥秘的过程和方法2．能够突破传统思维重新认识客观物质世界（三）情感、态度与价值观1．让学生真正感受到自然的和谐统一并深知创建和谐社会的必要性。
2．培养学生的科学探索精神。
★教学重点了解构成物质的粒子和宇宙演化过程★教学难点各种微观粒子模型的理解★教学方法★教学用具：1．Internet网络素材、报刊杂志、影视媒体等。
2．多媒体教学设备一套：可供实物投影、放像、课件（基于网络环境）播放等。
★课时安排1 课时★教学过程（一）引入新课教师：宇宙的起源一直是天文学中困难而又有启发性的问题。
宇宙学中大爆炸论的基本观点是宇宙正在膨胀，要了解宇宙更早期的情况，我们必须研究组成物质的基本粒子。
（二）进行新课1．“基本”粒子“不” 基本教师：1897年汤姆生发现电子，1911年卢瑟福提出原子的核式结构。
继而我们发现了光子，并认为“光子、电子、质子、中子”是组成物质的不可再分的粒子，所以把它们叫“基本粒子”。
那么随着科学技术的发展“它们”还是不是真正意义上的“基本”粒子呢？点评：因为学生所能了解的最小粒子只有这些，所以这节课引起了学生的兴趣。
（可以不按教材顺序介绍，接着介绍新粒子的发现）2．发现新粒子教师：20世纪30年代以来，人们对宇宙线的研究中发现了一些新的粒子。
请学生看教材（“发现新粒子”）思考下面的问题：（1）从宇宙线中发现了哪些粒子？这些粒子有什么特点？（2）通过科学核物理实验又发现了哪些粒子？（3）什么是反粒子？（4）现在可以将粒子分为哪几类？在老师的引导下学生带着问题阅读教材。
学生回答：（1）1932年发现正电子；1937年发现μ子；1947年发现K 介子与π介子（2）实验中发现了许多反粒子，现在发现的粒子多达400多种。
高中物理第十九章原子核第7、8节核聚变粒子和宇宙解析版新人教版选修3_5
核聚变粒子和宇宙1．核聚变(1)定义：两个轻核结合成质量较大的核，这样的核反应叫做聚变。
聚变后比结合能增加，因此反应中会释放能量。
(2)发生条件：轻核聚变必须在温度达到几百万开尔文时，才可以发生，因此又叫热核反应。
聚变一旦发生，就不再需要外界给它能量，靠自身产生的热就会使反应继续下去。
(3)实例：①热核反应主要应用在核武器上，如氢弹；②热核反应在宇宙中时时刻刻地进行着，太阳就是一个巨大的热核反射堆；③典型的核聚变：一个氘核和一个氚核的聚变，21H＋31H→42He＋10n＋17.6 MeV，该反应平均每个核子放出的能量比裂变反应平均每个核子放出的能量大3～4倍。
2．受控热核反应(1)聚变与裂变相比有很多优点：①轻核聚变产能效率高；②地球上聚变燃料的储量丰富；③轻核聚变更为安全、清洁。
(2)实现核聚变的方法：①难点：地球上没有任何容器能够经受几百万开尔文的高温；②方案：科学家设想了两种方案，即磁约束和惯性约束，环流器是目前性能最好的一种磁约束装置。
[辨是非](对的划“√”，错的划“×”)1．我国一些核电站已经开始大规模利用轻核聚变发电。
(×)2．轻核聚变须达到几百万开尔文以上的高温，自然界不存在轻核聚变。
(×)[释疑难·对点练]1．从比结合能的图线看，轻核聚变后比结合能增加，因此聚变反应是一个放能反应。
例如：21H＋31H→10n＋42He＋17.6 MeV。
2．聚变发生的条件：要使轻核聚变，必须使轻核间距达到核力发生作用的距离10－15 m，这要克服电荷间强大的斥力作用，要求使轻核具有足够大的动能。
要使原子核具有足够大的动能，就要给它们加热，使物质达到几百万开尔文的高温。
