教科版高中物理选修3-5第三章粒子物理学简介选学课件

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2加拿大萨德伯里中微子观测站揭示了中微子失踪的原因,即观测 到的中微子数目比理论值少是因为部分中微子在运动过程中转化
为一个μ子和一个τ子.在上述研究中有以下说法,正确的是( )
①若发现μ子和中微子的运动方向一致,则τ子的运动方向与中微子 的运动方向一定相反 ②若发现μ子和中微子的运动方向一致,则τ 子的运动方向与中微子的运动方向可能一致 ③若发现μ子和中
类型一 类型二 类型三
夸克模型的认识
【例题2】 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.u 夸克电荷量为2e,d 夸克电荷量为-1e,e 为元电
3
3
荷,下列论断正确的是( )
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
类型一 类型二 类型三
解析:粒子加速器是用人工方法产生高速粒子的设备,天然放射性 物质放出的粒子能量不高,不能满足科研的需要,人们通过粒子加 速器在目前已经能将电子、质子等带电粒子加速到接近光速,这些 高能量的粒子束成为人们认识物质深层结构的主要工具.通用的粒 子加速器中,按加速粒子的路径分为直线加速器、回旋加速器两种. 答案:ABD 题后反思:加速器是“打碎粒子的工具”,使人们发现了不少新粒子, 人们对微观物质世界的认识也随着加速器的出现在逐步深入.
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1(多选)下列所述正确的是( ) A.强子是参与强相互作用的粒子 B.轻子是不参与强相互作用的粒子 C.目前发现的轻子只有8种 D.夸克有 6 种,它们带的电荷量分别为元电荷的+23或-13 解析:强子参与强相互作用,而轻子不参与强相互作用.目前发现的 轻子有6种,夸克也有6种. 答案:ABD
7 粒子物理学简介(选学)
1.初步了解粒子物理学的基础知识,知道基本粒子的分类及夸克 模型.
2.了解产生高速粒子的设备——加速器. 3.在学习中了解、感受科学发展过程中蕴藏着的科学和人文精 神.
现在我们已发现的粒子达400多种,难道它们都是“基本粒子”吗? 特别是参与强相互作用的粒子,形形色色,种类繁多,你了解这些粒 子吗?
构成的,与其对应的正粒子具有相同的质量数和相同的电荷量,但
电荷的符号相反,据此,若有“反α粒子”,则它的质量数为
,电
荷数为
.
解析:由于“正α粒子”为
4
2He
,质量数为4,电荷数为2,根据题中对“反
粒子”的定义,反α粒子,质量数也为4,而电荷数则应为-2.
答案:4 -2
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4人们最早发现的基本粒子是电子、质子、中子和光子,说明它们 分别是粒子三大类中的哪一类. 答案:电子是轻子,质子、中子是强子,光子是媒介子.
粒子的分类
按照粒子与各种相互作用的关系,分类如下表所示:
比较项
参与的相 互作用
发现的粒子
备注
质子和中子是最早发现
强子
强相互作 质子、中子、超 的强子
用
子
强子又分为介子和重子
两类,强子有内部结构
电子、电子中微
轻子
不参与强 相互作用
子、μ 子、μ 子 现代实验还没有发现轻 中微子、τ 子、τ 子的内部结构 子中微子
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1个u夸克和1个d夸克组
成
类型一 类型二 类型三
解析:由于强子是由不同夸克组成的,而夸克可带分数电荷量,由此 可根据强子(如质子、中子)的带电特性,确定其组成情况.由于质子 是带电荷量为e的正电荷,则由两个u夸克和一个d夸克组成,其总电 荷量为e;中子不带电,则由一个u夸克和两个d夸克组成,其总电荷量 为0.故B正确. 答案:B 题后反思:明确质子带一个单位的正电荷,中子不带电,以及u夸克和 d夸克所带的电荷量是解决该类问题的关键.
或
23.至今已经发现了
6
种夸克,除
u、d、s
外,还有粲夸克
(c)、底夸克(b)和顶夸克(t).
