19.8 粒子和宇宙学案

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19.8粒子和宇宙【知识要点】1.“基本粒子”不基本1897年汤姆生发现电子，1905年爱因斯坦提出光子说，1919年卢瑟福发现质子, 1932年查德威克发现中子。

于是人们认为“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”。

2.发现新粒子20世纪3 0年代以来，人们对宇宙线的研究中发现了一些新的粒子。

思考下面的问题：（1）从宇宙线中发现了哪些粒子？发现了正电子，u子，k介子，“介子，超子。

（2）什么是反粒子？质量、寿命、自旋等物理性质与过去发现的粒子相同，而电荷等其他性质相反, 这些粒子叫做反粒子。

（3）现在可以将粒子分为哪几类？分为在类：强子、轻子、媒介子。

强子：参与强相互作用的粒子。

强子又分为介子和重子两类。

轻子：轻子是不参与强相互作用的粒子。

有电子、电子中微子、u子、u子中微子、T子、T子中微子这6种。

媒介子：是传递各种相互作用的粒子。

如光子、中间玻色子、胶子。

3.夸克模型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。

. 夸克有哪几种？有什么特征？C1）上夸克、下夸克、奇异夸克、粲夸克、底夸克、顶夸•克。

2 1（2）夸克带电荷为元电荷的+兰或-丄倍3 34.宇宙的演化、恒星的演化阅读教材并初步了解宇宙演化的发展过程。

上夸克J 下夸克|奇夸克AN 兀-由u 和〃组成兀-由"和d 组成（强子｛质子、参与强作用中子卜夸克「电子粒丿轻子J 电子中微子子］（6种）| u 子和卩子中微子I 丁子和丁子中微子粲夸克底夸克顶夸克【典型例题】例1：已知兀+介子、兀介子都是由一个夸克（夸克U 或夸克67）和一个反夸克（反夸克"或反夸克R ）组成的，它们的带电荷量如下.表所示，表中e 为元电荷。

+ 兀兀_ U d U d带电量 +e2 + — e3 1 —e 3 2 --- e 3 + le 3下列说法正确的是（-）B. 兀+由"和d 组成解析：根据各种粒子带电情况，“的带应为u 和 d （“ + ”或“・”）所以选“AD”例I 2、目前普遍认为，质子和中子都由被称为u 夸克和d 夸克的两类夸克组成，u 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U 夸克和1个d 夸克组成，中子由1个u 夸克和2个d 夸克组成B. 质子由2个P 夸克和1个d 夸克组成，中子由1个P 夸克和2个d 夸克组成中子由1个u 夸克和2个d 夸克组成中子由1个u 夸克和2个d 夸克组成中子由2个u 夸克和1个d 夸克组成中子由1个u 夸克和1个d 夸克组成）A.B. C. D. 7、 A. B. C. D. 8、粒子的符号是（）A. :HeB. ；HeC. j HeD. ；HeC. 质子由1个p 夸克和2个d 夸克组成，中子由2个p 夸克和1个d 夸克组成D. 质子由2个u 夸克和1个d 夸克组成,中子由1个P 夸克和1个d 夸克组成答案:匚|【巩固练习】1、 19 世纪末，人们认为光子、 _______________ 、 ______________ 和 ______________ 是组成物质的不可再分的最基本的粒子，20世纪后半期，科学家发现组成原子核的和 ___________ 等也有着自己的复杂结构，于是基本粒子不再"基本"。

