高二物理粒子和宇宙PPT优秀课件
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人教版高中物理选修35课件：粒子与宇宙+(共25张PPT)
6、“教学的艺术不在于传授本领，而在于激励、唤醒、鼓舞”。2021年11月2021/11/92021/11/92021/11/911/9/2021 7、“教师必须懂得什么该讲，什么该留着不讲，不该讲的东西就好比是学生思维的器，马上使学生在思维中出现问题。”“观察是 思考和识记之母。”2021/11/92021/11/9November 9, 2021 8、普通的教师告诉学生做什么，称职的教师向学生解释怎么做，出色的教师示范给学生，最优秀的教师激励学生。 2021/11/92021/11/92021/11/92021/11/9
底夸克
顶夸克
3．夸克模型
1964年物理学家 盖尔曼提 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。
六种夸克：上夸克u、下夸克d、奇异夸克s、粲夸克c、 底夸克b、顶夸克t。 夸克带电荷为元电荷的2/3或-1/3倍。每种夸克都有 对应的反夸克。
媒介子：传递各种相互作用的粒子。 如：光子、中间玻色子、胶子。 分别传递电磁相互作用、弱相互作用、强相互作 用。
媒介子
光子（传递电磁相互作用） 胶子（传递强相互作用）
电子 粒 轻子 电子中微子 子 (6种) μ子和μ子中微子
τ子和τ子中微子
强子
质子 中子 介子 超子
夸克
上夸克 下夸克 奇夸克 粲夸克
大爆炸之后约10-44s，温度为1032K，产生了夸克、轻子、 胶子等粒子。 大爆炸后约10-6s，温度下降到1013K，夸克构成了质子和 中子等强子，成为强子时代。 再晚一些时候，温度下降到1011K，只剩下少量夸克，而 自由的光子、中微子和电子等轻子大量存在，成为轻子时 代。 温度下降到109K，中子和质子结合成氘核，并很快生成氦 核，同时有氚核、氦3等其他轻核生成，成为核合成的时 代。 大爆炸1万年之后，温度降到104K，宇宙由电子、质子和 氦核的混合电离气体组成。 温度降到3000K，电子和质子复合成为中性的氢原子。 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。
底夸克
顶夸克
3．夸克模型
1964年物理学家 盖尔曼提 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。
六种夸克：上夸克u、下夸克d、奇异夸克s、粲夸克c、 底夸克b、顶夸克t。 夸克带电荷为元电荷的2/3或-1/3倍。每种夸克都有 对应的反夸克。
媒介子：传递各种相互作用的粒子。 如：光子、中间玻色子、胶子。 分别传递电磁相互作用、弱相互作用、强相互作 用。
媒介子
光子（传递电磁相互作用） 胶子（传递强相互作用）
电子 粒 轻子 电子中微子 子 (6种) μ子和μ子中微子
τ子和τ子中微子
强子
质子 中子 介子 超子
夸克
上夸克 下夸克 奇夸克 粲夸克
大爆炸之后约10-44s，温度为1032K，产生了夸克、轻子、 胶子等粒子。 大爆炸后约10-6s，温度下降到1013K，夸克构成了质子和 中子等强子，成为强子时代。 再晚一些时候，温度下降到1011K，只剩下少量夸克，而 自由的光子、中微子和电子等轻子大量存在，成为轻子时 代。 温度下降到109K，中子和质子结合成氘核，并很快生成氦 核，同时有氚核、氦3等其他轻核生成，成为核合成的时 代。 大爆炸1万年之后，温度降到104K，宇宙由电子、质子和 氦核的混合电离气体组成。 温度降到3000K，电子和质子复合成为中性的氢原子。 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。