3.加速器 粒子加速器是用人工方法产生高速粒子的设备. 目前通用的加速器有20多种,按加速粒子的路径大致可分为两类: 一类是直线加速器,其中带电粒子沿直线运动;一类是回旋加速器, 带电粒子沿圆弧运动,并反复加速. (1)直线加速器是一种用高频电场加速带电粒子的谐振加速器. (2)回旋加速器是一种用固定频率的高频电场加速在圆弧轨道中 运动的带电粒子,以获得高能粒子的设备. (3)对撞机是能够实现两束相对运动的粒子对撞的设备.近几十年 来发展起来的高能加速器,多数是对撞机.
微子的运动方向相反,则τ子的运动方向与中微子的运动方向一定
一致 ④若发现μ子和中微子的运动方向相反,则τ子的运动方向与
中微子的运动方向可能相反
A.①③
B.②③
C.③④
D.①②
解析:中微子在转化为μ子和τ子的前后过程中满足动量守恒定律.
答案:B
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3现在科学家们正在设法探寻“反物质”,所谓“反物质”是由“反粒子”
光子传递电磁相互作用
媒介子
传递各种 相互作用
光子、中间玻色 中间玻色子传递弱相互
子、胶子
作用
胶子传递强相互作用
根据粒子参与的相互作用进行分类,而不是根据粒子质量,如τ子 的质量比核子的质量大,但从力的性质分析它仍属于轻子.
Байду номын сангаас
类型一 类型二 类型三
粒子的分类 【例题1】 (多选)自然界存在着四种基本相互作用,根据粒子参与 相互作用的性质可以把粒子分为三类,下列与之相关的说法正确的 是( ) A.传递强相互作用的是胶子,强子是指一切参与强相互作用的粒子 B.传递弱相互作用的是中间玻色子,不参与强相互作用的粒子是轻 子 C.电子、中微子都属于轻子,轻子都有自己的反粒子 D.人们最早发现的强子是质子和中子
类型一 类型二 类型三
解析:胶子和中间玻色子以及假定的“引力子”被称为媒介子,它们是 四种基本相互作用的传递媒介,共13种.不参与强相互作用的粒子, 被称为轻子,如电子、中微子等共6种,加上它们各自的反粒子,共有 12种.强子是指一切参与强相互作用的粒子,已发现的几百种粒子 大部分都是强子,人们最早发现的强子是质子和中子.故题目所给 的四个选项均正确. 答案:ABCD 题后反思:了解基本的分类情况,有意识地适当记忆,这样才能够快 速准确地解答此问题.
提示:根据物理学发展过程可知:科学家们发现许多新粒子不是 由质子、中子、电子组成的;科学家们发现质子、中子等粒子本身 也有复杂结构,所以说“基本粒子”不是组成物质的不可再分的最基 本的粒子.
1.基本粒子的分类
现在已发现的粒子分为媒介子、轻子和强子.电子属于轻子,不
参与强相互作用.人们最早发现的强子是质子和中子,强子是指一
类型一 类型二 类型三
加速器的了解 【例题3】 (多选)下列关于加速器的说法正确的是( ) A.粒子加速器是用人工方法产生高速粒子的设备 B.高能量的粒子束成为人们认识物质深层结构的主要工具,人们需 要通过粒子加速器获得高能粒子 C.目前通用的粒子加速器中,按加速粒子的路径大致可分为三类,一 类是直线加速器,一类是回旋加速器,再就是对撞机 D.目前通用的粒子加速器中,按加速粒子的路径大致可分为两类, 一类是直线加速器,一类是回旋加速器
切参与强相互作用的粒子.
2.夸克模型
1964年美国物理学家盖尔曼提出了强子结构的夸克模型,它认为
强子是由更基本的3种夸克组成的,分别是上夸克(u)、下夸克(d)和
奇异夸克(s).各种夸克都有相应的反夸克.强子是由这3种夸克和相
应的反夸克组成的.每个夸克的电荷量都不是e(元电荷)的整数倍,
而是
e
的1
3