3．特点(1)在消耗相同质量的核燃料时，轻核聚变比重核裂变释放更多的能量。
(2)热核反应一旦发生，就不再需要外界给它能量，靠自身产生的热就可以使反应进行下去。
4．应用(1)核武器——氢弹。
高中物理第十九章原子核8粒子和宇宙学案新人教版选修3_5
8 粒子和宇宙1．粒子和粒子的分类 (1)电子、质子和中子 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、质子和中子。
随着科学家们的研究逐步发现了数以百计的不同种类的新粒子，它们都不是由质子、中子、电子组成的，又发现质子、中子等本身是复合粒子，并且还有着自己的复杂结构，所以电子、质子、中子并不是组成物质世界的基本粒子。
(2)新粒子从20世纪30年代以来，人们在对宇宙射线观测时，发现了一些新粒子，宇宙射线中粒子的能量很高，但数量很少，人们用高能加速器进行实验，发现了更多的粒子。
如1932年发现了正电子，1937年发现了μ子，1947年发现了K 介子和π介子，此后不久又发现了超子。
(3)粒子的分类按照粒子与各种相互作用的关系，可以将粒子分为三大类：强子、轻子和媒介子，如下①许多粒子都有和它质量相同而电荷及其他一些物理量相反的粒子，叫做反粒子。
如电子和正电子，质子和反质子。
②由反粒子构成的物质叫反物质。
③反粒子与其相应的正粒子相遇时，会发生“湮灭”，同时消失而转化成其他的粒子。
(5)夸克模型：①强子内部有复杂结构，1964年美国人盖尔曼提出了强子结构的夸克模型，认为强子是由夸克构成的。
②夸克模型经过几十年的发展，已被多数物理学家接受，现代科学认为夸克有：上夸克、下夸克、奇异夸克、粲夸克、底夸克、顶夸克。
③夸克带电荷量为元电荷的＋23或－13倍。
【例1】 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u 或反夸克d )组成的；它们的带电荷量如下表所示：下列说法正确的是( )A ．π＋由u 和d 组成 B ．π＋由d 和u 组成 C ．π－由u 和d 组成D ．π－由d 和u 组成解析：根据核反应中电荷数、质量数守恒可求得，π＋电荷量为＋e ，u 电荷量为＋23e ，d 电荷量为＋13e ，则u 和d 的总电荷量为(＋23e )＋(＋13e )＝＋e ，故A 选项正确，B 错误。
19.8 粒子和宇宙 高中物理选修3-5优秀教案优秀教学设计【精品】 (1)
8 粒子和宇宙★新课标要求（一）知识与技能1．了解构成物质的“基本粒子”及粒子物理的发展史2．初步了解宇宙的演化过程及宇宙与粒子的和谐统一（二）过程与方法1．感知人类（科学家）探究宇宙奥秘的过程和方法2．能够突破传统思维重新认识客观物质世界（三）情感、态度与价值观1．让学生真正感受到自然的和谐统一并深知创建和谐社会的必要性。
2．培养学生的科学探索精神。
★教学重点了解构成物质的粒子和宇宙演化过程★教学难点各种微观粒子模型的理解★教学方法教师启发、引导，学生讨论、交流。
★教学用具：1．Internet网络素材、报刊杂志、影视媒体等。
2．多媒体教学设备一套：可供实物投影、放像、课件（基于网络环境）播放等。
★课时安排1 课时★教学过程（一）引入新课教师：宇宙的起源一直是天文学中困难而又有启发性的问题。
宇宙学中大爆炸论的基本观点是宇宙正在膨胀，要了解宇宙更早期的情况，我们必须研究组成物质的基本粒子。
问题：现在我们所知的构成物体的最小微粒是什么？学生：构成物体的最小微粒为“原子”（不可再分）。