高中物理第十九章原子核七核聚变八粒子和宇宙学案新人教选修

七、核聚变八、粒子和宇宙【学习目标】1．知道核聚变反应。

2．关注受控聚变反应研究的进展。

3．通过核能的利用，思考科学技术与社会进步的关系。

4．初步了解粒子物理学的基础知识，了解恒星的演化。

5．学生在学习中了解、感受科学发展过程中蕴藏着的科学和人文净胜。

【新知预习】一．核聚变1．核聚变的发生(1)两个________结合成质量较大的核，这样的核反应叫聚变．聚变后比结合能________，因此反应中会________能量．(2)要使氢核发生聚变，必须使它们的距离达到________以内，核力才起作用．由于原子核都带正电，要使它们接近到这种程度，必须克服巨大的________．(3)轻核聚变需在几百万开尔文的高温下才能进行，因此，轻核聚变又叫________反应． (4)氢弹原理：首先由普通炸药引爆原子弹，再由爆炸产生的________引发热核爆炸． (5)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________． 2．受控热核反应(1)聚变与裂变相比有很多的优点．①轻核聚变产能________，②地球上聚变燃料的储量________，③轻核聚变更为安全、清洁．(2)科学家设想的受控热核反应有两种方案：即________和________．【疑难点拨】 1．聚变发生的条件(1)微观上，参与反应的原子核大小的尺寸范围，即10－15m ，所有的核都带有正电，相互间存在着库仑排斥力．要使原子接近这种程度，必须使它们具有很大的动能来克服原子核之间强大的库仑斥力．(2)宏观上，要使原子核具有如此大的动能，就有把它加热到几百万摄氏度以上的高温． (3)聚变反应方程式： 21H ＋31H→42He ＋10n2．热核反应的优越性(1)相同质量的核燃料，热核反应所释放的能量比较多． (2)热核反应产物基本上是稳定的氦核，生成的废物易处理． (3)热核反应所用的燃料——氘在地球上储量丰富．二．粒子和宇宙1．基本粒子和新粒子(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，但电子、质子和中子的发现使人们知道是可以再分的，于是人们把光子、电子、质子和中子叫做________．(2)1932年发现了________，1937年发现了1946年发现了K 介子和μ介子，后来还发现了一些粒子，质量比质子的质量大，叫做________．(3)实验中发现，对应着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________的粒子，叫做反粒子．(4)按照粒子与各种相互作用的关系，可将粒子分为三大类：______、______和媒介子．(5)强子是参与________的粒子，最早发现的轻子是________，媒介子是传递各种相互作用的粒子，如光子传递各种相互作用．2．夸克模型强子由更基本的成分组成，这种成分叫做夸克，夸克有6种，它们是、下夸克、、粲夸克、、顶夸克，它们带的电荷分别为元电荷的________或________，每种夸克都有对应的反夸克．【导析探究】导析一.核聚变例1 某科学家提出年轻热星体中核聚变的一种理论其中的两个核反应方程为11H ＋C 126→N 137＋Q 1，11H ＋N 157→C 126＋X ＋Q 2A．221221C．X是32He，Q2<Q1 D．X是42He，Q2<Q1例2 下列关于聚变的说法中，正确的是( )A．要使聚变产生，必须克服库仑斥力做功B．轻核聚变需要几百万摄氏度的高温，因此聚变又叫热核反应C．氢弹利用普通炸药引发热核反应D．太阳和许多恒星内部都在激烈地进行着热核反应【当堂检测】1．关于已建成核电站，下列说法中正确的是( )A．它们都是利用核聚变释放原子能的B．它们都是利用核裂变释放原子能的C．两者的核燃料都是纯铀235D．有的核电站利用核裂变释放原子能，有的核电站利用核聚变释放原子能2．太阳不断地向外辐射能量，仍保持1千万度以上的高温，其主要原因是太阳内部进行着剧烈的( ) A．衰变反应 B．人工核反应 C．裂变反应 D．热核反应3．关于聚变，以下说法中正确的是( )A．两个轻核聚变为中等质量的原子核时放出能量B．同样质量的物质发生聚变时放出的能量比同样质量的物质裂变时释放的能量大好多倍C．聚变反应的条件是聚变物质的体积达到临界体积D．发生聚变反应时的原子核必须有足够大的动能4．下列核反应方程及其表述都正确的是( )A．32He＋21H→42He＋11H是聚变反应B．23592U＋10n→14156Ba＋9236Kr＋310n是裂变反应C．21H＋31H→42He＋10n是聚变反应D．2411Na→2412Mg＋e0是裂变反应12019-2020学年高考物理模拟试卷一、单项选择题：本题共10小题，每小题3分，共30分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的1．如图所示,一个带正电荷q、质量为m的小球,从光滑绝缘斜面轨道的A点由静止下滑,然后沿切线进入竖直面上半径为R的光滑绝缘圆形轨道,恰能到达轨道的最高点B.现在空间加一竖直向下的匀强电场,若仍从A点由静止释放该小球(假设小球的电荷量q在运动过程中保持不变,不计空气阻力),则（）A．小球一定不能到达B点B．小球仍恰好能到达B点C．小球一定能到达B点,且在B点对轨道有向上的压力D．小球能否到达B点与所加的电场强度的大小有关2．关于牛顿第一定律和惯性有下列说法，其中正确的是（）A．由牛顿第一定律可知，物体在任何情况下始终处于静止状态或匀速直线运动状态B．行星在圆周轨道上保持匀速率运动的性质是惯性C．牛顿第一定律只是反映惯性大小的，因此也叫惯性定律D．运动物体如果没有受到力的作用，将继续以同一速度沿同一直线运动3．吴菊萍徒手勇救小妞妞，被誉为“最美妈妈”。

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。

教学设计5：19.8 粒子和宇宙

第十九章原子核新课标要求1．内容标准（1）知道原子核的组成。

知道放射性和原子核的衰变。

会用半衰期描述衰变速度，知道半衰期的统计意义。

（2）了解放射性同位素的应用。

知道射线的危害和防护。

例1 了解放射性在医学和农业中的应用。

例2 调查房屋装修材料和首饰材料中具有的放射性，了解相关的国家标准。

（3）知道核力的性质。

能简单解释轻核与重核内中子数、质子数具有不同比例的原因。

会根据质量数守恒和电荷守恒写出核反应方程。

（4）认识原子核的结合能。

知道裂变反应和聚变反应。

关注受控聚变反应研究的进展。

（5）知道链式反应的发生条件。

了解裂变反应堆的工作原理。

了解常用裂变反应堆的类型。

知道核电站的工作模式。

（6）通过核能的利用，思考科学技术与社会的关系。

例3 思考核能开发带来的社会问题。

（7）初步了解恒星的演化。

初步了解粒子物理学的基础知识。

例4 了解加速器在核物理、粒子物理研究中的作用。

2．活动建议：（1）通过查阅资料，了解常用的射线检测方法。

（2）观看有关核能利用的录像片。

（3）举办有关核能利用的科普讲座。

新课程学习19.8 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。

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(new)

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，如下表所示.(4①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＋错误!或－错误!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(反夸克错误!表中e为元电荷.下列说法正确的是（)A．π＋由u和错误!组成B．π＋由d和错误!组成C．π－由u和错误!组成D．π－由d和错误!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＋错误! e，错误!电荷量为＋错误!e，则u和错误!的总电荷量为(＋错误!e）＋（＋错误!e）＝＋e,故A 选项正确，B错误。

π－电荷量为－e，d电荷量为－错误!e,错误!电荷量为－错误!e，则d和错误!的总电荷量为(－错误!e）＋(－错误!e)＝－e，故D选项正确，C选项错误。

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)

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。

高中物理第十九章 8粒子和宇宙教案新人教版选修3-5

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。

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。

变粒子和宇宙(导)学案 (10)