粒子和宇宙 课件
欧核反粒子的存储装 置演示，原理简单的 说就是用迅速变换的 电场制作的牢笼
粒子的分类（相互作用）：
引力 子
光子 轻子 强子
万有 引力
＋
＋ ＋ ＋
电磁 力
＋ ＋ ＋
弱相互 强相互 作用 作用
＋Hale Waihona Puke ＋＋• 引力子 由于自旋为2，无法量子化，尚未囊括进标准模型、 静止质量和电荷为零，以光速运动。
• 光子 自旋为1，是玻色子
2.2
-1 +1
e e 1/2
0
0
-1 +1 <2.3
0
稳定
0
中微子系中性粒子，质量为零，只参与弱相互作用。
为了探寻这些新粒子， 实验物理学家想了各种办 法，右图中美丽的花树实 际是在人造云室的强磁场 中，携带电荷的粒子受洛 伦兹力偏转的踪迹，当然 这是比较原始的实验方法。
经过半个多世纪的发 展，欧洲核子中心（CERN） 建造了迄今最为庞大的双 圈强子对撞机——LHC
一切粒子均有其相应的反粒子，如电子e-的 反粒子是正电子e+，质子p的反粒子是反质子， 中子n的反粒子是反中子，一些中性玻色子如 光子、π0介子等，其反粒子就是它们自己。
正、反粒子物理量的绝对值都相同，但某些物理量 ( 如电荷、磁矩等 ) 的符号相反。但反粒子由于很容易 湮灭，所以很难长时间存活。
盒子里面还是盒 子
粒子的分类（泡利原理）：
分类
自旋
费米子
(电子 质子 中子 各种重
子)
玻色子 ( 光子 介
子 K介子、介
子)
半整数 1/2， 3/2，…
整数 0或1等
泡利不 相容原
理
统计规律
服从
粒子的分类（相互作用）：
引力 子
光子 轻子 强子
万有 引力
＋
＋ ＋ ＋
电磁 力
＋ ＋ ＋
弱相互 强相互 作用 作用
＋Hale Waihona Puke ＋＋• 引力子 由于自旋为2，无法量子化，尚未囊括进标准模型、 静止质量和电荷为零，以光速运动。
• 光子 自旋为1，是玻色子
2.2
-1 +1
e e 1/2
0
0
-1 +1 <2.3
0
稳定
0
中微子系中性粒子，质量为零，只参与弱相互作用。
为了探寻这些新粒子， 实验物理学家想了各种办 法，右图中美丽的花树实 际是在人造云室的强磁场 中，携带电荷的粒子受洛 伦兹力偏转的踪迹，当然 这是比较原始的实验方法。
经过半个多世纪的发 展，欧洲核子中心（CERN） 建造了迄今最为庞大的双 圈强子对撞机——LHC
一切粒子均有其相应的反粒子，如电子e-的 反粒子是正电子e+，质子p的反粒子是反质子， 中子n的反粒子是反中子，一些中性玻色子如 光子、π0介子等，其反粒子就是它们自己。
正、反粒子物理量的绝对值都相同，但某些物理量 ( 如电荷、磁矩等 ) 的符号相反。但反粒子由于很容易 湮灭，所以很难长时间存活。
盒子里面还是盒 子
粒子的分类（泡利原理）：
分类
自旋
费米子
(电子 质子 中子 各种重
子)
玻色子 ( 光子 介
子 K介子、介
子)
半整数 1/2， 3/2，…
整数 0或1等
泡利不 相容原
理
统计规律
服从
19.8粒子和宇宙ppt课件
16
物理学中有一个非常有趣的现象：研究 微观粒子物理、量子理论、与研究宇宙的 理论竟然相互沟通，相互支持。正如诺贝 尔物理学奖学者格拉肖所说：“隐藏在原 子内心的，是宇宙结构的秘密。”，那么 宇宙到底从何而来呢？
17
大爆炸理论 (The Big Bang Theory) 宇宙从一个“奇点”爆炸产生
21