点评：从宇宙的起源角度去引起对物质构的粒子的了解，激发学生的兴趣，积极回答。
教师：其实直到19世纪末，人们都认为原子是组成物质不可分的最小微粒。
20世纪初人们发现了电子，并认为原子并不是不可以再分，而且提出了原子结构模型的研究。
问题：现在我们认为原子是什么结构模型，由什么组成？学生回忆并回答：现在我们认为原子是核式结构，说明原子可再分，原子核由质子与中子构成。
点评：引起学生回忆旧知识并巩固知识。
（二）进行新课1．“基本”粒子“不” 基本教师：1897年汤姆生发现电子，1911年卢瑟福提出原子的核式结构。
继而我们发现了光子，并认为“光子、电子、质子、中子”是组成物质的不可再分的粒子，所以把它们叫“基本粒子”。
那么随着科学技术的发展“它们”还是不是真正意义上的“基本”粒子呢？学生思考并惊奇。
点评：因为学生所能了解的最小粒子只有这些，所以这节课引起了学生的兴趣。
8粒子和宇宙-人教版选修3-5教案
粒子和宇宙-人教版选修3-5教案一、知识目标1.掌握粒子的概念及其中的基本粒子的分类。
2.了解宇宙的结构以及宇宙演化的简要历程，了解天文学、宇宙学等前沿领域的研究进展。
3.理解宇宙大爆炸理论，能够解释宇宙演化中产生物质的原理。
4.了解引力波的产生及探测方式，掌握引力波探测技术的原理。
二、教学重点1.宇宙演化的简要历程。
2.宇宙大爆炸理论及其产生物质的原理。
3.引力波探测技术的原理。
三、教学难点1.粒子物理领域的概念及分类。
2.引力波的探测技术及其原理。
四、教学过程1. 粒子的概念及其分类概念：粒子是物质的基本组成部分之一，是构成物质的微观单位。
分类：基本粒子分为费米子和玻色子，前者包括夸克、轻子等，后者包括光子、胶子等。
2. 宇宙的结构及其演化宇宙的结构：宇宙由星系、星云、恒星等组成。
宇宙的演化：主要有三个阶段，即宇宙膨胀、胶子湮没和核合成。
3. 宇宙大爆炸理论及其原理宇宙大爆炸理论认为宇宙起源于一次巨大的爆炸，因此宇宙是不断膨胀的。
过去的宇宙越来越小，未来的宇宙越来越大。
宇宙大爆炸产生物质的原理：由于宇宙开始时极度热，宇宙中的物质不断相互碰撞和湮灭，最终产生物质，使宇宙中的物质密度不断增加。
4. 引力波的产生及探测方式引力波是宇宙中产生的重力波，源源不断地从黑洞、中子星等处波动出来，并传播到宇宙各处。
引力波的产生与物体之间的引力相互作用有关。
引力波的探测方式：主要有两种，即激光干涉引力波天文台和千里镜引力波天文台。
五、教学方法1.讲授法：介绍粒子和宇宙的基本概念及其基本分类和演化。
2.实验法：通过引力波实验的方式，让学生亲身感受引力波的探测过程。
3.讨论法：组织小组讨论，让学生多方面、全面地了解粒子和宇宙的基础知识。
六、教学反思本节课主要目的在于让学生通过学习了解粒子和宇宙的基本知识，理解宇宙的演化过程以及探究引力波的探测技术，帮助学生了解到物理学的发展及研究前沿领域，提高学生的物理学综合素质。
人教版高中物理选修3-5教学案：第十九章 第7、8节 核聚变 粒子和宇宙含答案
第7、8节核聚变__粒子和宇宙1．两个轻核结合成质量较大的核，这样的核反应叫聚变。
2．约束核聚变材料的方法：磁约束和惯性约束。
3．粒子分为三大类，有媒介子、轻子、强子。
美国物理学家盖尔曼提出，强子是由夸克构成的。
一、核聚变1．定义两个轻核结合成质量较大的原子核的反应。
2．条件(1)轻核的距离要达到10－15_m以内。