19.8 粒子和宇宙学案学习目标1．初步了解粒子物理学的基础知识及恒星演化．2．了解、感受科学发展过程中蕴藏着的科学和人文精神.知识脉络粒子和宇宙[先填空]1．基本粒子不基本(1)直到19世纪末，人们都认为光子、电子、质子和中子是基本粒子．(2)随着科学的发展，科学家们发现了很多的新粒子并不是由以上基本粒子组成的，并发现质子、中子等本身也有复杂结构．2．发现新粒子(1)新粒子：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介子及以后的超子等．(2)粒子的分类：按照粒子与各种相互作用的关系，可将粒子分为三大类：强子、轻子和媒介子．(3)夸克模型的提出：1964年美国物理学家盖尔曼提出了强子的夸克模型，认为强子是由夸克构成的．3．宇宙及恒星的演化(1)宇宙演化根据大爆炸理论，在宇宙形成之初是“粒子家族”尽显风采的时期．在大爆炸之后逐渐形成了夸克、轻子和胶子等粒子，随后经过强子时代、轻子时代、核合成时代．继续冷却，质子、电子、原子等与光子分离而逐步组成恒星和星系．(2)恒星的演化①恒星的形成：大爆炸后，在万有引力作用下形成星云团，进一步凝聚使引力势能转变为内能，温度升高，直到发光，于是恒星诞生了．②恒星演变：核聚变反应，层级递进地在恒星内发生，直到各种热核反应不再发生时，恒星的中心密度达到极大．③恒星归宿：恒星最后的归宿有三种，它们是白矮星、中子星、黑洞．[再判断]1．质子、中子、电子都是不可再分的基本粒子．(×)2．质子和反质子的电量相同，电性相反．(√)3．按照夸克模型，电子所带电荷不再是电荷的最小单元．(√)[后思考]1．为什么说基本粒子不基本？【提示】一方面是因为这些原被认为不可再分的粒子还有自己的复杂结构，另一方面是因为新发现的很多种新粒子都不是由原认为的那些基本粒子组成的．2．恒星是如何形成的？它在哪个阶段停留的时间最长？【提示】宇宙尘埃在外界影响下聚集，某些区域在万有引力作用下开始向内收缩，密度不断增加，形成星云团，星云团进一步凝聚使得引力势能转化为内能，温度升高．当温度上升到一定程度时就开始发光，形成恒星．恒星在辐射产生向外的压力和引力产生的收缩压力平衡阶段停留时间最长．[合作探讨]探讨1：什么是反粒子？所有的粒子都存在反粒子吗？【提示】实验发现，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，叫反粒子．按照粒子的对称性，有一个粒子，就应该有一个反粒子．探讨2：夸克模型的提出有什么物理意义？【提示】夸克模型的提出是物理学发展史中的一个重大突破，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是由于一个一个的突破才得到进一步的发展．[核心点击]1．新粒子的发现及特点(1)夸克的提出：1964年美国物理学家盖尔曼提出了强子的夸克模型，认为强子是由夸克构成的．(2)夸克的种类：上夸克(u)、下夸克(d)、奇异夸克(s)、粲夸克(c)、底夸克(b)和顶夸克(t)．(3)夸克所带电荷：夸克所带的电荷量是分数电荷量，即其电荷量为元电荷的－13或＋23.例如，上夸克带的电荷量为＋2e 3，下夸克带的电荷量为－e 3.(4)意义：电子电荷不再是电荷的最小单位，即存在分数电荷．1．根据宇宙大爆炸的理论，在宇宙形成之初是“粒子家族”尽显风采的时期，那么在大爆炸之后最早产生的粒子是( )A ．夸克B ．质子C ．轻子D ．中子E ．胶子【解析】宇宙形成之初产生了夸克、轻子和胶子等粒子，之后又经历了质子和中子等强子时代，再之后是自由光子、中微子、电子大量存在的轻子时代，再之后是中子和质子组合成氘核，并形成氦核的核合成时代，之后电子和质子复合成氢原子，最后形成恒星和星系，因此A 、C 、E 正确，B 、D 错误．【答案】 ACE2．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，它们的带电荷量如表所示，表中e 为元电荷.粒子 π＋ π－ u d u d 带电荷量＋e－e＋2e 3－e 3－2e 3＋e 3组成．【解析】因π＋介子带有＋e 的电荷量，且是由一个夸克和一个反夸克组成的，则夸克u 带＋23e 和反夸克d 带＋13e 合成电荷量为e ，那么π＋介子就是由夸克u 和反夸克d 组成的；同理，π－介子由夸克d 和反夸克u 组成．【答案】 u d ，d u3．在β衰变中常伴有一种称为“中微子”的粒子放出．中微子的性质十分特别，因此在实验中很难探测.1953年，莱尼斯和柯文建造了一个由大水槽和探测器组成的实验系统，利用中微子与水中11H的核反应，间接地证实了中微子的存在．(1)中微子与水中的11H发生核反应，产生中子(10n)和正电子(01e)，即：中微子＋11H→10n＋01e可以判定，中微子的质量数和电荷数分别是________．(2)上述核反应产生的正电子与水中的电子相遇，与电子形成几乎静止的整体后，可以转变为两个光子(γ)，即01e＋0－1e→2γ已知正电子和电子的质量都为9.1×10－31 kg，反应中产生的每个光子的能量约为________J．正电子与电子相遇不可能只转变为一个光子，原因是什么？【解析】(1)发生核反应前后，粒子的质量数和电荷数均不变，据此可知中微子的质量数和电荷数都是0.(2)产生的能量是由于质量亏损．两个电子转变为两个光子之后，质量变为零，则E＝Δmc2，故一个光子的能量为E2，代入数据得E2＝8.2×10－14J．正电子与水中的电子相遇，与电子形成几乎静止的整体，故系统总动量为零，故只有产生2个光子，此过程才遵循动量守恒定律．【答案】0和08.2×10－14 J略对核反应中新生成粒子的认识新生成的粒子和实物粒子一样，也能产生物质波，它们之间发生相互作用时，同样遵循动量守恒定律等力学规律．。