爆炸之初，物质只能以中子、质子、 电子、光子和中微子等基本粒子形态 存在。宇宙爆炸之后的不断膨胀，导 致温度和密度很快下降。随着温度降 低、冷却，逐步形成原子、原子核、 分子，并复合成为通常的气体。气体 逐渐凝聚成星云，星云进一步形成各 种各样的恒星和星系，最终形成我们 如今所看到的宇宙。
22
20
宇宙大爆炸理论： (Big Bang)是一种学说,是根据天文观
测研究后得到的一种设想.大约在150亿年 前,宇宙所有的物质都高度密集在一点,有着 极高的温度,因而发生了巨大的爆炸.大爆炸 以后,物质开始向外大膨胀,就形成了今天我 们看到的宇宙.现在，许多科学家都支持这 一说法，并产生了大量的科学证据证明这 一学说。
从1948年伽莫夫建立热大爆炸的观念以来，通过几十年的努力， 宙学家 们为我们勾画出这样一部宇宙历史：
大爆炸开始时 150－200亿年前，极小体积，极高密度，极高温 度。 大爆炸后10-43秒 宇宙从量子背景出现。 大爆炸后10-35秒 同一场分解为强力、电弱力和引力。 大爆炸后10-5秒 10万亿度， 质子和中子形成。 大爆炸后0.01秒 1000亿度，光子、电子、 中微子为主，质子中子仅占10亿分之一，热平衡态，体系急剧 膨胀，温度和密度不断下降。 大爆炸后0.1秒后 300亿度，中子 质子比从1.0下降到0.61。 大爆炸后1秒 100亿度，中微子向外 逃逸，正负电子湮没反应出现，核力尚不足束缚中子和质子。 大爆炸后13.8秒后 30亿度，氘、氦类稳定原子核（化学元素） 形成。 大爆炸后35分钟后 3亿度，核过程停止，尚不能形成中 性原子。 大爆炸后30万年后 3000度，化学结合作用使中性原 子形成，宇宙主要成分为气态物质，并逐步在自引力作用下凝 聚成密度较高的气体云块，直至恒星和恒星系统。
物理学中有一个非常有趣的现象：研究 微观粒子物理、量子理论、与研究宇宙的 理论竟然相互沟通，相互支持。正如诺贝 尔物理学奖学者格拉肖所说：“隐藏在原 子内心的，是宇宙结构的秘密。”，那么 宇宙到底从何而来呢？
17
大爆炸理论 (The Big Bang Theory) 宇宙从一个“奇点”爆炸产生
21
爆炸之初，物质只能以中子、质子、 电子、光子和中微子等基本粒子形态 存在。宇宙爆炸之后的不断膨胀，导 致温度和密度很快下降。随着温度降 低、冷却，逐步形成原子、原子核、 分子，并复合成为通常的气体。气体 逐渐凝聚成星云，星云进一步形成各 种各样的恒星和星系，最终形成我们 如今所看到的宇宙。
22
20
宇宙大爆炸理论： (Big Bang)是一种学说,是根据天文观
测研究后得到的一种设想.大约在150亿年 前,宇宙所有的物质都高度密集在一点,有着 极高的温度,因而发生了巨大的爆炸.大爆炸 以后,物质开始向外大膨胀,就形成了今天我 们看到的宇宙.现在，许多科学家都支持这 一说法，并产生了大量的科学证据证明这 一学说。
从1948年伽莫夫建立热大爆炸的观念以来，通过几十年的努力， 宙学家 们为我们勾画出这样一部宇宙历史：
大爆炸开始时 150－200亿年前，极小体积，极高密度，极高温 度。 大爆炸后10-43秒 宇宙从量子背景出现。 大爆炸后10-35秒 同一场分解为强力、电弱力和引力。 大爆炸后10-5秒 10万亿度， 质子和中子形成。 大爆炸后0.01秒 1000亿度，光子、电子、 中微子为主，质子中子仅占10亿分之一，热平衡态，体系急剧 膨胀，温度和密度不断下降。 大爆炸后0.1秒后 300亿度，中子 质子比从1.0下降到0.61。 大爆炸后1秒 100亿度，中微子向外 逃逸，正负电子湮没反应出现，核力尚不足束缚中子和质子。 大爆炸后13.8秒后 30亿度，氘、氦类稳定原子核（化学元素） 形成。 大爆炸后35分钟后 3亿度，核过程停止，尚不能形成中 性原子。 大爆炸后30万年后 3000度，化学结合作用使中性原 子形成，宇宙主要成分为气态物质，并逐步在自引力作用下凝 聚成密度较高的气体云块，直至恒星和恒星系统。