(2)聚变可以通过高温来实现，因此又叫热核反应。
3．核反应举例(1)热核反应主要应用在核武器上，如氢弹。
(2)热核反应在宇宙中时时刻刻地进行着，太阳就是一个巨大的热核反应堆。
(3)典型的核聚变：一个氘核和一个氚核的聚变，21H＋31H→42He＋10n＋γ该反应平均每个核子放出的能量比裂变反应平均每个核子放出的能量大3～4倍。
4．聚变与裂变相比有很多优点(1)轻核聚变产能效率高。
(2)地球上聚变燃料的储量丰富。
(3)轻核聚变更为安全、清洁。
5．实现核聚变的方法(1)难点：地球上没有任何容器能够经受几百万开尔文的高温。
(2)方案：科学家设想了两种方案，即磁约束和惯性约束，环流器是目前性能最好的一种磁约束装置。
二、粒子和宇宙1．“基本粒子”不基本(1)19世纪末，人们认为原子是组成物质的不可再分的最小微粒。
(2)后来认为光子、电子、质子和中子是组成物质的不可再分的最基本的粒子，并称为“基本粒子”。
随着科学的进一步发展，科学家们逐渐发现了数以百计的不同种类的新粒子，它们都不是由质子、中子、电子组成的，另外又发现质子、中子等本身也有自己的复杂的结构。
所以，从20世纪后半期起，就将“基本”二字去掉，统称为粒子。
2．发现新粒子与夸克模型(1)反粒子实验中发现，对应着许多粒子都存在质量、寿命、自旋等物理性质与过去已经发现的粒子相同，而电荷等其他性质相反的粒子，这些粒子叫做反粒子。
例如，电子的反粒子就是正电子。
(2)粒子的分类按照粒子与各种相互作用的不同关系，可将粒子分为三大类：①强子：参与强相互作用的粒子，质子是最早发现的强子。
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粒子和宇宙
★新课标要求
（一）知识与技能
1．了解构成物质的“基本粒子”及粒子物理的发展史
2．初步了解宇宙的演化过程及宇宙与粒子的和谐统一
（二）过程与方法
1．感知人类（科学家）探究宇宙奥秘的过程和方法
2．能够突破传统思维重新认识客观物质世界
（三）情感、态度与价值观
1．让学生真正感受到自然的和谐统一并深知创建和谐社会的必要性。
2．培养学生的科学探索精神。
★教学重点
了解构成物质的粒子和宇宙演化过程
★教学难点
各种微观粒子模型的理解
★教学方法
教师启发、引导，学生讨论、交流。
★教学用具：
1．Internet网络素材、报刊杂志、影视媒体等。
2．多媒体教学设备一套：可供实物投影、放像、课件（基于网络环境）播放等。
★课时安排
1 课时
★教学过程
（一）引入新课
教师：宇宙的起源一直是天文学中困难而又有启发性的问题。
宇宙学中大爆炸论的基本观点是宇宙正在膨胀，要了解宇宙更早期的情况，我们必须研究组成物质的基本粒子。
问题：现在我们所知的构成物体的最小微粒是什么？
学生：构成物体的最小微粒为“原子”（不可再分）。
点评：从宇宙的起源角度去引起对物质构的粒子的了解，激发学生的兴趣，积极回答。
教师：其实直到19世纪末，人们都认为原子是组成物质不可分的最小微粒。
20世纪初人们发现了电子，并认为原子并不是不可以再分，而且提出了原子结构模型的研究。
问题：现在我们认为原子是什么结构模型，由什么组成？
学生回忆并回答：现在我们认为原子是核式结构，说明原子可再分，原子核由质子与中子构成。
点评：引起学生回忆旧知识并巩固知识。
（二）进行新课
1．“基本”粒子“不”基本
教师：1897年汤姆生发现电子，1911年卢瑟福提出原子的核式结构。