2021年高中物理 2020-2021.8粒子和宇宙教案新人教版选修35

2021年高中物理 19.8粒子和宇宙教案新人教版选修3-5新课标要求1．内容标准（1）知道原子核的组成。

知道放射性和原子核的衰变。

会用半衰期描述衰变速度，知道半衰期的统计意义。

（2）了解放射性同位素的应用。

知道射线的危害和防护。

例1 了解放射性在医学和农业中的应用。

例2 调查房屋装修材料和首饰材料中具有的放射性，了解相关的国家标准。

（3）知道核力的性质。

能简单解释轻核与重核内中子数、质子数具有不同比例的原因。

会根据质量数守恒和电荷守恒写出核反应方程。

（4）认识原子核的结合能。

知道裂变反应和聚变反应。

关注受控聚变反应研究的进展。

（5）知道链式反应的发生条件。

了解裂变反应堆的工作原理。

了解常用裂变反应堆的类型。

知道核电站的工作模式。

（6）通过核能的利用，思考科学技术与社会的关系。

例3 思考核能开发带来的社会问题。

（7）初步了解恒星的演化。

初步了解粒子物理学的基础知识。

例4 了解加速器在核物理、粒子物理研究中的作用。

2．活动建议：（1）通过查阅资料，了解常用的射线检测方法。

（2）观看有关核能利用的录像片。

（3）举办有关核能利用的科普讲座。

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。

高中物理第十九章原子核第8节粒子和宇宙学案新人教版

8 粒子和宇宙1．初步了解粒子物理学的基础知识。

2．初步了解恒星的演化。

大爆炸理论给出了宇宙的起源，物理学的完整、和谐之美又取得了充分的表现，对于这一点你是怎么理解的？提示：人们从不熟悉大自然到慢慢了解大自然，经历了一个漫长的历史阶段。

从研究低速宏观物体，到研究物质的微观结构，也就是物理学向微观和宇宙两个领域的研究在今天又取得了初步的统一。

研究宇宙到了微观粒子、研究物质结构到了微观粒子，两个领域走到了一路，这就是物理学的完整与和谐美。

1．“大体粒子”不大体在19世纪末，人们以为光子、______、______和____是组成物质的不可再分的最大体的粒子。

20世纪后半期，科学家发觉质子、中子也有着自己的复杂结构，于是大体粒子再也不“大体”。

2．发觉新粒子(1)新粒子：1932年发觉正电子，1937年发觉μ子，1947年发觉K介子和π介子；以后又发觉了质量比质子大的粒子叫做______。

(2)反粒子：实验中发觉，对应着许多粒子都存在着质量、寿命、自旋等物理性质与它相同而电荷等其他性质______的粒子，叫做反粒子。

(3)粒子的分类：依照粒子与各类彼此作用的不同关系，能够将粒子分为三大类：______、____和________。

3．夸克模型(1)什么是夸克：强子有着自己复杂的结构，它们由更为大体的成份组成，科学家以为这种成份叫夸克。

(2)分类：______、______、奇异夸克、粲夸克、______、______共有6种，它们所带的电荷量别离为元电荷的____________。

每种夸克都有对应的反夸克。

(3)意义：夸克理论的最大冲破是，________再也不是电荷的最小单元，即存在分数电荷。

(4)夸克禁闭：夸克不能以______的状态单个出现，这种性质称为夸克禁闭。

4．宇宙的演化宇宙起源于一次大爆炸，这种理论被称为宇宙______理论。

5．恒星的演化恒星的最后归宿是：质量小于太阳质量的倍的恒星会演变成________，即体积很小，质量不过小的恒星；质量大于______小于____太阳质量的恒星，会演变成________；更大质量的恒星，会演变成“______”。

高二物理(人教版)选修3-5导学案设计：第19章7、8节《核聚变和粒子和宇宙》

第19.7、8节《核聚变和粒子和宇宙》导学案班级：___________ 组名：___________ 姓名：____________【学习目标】1.知道聚变反应，关注受控聚变反应研究的进展。

2.通过核能的利用，思考科学技术与社会进步的关系。

3.初步了解粒子物理学的基础知识及恒星演化。

4.了解、感受科学发展过程中蕴藏着的科学和人文精神。

【使用说明与学法指导】观察、思考、比较、探究【知识链接】1．结合能：要把原子核分开成核子时______的能量或核子结合成原子核时______的能量。

结合能并不是由于核子结合成原子核而______的能量，而是为把核子分开而______的能量。

2．比结合能：原子核的结合能与_______之比称为比结合能。

比结合能_____，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，_________的核的比结合能最大、最稳定。

3．轻核的比结合能________（大、小），中等质量核的比结合能_______（大、小），重核的比结合能________（大、小），因此_______核最稳定。

如果重核裂变成中等质量的核，平均结合能________（增大、减小），即此过程要________能量（吸收、释放）。

如果轻核合并成中等质量的核，比结合能________（增大、减小），即此过程要_______能量（吸收、释放）。

【学习过程】知识点一、核聚变【问题1】阅读课本P88内容回答以下问题：（1）请写出一个氘核和一个氚核结合成一个氦核的核反应方程式：___________________________（2）从右边原子核的比结合能曲线可以看出，氘核和氚核的比结合能______（大于、小于）氦核的，因此该反应要______（放出、吸收）能量。

（3）上述核反应中要释放17.6 MeV，平均每个核子释放能量3 MeV以上，一个铀235裂变反应释放能量为200Mev，平均每个核子释放能量1MeV以下，所以聚变释放的能力为裂变的倍。