优秀课件人教版高中物理选修3-5粒子和宇宙 (共15张PPT)
敢于追梦的人才能实现梦想！
当前人类所认识 的宇宙，最远的 观察极限数量级 为 (10 26 10 27 )m
1、“基本”粒子 “不”
基本 比比谁小
• 分子由__原__子__构成，不同原子构成__化__合__物_分 子，相同原子构成____单__质_分子。
• 原子是由位于中心的_原__子__核__和核外高速旋 转的_电__子___构成的。
（6）描述宇宙演化的过程？
宇宙大爆炸
•宇宙从一个“奇点”爆炸产生
温度1032 K, 产生了夸克、轻子、胶子等粒子 温度1013 K 强子时代 温度1011 K 轻子时代 温度109 K 核合成时代 温度104 K 混合电离态 温度3 000 K 中性的氢原子
恒星和星系
4、宇宙的演化、恒星的演化
（7）描述恒星演化的过程？
欧
洲
上 帝 粒
大 型 强 子
子
对
撞
机
2013年10月8日，诺贝尔物理学奖在瑞典揭晓，比利时理论 物理学家弗朗索瓦·恩格勒和英国理论物理学家彼得·希格斯 因希格斯玻色子的理论预言获奖。 2014年6月，“上帝粒子”研究显示“宇宙是不存在的”。
人类对真理的追求永无止境
3、夸克模型
强子结构夸克模型 (1964年 ) ：重子（三个夸克组成）
强子、轻子、媒介子
分类
粒子名称
介子
强
子
核
重子
子超
子
、 、 K介子等 质子、中子及其反粒子
Ωห้องสมุดไป่ตู้ΛΞ超子及反粒子
媒介子
分类 传递作用 光子 电磁相互作用
中间波色子 弱相互作用
胶子 强相互作用
分 正反 类 粒子
电子 e e
当前人类所认识 的宇宙，最远的 观察极限数量级 为 (10 26 10 27 )m
1、“基本”粒子 “不”
基本 比比谁小
• 分子由__原__子__构成，不同原子构成__化__合__物_分 子，相同原子构成____单__质_分子。
• 原子是由位于中心的_原__子__核__和核外高速旋 转的_电__子___构成的。
（6）描述宇宙演化的过程？
宇宙大爆炸
•宇宙从一个“奇点”爆炸产生
温度1032 K, 产生了夸克、轻子、胶子等粒子 温度1013 K 强子时代 温度1011 K 轻子时代 温度109 K 核合成时代 温度104 K 混合电离态 温度3 000 K 中性的氢原子
恒星和星系
4、宇宙的演化、恒星的演化
（7）描述恒星演化的过程？
欧
洲
上 帝 粒
大 型 强 子
子
对
撞
机
2013年10月8日，诺贝尔物理学奖在瑞典揭晓，比利时理论 物理学家弗朗索瓦·恩格勒和英国理论物理学家彼得·希格斯 因希格斯玻色子的理论预言获奖。 2014年6月，“上帝粒子”研究显示“宇宙是不存在的”。
人类对真理的追求永无止境
3、夸克模型
强子结构夸克模型 (1964年 ) ：重子（三个夸克组成）
强子、轻子、媒介子
分类
粒子名称
介子
强
子
核
重子
子超
子
、 、 K介子等 质子、中子及其反粒子
Ωห้องสมุดไป่ตู้ΛΞ超子及反粒子
媒介子
分类 传递作用 光子 电磁相互作用
中间波色子 弱相互作用
胶子 强相互作用
分 正反 类 粒子
电子 e e
粒子和宇宙 课件
3.实现热核反应有什么必要性? 提示:实现热核反应是有必要的,原因是:由于地球上化石燃 料和裂变材料的储量有限，开发聚变能量非常重要，并且 是一项十分紧迫的任务.各国科学家都在加紧研究，尽快地 在地球上制造出人类自己的“太阳”，缓解甚至消除能源 危机的困扰. 4.氢弹的原理是怎样的? 提示:首先由普通炸药引爆原子弹,再由原子弹爆炸产生的高 温高压引发热核爆炸.