继而我们发现了光子，并认为“光子、电子、质子、中子”是组成物质的不可再分的粒子，所以把它们叫“基本粒子”。
那么随着科学技术的发展“它们”还是不是真正意义上的“基本”粒子呢？
学生思考并惊奇。
点评：因为学生所能了解的最小粒子只有这些，所以这节课引起了学生的兴趣。
（可以不按教材顺序介绍，接着介绍新粒子的发现）
2．发现新粒子
教师：20世纪30年代以来，人们对宇宙线的研究中发现了一些新的粒子。
请学生看教材（103页“发现新粒子”）
思考下面的问题：
（1）从宇宙线中发现了哪些粒子？这些粒子有什么特点？
（2）通过科学核物理实验又发现了哪些粒子？
（3）什么是反粒子？
（4）现在可以将粒子分为哪几类？
在老师的引导下学生带着问题阅读教材。
学生回答：
（1）1932年发现正电子；1937年发现μ子；1947年发现K 介子与π介子
（2）实验中发现了许多反粒子，现在发现的粒子多达400多种。
（3）许多粒子都存在着质量与它相同而电荷及其他一些物理性质相反的粒子，叫做反粒子。
（4）按粒子与各种相互作用的关系，可分为三大类：强子、轻子和媒介子。
教师（讲授评析）：
强子：是参与强相互作用的粒子。
（强子又分为介子和重子）
轻子：轻子是不参与强相互作用的粒子。
媒介子：传递各种相互作用的粒子。
学生举例：
强子：质子、中子…
轻子：电子、电子中微子
媒介子：光子、胶子…
点评：激发学生了解相关知识，更进一步了解这个世界。
比较三类粒子，让学生形成直观的认识，知道三类粒子的主要作用。
3．夸克模型
问：上述粒子是不是最小单位，有没有内部结构呢？
请学生看教材（第104页“夸克模型”）
学生：在老师的引导下学生带着问题阅读教材。
教师：1964年提出夸克模型，认为强子由更基本的成分组成，这种成分叫做夸克（quark ）。
夸克模型经过几十年的发展，已被多数物理学家接受。
那么，现代科学认为夸克有哪几种？有什么特征？
学生回答：
（1）上夸克、下夸克、奇异夸克、粲夸克、底夸克、顶夸克。
（2）夸克带电荷为元电荷的32+或31-倍
点评：提示学生现代科学不仅发现6种夸克而且发现了反夸克存在的证据。
使学生知道知识的学习和科学的探究是无止境的。
教师（提示）：科学家们还未捕捉到自由的夸克。
夸克不能以自由的状态单个出现，这种性质称为夸克的“禁闭”。
能否解放被禁闭的夸克，是物理学发展面临的一个重大课题。
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。
而另一方面也说明科学正由于一个一个的突破才使得科学得到进一步的发展。
例：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u 或反
夸克d ）组成的，它们的带电荷量如下表所示，表中e 为元电荷。
下列说法正确的是（ ）（2005全国）
A ．π+由u 和d 组成
B ．π+由u 和d 组成
C ．π-由u 和d 组成
D ．π-由u 和d 组成
解析：根据各种粒子带电情况，π的带应为u 和d （“+”或“-”）所以选“AD ”
归纳：基本粒子不基本（列出框架图）
点评：逐步突现物质世界的微观与宏观的和谐统一。
4．宇宙的演化、恒星的演化 前面我们提到要了解宇宙起源需了解物质的组成的粒子，这是因为在物理学中研究微观世界的粒子物理、量子理论，与研究宇宙的理论竟然相互沟通、相互支撑。
阅读教材（第105页“宇宙演化”）并要求学生初步了解宇宙演化的发展过程。
点评：培养学生自学的习惯。