高中物理选修3-5 《19.7 核聚变、粒子和宇宙》导学案

19.6核裂变19.7核聚变19.8粒子和宇宙【学习目标】1.知道重核的裂变反应和链式反应发生的条件.2.掌握核聚变的定义及发生条件.3.会判断和书写核裂变、核聚变方程，能计算核反应释放的能量.【知识探究】一、核裂变和链式反应[导学探究](1)铀核裂变是如何发生的？(2)铀核裂变在自然界中能自发进行吗？[知识梳理]对核裂变和链式反应的理解(1)核裂变重核被中子轰击后分裂成两个质量差不多的__________，并放出________的过程.(2)铀核裂变用________轰击铀核时，铀核发生裂变，其产物是多种多样的，其中一种典型的反应是235U＋________→144 56Ba＋8936Kr＋________.92(3)链式反应由重核裂变产生的________使裂变反应一代接一代继续下去的过程，叫做核裂变的链式反应.(4)链式反应的条件①铀块的体积________或等于临界体积或铀块的质量________或等于临界质量.②有足够数量的______中子.[即学即用]铀核裂变时，对于产生链式反应的重要因素，下列说法中正确的是()A.铀块的质量是重要因素，与体积无关B.为了使裂变的链式反应容易发生，最好直接利用裂变时产生的中子C.若铀235的体积超过它的临界体积，裂变的链式反应就能够发生D.能否发生链式反应与铀的质量无关二、核电站[知识梳理]核反应堆的结构及核电站的认识(1)核电站是利用核能发电，它的核心设施是________，它主要由以下几部分组成：①燃料：________.②慢化剂：铀235容易捕获慢中子发生反应，采用________、重水或普通水作慢化剂；③控制棒：采用在反应堆中插入镉棒的方法，利用镉____________的能力很强的特性，控制链式反应的速度.(2)工作原理核燃料________释放能量，使反应区温度升高.(3)能量输出利用水或液态的金属钠等流体在反应堆内外__________，把反应堆内的热量传输出去，用于发电，同时也使反应堆冷却.(4)核污染的处理在反应堆的外面需要修建很厚的________，用来屏蔽裂变产物放出的各种射线.核废料具有很强的________，需要装入特制的容器，____________.[即学即用]核反应堆是实现可控制的重核裂变链式反应的一种装置，它的主要组成部分是()A.原子燃料、慢化剂、冷却系统和控制调节系统B.原子燃料、慢化剂、发热系统和传热系统C.原子燃料、调速剂、碰撞系统和热系统D.原子燃料、中子源、原子能聚存和输送系统三、核聚变[导学探究](1)为什么实现核聚变要使聚变的燃料加热到几百万开尔文的高温？(2)目前人们实现的核聚变是什么？实现热核反应存在的困难是什么？如何实现对热核反应的控制？[知识梳理]对核聚变的认识(1)聚变两个轻核结合成质量较大的核，释放出核能的反应，称为核聚变，聚变反应又称为热核反应.(2)聚变方程：2H＋31H―→42He＋10n＋17.6 MeV.1(3)聚变发生的条件要使轻核聚变，必须使轻核接近核力发生作用的距离________ m，这要克服电荷间强大的库仑力作用，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，有一种方法就是给它们________，使物质达到几百万开尔文以上的高温.[即学即用](多选)下列关于聚变的说法中，正确的是()A.要使聚变产生，必须克服库仑斥力做功B.轻核聚变需要几百万开尔文的高温，因此聚变又叫做热核反应C.原子弹爆炸能产生几百万开尔文的高温，所以氢弹可以利用原子弹引发热核反应D.太阳和许多恒星内部都在进行着剧烈的热核反应，在地球内部也可自发地进行四、粒子和宇宙[导学探究]强子和夸克的关系是怎样的？夸克分多少种？它的带电性是怎样的？什么是夸克的“禁闭”？[知识梳理]对粒子和宇宙的理解(1)“基本粒子”不基本①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，后来人们发现了光子、电子、________、________，并把它们叫做“基本粒子”.②随着科学的发展，科学们发现了很多的新粒子并不是由以上____________组成的，并发现________、________等本身也有复杂结构.(2)发现新粒子①新粒子：1932年发现了________，1937年发现了________，1947年发现了K介子和π介子及以后的超子等.②粒子的分类：按照粒子与各种相互作用的关系，可将粒子分为三大类：________、________和__________. (3)夸克模型的提出1964年美国物理学家盖尔曼提出了强子的夸克模型，认为强子是由________构成的. [即学即用] 目前普遍认为，质子和中子都是由被称为u 夸克和d 夸克的两类夸克组成的.u 夸克带电荷量为23e ，d 夸克的带电荷量为－13e ，e 为元电荷，下列说法中可能正确的是( )A.质子由1个u 夸克和2个d 夸克组成，中子由1个u 夸克和2个d 夸克组成B.质子由2个u 夸克和1个d 夸克组成，中子由1个u 夸克和2个d 夸克组成C.质子由1个u 夸克和2个d 夸克组成，中子由2个u 夸克和1个d 夸克组成D.质子由2个u 夸克和1个d 夸克组成，中子由2个u 夸克和1个d 夸克组成【典例精析】一、重核裂变的理解及核能的计算例1 关于重核的裂变，下列说法正确的是( ) A.核裂变释放的能量等于它俘获中子时得到的能量 B.中子从铀块中通过时，一定发生链式反应C.