5.实现热核反应有没有可能? 提示:(1)实现热核反应是有可能的,因为地球上储存着丰富 的聚变燃料.地球上约有138.6亿亿立方米的水，每升水中 含有0.03 g氘，大约有40多亿吨氘.(2)反应中所用的氚可 以利用锂来提取，地球上锂的储量有2 000 亿吨，用来抽 取氚足以满足聚变的需要. 6.实现热核反应存在的困难是什么? 提示: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.
1.重核裂变和轻核聚变的主要区别: (1)放能原理不同 重核裂变是重核分裂成两个或多个中等质量的原子核放出 的核能;而轻核聚变是两个轻核结合成质量较大的原子核放 出的核能.
(2)放能多少不同 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. (3)可控性不同 重核裂变速度比较慢,容易进行人工控制,现在的核电站都是 用裂变反应释放核能.目前,除氢弹外,人们还不能控制轻核 聚变.
解答此题时应注意以下三点: (1)聚变反应和裂变反应的定义. (2)吸能和放能的依据. (3)聚变反应的条件.
【规范解答】选D.从形式上看聚变和裂变好像是互逆反应， 其实不然，两者的反应物和生成物全然不同，裂变是重核 分裂成中等核，而聚变是两个轻核聚合为质量较大的轻核， 两者不可巨大的能量，B错D对. 聚变反应需将热核燃料加热到数百万度以上的温度，但一 旦反应进行，自身释放的巨大能量足以提供高温使反应继 续进行，故聚变反应是放能反应，C错.
19-8粒子和宇宙29张ppt
1．了解有关新粒子的情况。 2．了解恒星及宇宙的演化情况。 过程与方法
在网上查阅关于粒子和宇宙的相关资料，丰 富自己的课外知识。
情感、态度与价值观 培养探索宇宙、探索自然奥妙的情趣。
1.许多粒子都存在着________等物理性质与 它相同而________等其他性质相反的粒子， 叫做反粒子。
发现的强子。强子又分为介子和重子两类， 同时强子也有内部结构。 ②轻子 轻子是不参与强相互作用的粒子。最早发现
③媒介子
媒介子是传播各种相互作用的粒子，如光子、 中间玻色子、胶子。光子传递电磁相互作用， 中间玻色子传递弱相互作用，胶子传递强相 互作用。
(3)夸克模型 ①夸克的提出
其实，真空中隐藏着巨大的奥秘。在小到不 能再小的微观世界，竟然可以从什么也没有 的真空飞出许多基本粒子来。这样的基本粒 子不计其数，而且它们急匆匆地一会儿生成， 一会儿消失。真空，绝非我们想象中“静止” 的，什么也没有的空间。相反地，真空是一 种正在发生着激烈活动的场所，是不可思议 的奇异环境。
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，即其中电荷量为元
电荷的±13或±23 。例如上夸克的电荷量为＋2e/3，下夸克带 的电荷量为－e/3。
【解析】(1)4 H→ He＋2e＋2νe， Δm＝4mp－mα－2me， ΔE＝Δmc2＝4.14×10－12 J。
(2)m＝ΔPEt mα＝6.1×1039 kg，
氦的含量k＝Mm＝63.1××11004139×100%≈2%。
在网上查阅关于粒子和宇宙的相关资料，丰 富自己的课外知识。
情感、态度与价值观 培养探索宇宙、探索自然奥妙的情趣。
1.许多粒子都存在着________等物理性质与 它相同而________等其他性质相反的粒子， 叫做反粒子。
发现的强子。强子又分为介子和重子两类， 同时强子也有内部结构。 ②轻子 轻子是不参与强相互作用的粒子。最早发现
③媒介子
媒介子是传播各种相互作用的粒子，如光子、 中间玻色子、胶子。光子传递电磁相互作用， 中间玻色子传递弱相互作用，胶子传递强相 互作用。
(3)夸克模型 ①夸克的提出