学生简单了解宇宙演化和恒星演化过程。
教师：讲授“宇宙演化过程和恒星演化过程”：
宇宙大爆炸后，“粒子家族”（宇宙形成之初）：
10-44秒后，温度1032K ，产生夸克、轻子、胶子等→
10-6秒后温度1013K ，夸克构成了质子和中子等（强子时代）→
温度为1011K 时，少量夸克，光子、大量中微子和电子存在（轻子时代）→
温度109K 时进入核合成时代→
温度降到3000K 时，电子与质子复合成氢原子→
粒子 媒介子 轻子 （6种） 强子 参与强作用 光子（传递电磁相互作用） 胶子（传递强相互作用） 电子 电子中微子 μ子和μ子中微子 τ子和τ子中微子 质子 中子 介子 超子 上夸克 下夸克 奇夸克 粲夸克 底夸克 顶夸克 夸克
冷却，出现了宇宙尘埃−−
−−→−万有引力作用 密集尘埃→
星云团−−
−→−温度升高 开始发光→
一颗恒星诞生。
恒星收缩升温→
热核反应成氦→
氢大部分聚变为氦→
收缩→
氦聚合成碳→…
（类似）直到产生铁元素。
恒星最后的归宿：
恒星质量小于太阳1.4倍→白矮星
恒星质量是太阳1.4~2倍→中子性
恒星质量更大时(无法抵抗)→黑洞
教师：引导学生阅读课外材料“科学足迹”，课本第106页“华人科学家在粒子物理领域的杰出贡献”,了解科学发展史。
学生：了解华人对物理科学的贡献，增强学生的爱国主义热情和热爱科学的高尚的道德情操。
点评：激发学生的求知欲，让学生有一种探索科学奥秘的愿望。
5．课堂练习（可选为例题）
练习1、目前普遍认为，质子和中子都由被称为μ夸克和d 夸克的两类夸克组成，μ夸克带电量为2e/3，d 夸克带电量为-e/3，e 为元电荷，则下列论断可能的是（ ）
A ．质子由1个μ夸克和1个d 夸克组成，中子由1个μ夸克和2个d 夸克组成
B ．质子由2个μ夸克和1个d 夸克组成，中子由1个μ夸克和2个d 夸克组成
C ．质子由1个μ夸克和2个d 夸克组成，中子由2个μ夸克和1个d 夸克组成
D ．质子由2个μ夸克和1个d 夸克组成，中子由1个μ夸克和1个d 夸克组成 答案：B
练习2、-K 介子衰变方程为：-K →π-+πo 其中-
K 介子和π-介子带
负的基元电荷，πo 介子不带电，如图所示，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，它们半径Rk-与R π-之比为2：1（π
o 介子的轨迹未画出）由此可知π-的动量大小与πo 的动量大小之比为
（ ）
A ．1：1
B ．1：2
C ．1：3
D ．1：6
答案：C
（三）课堂小结
1．知道组成物质的粒子的发展史
2．了解粒子的种类及特点。
3．知道宇宙演化和恒星的演化过程
4．理解物质世界粒子与宇宙的和谐统一。
学生：整理课堂笔记，进一步回忆巩固所学知识。
点评：要求学生梳理知识，进行课堂小结。
（四）作业：
（1）查找有关华人科学家在粒子物理领域的更多成果和事迹与其他同学交流。
（2）“问题与练习”中的1~2题。
★教学体会
粒子和宇宙是近现代物理学重要内容，让学生了解人类对物质结构的认识过程从而进一步认识到物质世界的发展过程：粒子→宇宙。
本节内容有很多知识相对抽象，课堂教学以讲授为主，并加以适当的补充介绍，使内容更象形象。
一方面让学生了解科学知识，另一方面通过发展名的介绍（尤其是华人在粒子物理学方面的贡献）激发学生爱国主义的精神，培养学生热爱科学、热爱自然的高尚的道德情操，并鼓励他们为祖国、为科学而努力学习，争取更大贡献。