重核裂变释放出大量的能量，产生明显的质量亏损，所以核子数减少D.重核裂变为中等质量的核时，要发生质量亏损，放出核能归纳总结重核裂变的实质：(1)重核裂变是中子轰击质量数较大的原子核，使之分裂成中等质量的原子核，同时释放大量的能量，放出更多中子的过程.(2)重核的裂变是放能核反应，原因是核反应前后质量有亏损，根本原因是重核的比结合能比中等质量的核的比结合能要小.所以在重核分解为两个中等质量核的过程中要释放能量(但核子数守恒)，而且释放的能量远大于它俘获中子时得到的能量.例2 用中子轰击铀核(235 92U)，其中的一个可能反应是分裂成钡(141 56Ba)和氪(9236Kr)两部分，放出3个中子.各个核和中子的质量如下： m U ＝390.313 910－27kg ，m n ＝1.674 910－27kg ；m Ba ＝234.001 610－27kg ，m Kr ＝152.604 710－27kg.试写出核反应方程，求出反应中释放的核能.总结提升铀核裂变释放核能的计算(1)首先算出裂变反应中的质量亏损Δm.(2)根据ΔE＝Δmc2计算释放的核能计算时要注意Δm与ΔE单位的对应关系：若Δm用kg做单位，则ΔE用J做单位；若Δm用u做单位，则ΔE用MeV做单位，1 u相当于931.5 MeV的能量.(3)若计算一定质量的铀块完全裂变时放出的核能，应先算出铀块中有多少个铀核(设为n)，则铀块裂变释放的核能E＝nΔE.二、轻核聚变的理解及核能的计算例3(多选)据新华社报道，由我国自行设计、研制的世界第一套全超导核聚变实验装置(又称“人造太阳”)已完成了首次工程调试.下列关于“人造太阳”的说法正确的是()A.“人造太阳”的核反应方程是21H＋31H→42He＋10nB.“人造太阳”的核反应方程是235 92U＋10n→141 56Ba＋9236Kr＋310nC.根据公式E＝mc2可知，核燃料的质量相同时，聚变反应释放的能量比裂变反应大得多D.根据公式E＝mc2可知，核燃料的质量相同时，聚变反应释放的能量与裂变反应相同例4太阳内部持续不断地发生着四个质子聚变为一个氦核同时放出两个正电子的热核反应，这个核反应释放出的大量能量就是太阳的能源.(计算结果在小数点后保留两位小数，1 u 相当于931.5 MeV的能量)(1)写出这个核反应方程.(2)这一核反应能释放多少能量？(3)已知太阳每秒释放的能量为3.81026J，则太阳每秒减少的质量为多少千克？(已知质子质量为m H＝1.007 3 u，氦核质量为m He＝4.001 5 u，正电子质量为m e＝0.000 55 u)总结提升重核裂变与轻核聚变的区别1.一个23592U原子核在中子的轰击下发生一种可能的裂变反应的裂变方程为23592U＋10n→X＋9438Sr ＋210n，则下列叙述正确的是()A.X原子核中含有86个中子B.X原子核中含有141个核子C.因为裂变时释放能量，根据E＝mc2，所以裂变后的总质量数增加D.因为裂变时释放能量，出现质量亏损，所以生成物的总质量数减少2.一个铀235吸收一个中子后发生的一种核反应方程是23592U＋10n→13654Xe＋9038Sr＋1010n，放出的能量为E，铀235核的质量为M，中子的质量为m，氙136核的质量为m1，锶90核的质量为m2，真空中光速为c，则释放的能量E等于()A.(M－m1－m2)c2B.(M＋m－m1－m2)c2C.(M－m1－m2－9m)c2D.(m1＋m2＋9m－M)c23.某科学家提出年轻热星体中核聚变的一种理论，其中的两个核反应方程为11H＋12 6C→13 7N＋Q1，11H＋15 7N→12 6C＋X＋Q2.方程中Q1、Q2表示释放的能量，相关的原子核质量见下表：以下推断正确的是()A.X是32He，Q2＞Q1B.X是42He，Q2＞Q1C.X是32He，Q2＜Q1D.X是42He，Q2＜Q14.一个氘核(21H)和一个氚核(31H)结合成一个氦核(42He)，同时放出一个中子，已知氘核质量为m1＝2.014 1 u，氚核质量为m2＝3.016 0 u，氦核质量为m3＝4.002 6 u，中子质量为m4＝1.008 665 u,1 u相当于931.5 MeV的能量，求：(1)写出聚变的核反应方程；(2)此反应过程中释放的能量为多少？平均每个核子释放出多少核能？(结果在小数点后保留一位小数)答案精析知识探究一、导学探究(1)铀核的裂变①核子受激发当中子进入铀235后，便形成了处于激发状态的复核，复核中由于核子的激烈运动，使核变成不规则的形状.②核子分裂核子间的距离增大，因而核力迅速减弱，使得原子核由于质子间的斥力作用而分裂成几块，同时放出中子，这些中子又引起其他铀核裂变，这样，裂变反应一代接一代继续下去，形成链式反应.(2)重核的裂变只能发生在人为控制的核反应中，在自然界中不会自发地发生.铀核裂变不会自发地进行，要使铀核裂变，首先要利用中子轰击铀核，使铀核分裂，分裂产生更多的中子，这些中子继续与其他铀核发生反应，再引起新的裂变，这样就形成了链式反应.知识梳理(1)新原子核核能(2)中子10n310n(3)中子(4)①大于大于②慢即学即用C[要使铀核裂变产生链式反应，铀块的体积必须大于或等于临界体积或铀块的质量大于或等于临界质量，只要组成铀块的体积小于临界体积或质量小于临界质量就不会产生链式反应，裂变反应中产生的中子为快中子，这些快中子不能直接引发新的裂变，如果铀块的质量大，则其体积大，若超过临界体积时则发生链式反应，由此知A、B、D错误，C正确.]二、知识梳理(1)反应堆①铀棒②石墨③吸收中子(2)裂变(3)循环流动(4)水泥层放射性深埋地下即学即用A[核反应堆的主要部分包括：①燃料，即浓缩铀235；②慢化剂，采用石墨、重水或普通水；③控制棒，控制链式反应的速度；④冷却系统，水或液态钠等流体在反应堆内外循环流动，把反应堆的热量传输出去用于发电，故A正确，B、C、D错.]三、导学探究(1)轻核的聚变反应，是较轻的核子聚合成较重的核子，要使得核子的强相互作用发挥作用，必须使核子间接近到发生相互作用的距离，约为10－15m；同时由于原子核之间在此距离时的库仑斥力十分巨大，因而需要核子有很大的动能，表现在宏观上就是核燃料需要达到极高的温度.(2)①目前人们能实现的热核反应是氢弹的爆炸，是由普通炸药引爆原子弹，再由原子弹爆炸产生的高温高压引发热核反应，但这是不可控制的.②实现热核反应存在的困难是：地球上没有任何容器能够经受住热核反应所需要的高温. ③可能实现对热核反应的控制方法：磁约束：利用磁场来约束参与反应的物质.环流器是目前性能最好的一种磁约束装置. 惯性约束：利用强激光从各个方向照射参加反应的物质，使它们由于惯性还来不及扩散就完成了核反应. 知识梳理 (3)10－15加热即学即用 ABC [轻核聚变时，要使轻核之间距离达到10－15m ，故必须克服库仑斥力做功，A 正确；要克服核子间作用力做功，必须使反应的原子核有足够大的动能，方法就是将其加热到几百万开尔文的高温，B 正确；热核反应必须在几百万开尔文的高温下进行，这样高的温度可利用原子弹爆炸释放的能量获得，C 正确；在太阳和许多恒星内部都存在热核反应，但在地球内部不会自发地进行，D 错.] 四、导学探究夸克是强子的基本组成成分；夸克有6种：上夸克、下夸克、奇异夸克、粲夸克、底夸克、顶夸克；它们带的电荷分别为元电荷为＋23或－13；每种夸克都有对应的反夸克；夸克不能以自由的状态单个出现的性质，叫夸克的“禁闭”. 知识梳理 (1)①质子中子 ②基本粒子质子中子 (2)①正电子 μ子 ②强子轻子媒介子 (3)夸克即学即用 B [质子11H 带电荷量为223e ＋⎝⎛⎭⎫－13e ＝e ，中子10n 带电荷量为23e ＋2⎝⎛⎭⎫－13e ＝0.可见B 正确.] 典例精析例1 D [核裂变释放的能量来源于裂变过程的质量亏损，是核能转化为其他形式能的过程，其能量远大于俘获中子时吸收的能量，A 错误，D 正确.发生链式反应是有条件的，铀块的体积必须大于或等于临界体积，否则中子从铀块中穿过时，可能碰不到原子核，则不会发生链式反应，B 错误.重核裂变时，核子数守恒，C 错误.]例2 10n ＋235 92U ―→141 56Ba ＋9236Kr ＋310n 3.220 210－11J解析根据反应前后质量数守恒、电荷数守恒和反应中的能量守恒，就可以写出核反应方程.根据核反应前后的质量亏损，用爱因斯坦质能方程就可求出释放的核能.铀核裂变方程为10n ＋235 92U ―→141 56Ba ＋9236Kr ＋310n ，则核反应前后的质量亏损为Δm ＝m U ＋m n －m Ba －m Kr －3m n ＝3.57810－28kg.由爱因斯坦质能方程可得释放的核能为 ΔE ＝Δmc 2＝3.57810－28(3108)2 J ＝3.220 210－11J.例3 AC [21H ＋31H →42He ＋10n 是氢核聚变方程，故A 项正确；根据氢核聚变特点，相同质量的核燃料，氢核聚变释放的能量比裂变反应大得多，故选项C 正确.]例4 (1)411H →42He ＋20＋1e (2)24.78 MeV (3)4.22109 kg解析 (1)由题意可得核反应方程为411H →42He ＋20＋1e.(2)反应前的质量m 1＝4m H ＝41.007 3 u ＝4.029 2 u ，反应后的质量m 2＝m He ＋2m e ＝4.001 5 u ＋20.000 55 u ＝4.002 6 u ，Δm ＝m 1－m 2＝0.026 6 u ，由质能方程得，释放能量ΔE ＝Δmc 2＝0.026 6931.5 MeV ≈24.78 MeV.(3)由质能方程ΔE ＝Δmc 2得太阳每秒减少的质量 Δm ＝ΔE c 2＝3.8×1026(3×108)2 kg ≈4.22109 kg. 达标检测1.A [X 原子核中的核子数为(235＋1)－(94＋2)＝140个，B 错误；中子数为140－(92－38)＝86个，A 正确；裂变时释放能量，出现质量亏损，但是其总质量数是不变的，C 、D 错误.]2.C [铀235裂变时的质量亏损：Δm ＝M ＋m －m 1－m 2－10m ＝M －m 1－m 2－9m ，由质能方程可得E ＝Δmc 2＝(M －9m －m 1－m 2)c 2.]3.B [由核反应过程必须遵守质量数守恒和电荷数守恒知X 是42He.放出热量分别为Q 1和Q 2的两个核反应中质量亏损分别为0.002 1 u 和0.005 3 u ，故Q 2＞Q 1.]4.(1)21H ＋31H →42He ＋10n(2)17.5 MeV 3.5 MeV解析 (1)核反应方程为21H ＋31H →42He ＋10n.(2)此反应过程的质量亏损为Δm ＝2.014 1 u ＋3.016 0 u －4.002 6 u －1.008 665 u ＝0.018 835 u ， ΔE ＝Δmc 2＝0.018 835931.5 MeV ≈17.5 MeV . 平均每个核子释放的核能为17.55MeV ＝3.5 MeV .。

高中物理第十九章原子核8粒子和宇宙课堂互动学案新人

8 粒子和宇宙课堂互动三点剖析一、现代粒子理论媒介子：传递各类彼此作用的粒子.主如果光子和胶子，光子传递电磁彼此作用，胶子传递强彼此作用.强彼此作用比电磁彼此作用强得多.如核子之间的核力就属于强彼此作用. 轻子：不参与彼此作用的粒子.主要有电子、电子中微子、μ介子和μ子中微子、τ子和τ子中微子、轻子目前以为也没有内部结构.强子：参与强彼此作用的粒子.主要包括质子、中子、介子和超子.强子有内部结构，由更大体的粒子——夸克组成.二、夸克模型的理解夸克是带分数电荷的，每一个夸克带e 32+或e 31-电荷(e 为质子电荷单位).现代粒子物理学以为，夸克共有6种，它们组成了所有的强子，如一个质子由两个上夸克和一个下夸克组成，一个中子由两个下夸克和一个上夸克组成，则上夸克带e 32+电荷，下夸克带e 31-电荷.上、下夸克的质量略微不同.中子的质量比质子的质量略大一点点，过去以为可能是由于中子、质子的带电荷量不同造成的，此刻看来，这应归于下夸克质量比上夸克质量略大一点点.三、宇宙的演化进程1.现今的宇宙起源于大爆炸，宇宙演化的初期体积很小，温度极高，演化超级快，演化时体积不断迅速膨胀，同时温度不断迅速下降.当温度从极高降到必然范围时，出现夸克、轻子、胶子和其他规范粒子.体积再膨胀，温度再降低后，夸克、反夸克又结合而成各类介子和重子，从而形成强子物质.这些迅速演化进程都发生在宇宙大爆炸以后的第1 s 内.温度继续降低，质子和中子结合成较重的原子核.以后体积继续膨胀，温度继续降低，一步步出现各类原子、分子，一直演化到此刻的世界.2.大多数恒星内部不时刻刻都在进行着激烈的系列核反映，在处置这种问题时，多数能够采取这种等效的处置方式，同时结合质能方程和能量守恒定律求解.各个击破【例1】 1959年，李政道和杨振宁提出在弱彼此作用中宇称不守恒，并由吴健雄用Co 6027进行了实验验证.次年，李、杨二人为此取得了诺贝尔物理学奖.Co 6027的衰变方程是：e A Z v e Ni Co ++→-016027，其中e v 是反中微子，它的电荷为零.静止质量能够为是零.(1)在上述衰变方程中，衰变产生Ni A Z 的质量数A 是__________，核电荷数Z 是_________.(2)在衰变前Co 6027是静止的，按照云室照片能够看出，衰变产物Ni A Z 和e 01-的运动径迹不在同一条直线上，若是以为衰变产物只有Ni A Z 和e 01-，那么衰变进程将违背________守恒定律. 解析:(1)按照质量数守恒可知A=60，按照核电荷数守恒可知Z=28.(2)由衰变前后动量守恒判断Ni 6028与e 01-必在同一直线上，不然将违背动量守恒定律. 答案：(1)60 28 (2)动量【例2】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( )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：由电荷守恒可知，π+由u 和d 组成，π-由d 和u 组成. 答案：AD【例3】某恒星内部发生的一系列核反映如下：N C p v e C N N C p e 147136136137137126,,→+++→→++,α+→+++→+++N N p v e N O O N p e 126157157158158147,,.其中，p 为质子，α为α粒子，e +为正电子，v e 为一种中微子，已知m p = 648×10-27kg,m α= 929×10-27 kg,me=×10-31 kg ，中微子质量不计.真空中的光速c=3×108 m/s ，试计算该系列反映完成后释放的能量.解析：将各核反映方程左右双侧别离相加，消去双侧相同的项，系列反映最终可等效为：4p→α+2e ++2v e按照质能关系和能量守恒有4m p c 2=m αc 2+2m e c 2+Q ，得释放的能量Q=×10-12 J.答案：×10-12 J【例4】太阳放出的大量中微子向地球飞来，科学家发觉中微子在向地球传播的进程中衰变成一个μ子和一个τ子，若在衰变中发觉μ子速度方向与中微子原来的方向一致，则τ子的运动方向( )A.可能与μ子同方向B.可能与μ子反方向C.不必然与μ子在同一条直线上D.必然与μ子在同一条直线上解析：在衰变中动量守恒，发觉μ子速度方向与中微子原来的方向一致，则τ子的运动方向必然与μ子在同一条直线上，可能与μ子同方向也可能与μ子反方向.答案：ABD。

[推荐学习]高中物理《19.7 核聚变》《19.8粒子和宇宙》导学案(无答案)新人教版选修3-5

二、合作探究
探究一、探究核聚变
1.核聚变的条件和特点：为什么实现核聚变要使聚变的燃料加热到几百万开尔文的高温?与重核的裂变相比聚变有哪些特点?
2.可控热核反应：目前人们实现的核聚变是什么?实现热核反应存在的困难是什么?如何实现对热核反应的控制?可控热核反应有哪些优点?
3.实现热核反应的必要性：人们为什么要研究可控热核反应?或者说实现可控热核反应的必要性是什么?
(2)条件：热核燃料加热到非常高的_____;热核反应释放的能量足以补偿形成聚变过程中所损失的能量。
(3)聚变与裂变的对比优点：①轻核聚变_____效率高;②地球上聚变燃料的储量_____;③轻核聚变更___________。
(4)约束核聚变材料的方法：_______和惯性约束。
（二）粒子和宇宙
1.发现新粒子：(1)新粒子的发现：1932年发现了____ ___，1937年发现了_____，1947年发现了K介子和π介子，迄今发现的粒子已达到400多种。
核聚变粒子和宇宙
课题
核聚变粒子和宇宙
课型
新课（第1课Байду номын сангаас）
学习目标
1、知道轻核的聚变反应，关注受控聚变反应研究的进展；
2、初步了解粒子物理学的基础知道，初步了解恒星的演化
3、通过核能的利用，思考科学技术与社会进步的关系。
学法
导学案学习
项目
预习
归纳改正
评分
时间
重点
1、核聚变反应的特点及条件；2、粒子及粒子的作用。
A.裂变和聚变过程都有质量亏损 B.裂变过程有质量亏损，聚变过程质量有所增加
C.裂变过程质量有所增加，聚变过程有质量亏损 D.裂变和聚变过程质量都有所增加

19.7核聚变-19.8粒子和宇宙学案

反应方式
比较项目
重核裂变
轻核聚变
放能原理
重核分裂成两个或多个中等质量的原子核，放出核能
两个轻核结合成质量较大的原子核，放出核能
放能多少
聚变反应比裂变反应平均每个核子放出的能量大约要大3～4倍燃 Nhomakorabea储量情况
聚变燃料储量丰富
核废料处理难度
聚变反应的核废料处理要比裂变反应容易得多
二、对粒子和宇宙的理解
(1)“基本粒子”不基本
(1)写出这个核反应方程．
(2)这一核反应能释放多少能量？
(3)已知太阳每秒释放的能量为3.8×1026J，则太阳每秒减少的质量为多少千克？(已知质
子质量为mH＝1.0073u，氦核质量为mHe＝4.0015u，正电子质量为me＝0.00055u)
[随堂练习]
1．某科学家提出年轻热星体中核聚变的一种理论，其中的两个核反应方程为 H＋ C→ N＋Q1， H＋ N→ C＋X＋Q2.方程中Q1、Q2表示释放的能量，相关的原子核质量见下表：
学案
19.7核聚变19.8粒子和宇宙
[学习目标]
1.掌握核聚变的定义及发生条件.
2.会判断和书写核聚变方程，能计算核反应释放的能量．
[重点难点]
1.掌握核聚变的定义及发生条件.
2.会判断和书写核聚变方程，能计算核反应释放的能量．
[教学过程]
一、对核聚变的认识
(1)聚变
两个轻核结合成质量较大的核，释放出核能的反应，称为核聚变，聚变反应又称为热核反应．
原子核
H
He
He
C
N
N
质量/u
1.0078
3.0160
4.0026
12.0000
13.0057

19.8 粒子和宇宙 学案