其实，真空中隐藏着巨大的奥秘。在小到不 能再小的微观世界，竟然可以从什么也没有 的真空飞出许多基本粒子来。这样的基本粒 子不计其数，而且它们急匆匆地一会儿生成， 一会儿消失。真空，绝非我们想象中“静止” 的，什么也没有的空间。相反地，真空是一 种正在发生着激烈活动的场所，是不可思议 的奇异环境。
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，即其中电荷量为元
电荷的±13或±23 。例如上夸克的电荷量为＋2e/3，下夸克带 的电荷量为－e/3。
【解析】(1)4 H→ He＋2e＋2νe， Δm＝4mp－mα－2me， ΔE＝Δmc2＝4.14×10－12 J。
(2)m＝ΔPEt mα＝6.1×1039 kg，
氦的含量k＝Mm＝63.1××11004139×100%≈2%。
《粒子和宇宙》PPT课件
2021/4/25
5
强子
轻子
媒介子
作用
参与强相 不参与强 传递各种 互作用 相互作用 相互作用
举例
2021/4/25
质子， 中子等
电子， μ子
光子， 中间玻色 子，胶子
6
强子结构的夸克模型
介子（夸克和反夸克组成）
强子
重子（三个夸克组成）
六种夸克：
下夸克 d 上夸克 u 奇夸克 s
粲夸克 c 底夸克 b 顶夸克 t
白矮星、地球和中 子星大小的比较
2021/4/25
18
恒星的演化 恒星的死亡（四）——黑洞
质量更大的致密天体，中子的简并压力不足以 抗衡引力，这个天体还要坍缩 , 它坍缩的结果会
变成一种非常特殊的比中子星更致密的天体——
其体积无限被压缩，以致其第二宇宙速度超过光 速，光也无法从其内部逃出，所以叫黑洞。
2021/4/25
10
么么么么方面
• Sds绝对是假的
• 从1948年伽莫夫建立热大爆炸的观念以来，通过几十年 的努力，宇宙学家们为我们勾画出这样一部宇宙历史：
• 大爆炸开始时 150－200亿年前，极小体积，极高密度， 极高温度。
• 大爆炸后10-44秒 产生了夸克、轻子、胶子等粒子。
• 大爆炸后10-6秒 10万亿度，夸克构成了质子和中子等强 子，进入强子时代。
2021/4/25
1
2021/4/25
2
基本粒子，基本？
电子
分子 原子
质子
共
400
原子核
夸克 中子
多
种
μ子 K介子 π介子
2021/4/25
反粒子……
3
人教版高中物理选修3-5第十九章 原子核19.8粒子和宇宙教学课件 (共16张PPT)
1.观念的突破
2.研究方法的不断完善
3.研究工具的不断进步
粒子
同步
加速器
直线加速器装置示意图
直线
国家同步辐射实验室能量为800M℮V的电子存储环
粒子
对撞机
北京正负电子对撞机鸟瞰图
1988 年北京正负电子对撞机首次 对撞成功时的情景
欧洲LHC 的鸟瞰示意图，它的周长高达27 km．
视频-人与宇宙
质子
禁闭
中子
盖尔曼
2012年3月8日，我国大亚湾中微子实验国际合作组发言人、中国科 学院高能物理研究所所长王贻芳宣布，他们发现了中微子第三种振荡。
粒子
1964 年美国物理学家盖尔曼（Murray GellMann）提出了强子结构的夸克模型，夸克模型 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。
粒 子
1930 年，有科学家在核反应实验中发现，中子在衰变成一个质子和 电子的时候，轨迹和能量都有点变化，有一小部分能量不知所踪．3 年后， 奥地利著名物理学家泡利（Wolfgang E.Pauli）认为是一个探测不到的 粒子带走了能量，预言的这个窃走能量的“小偷”就是中微子。
中微子个头小，不带电，以接近光速运动可自由穿过地球，与其他 物质的相互作用十分微弱，号称宇宙间的“隐身人”。科学界从预言它 的存在到发现它，用了20多年的时间。
宇宙
π介子就是汤川秀树在1935年 提出的介子（.质子和质子间，质 子和中子间，中子和中子间，都 有一种由于交换介子而交互吸引 的作用力.）从汤川秀树的核力理 论提出,到π介子的发现,标志着人 类对物质的认识向前跨进了一步, 开辟了一个新的领域,即从认识原 子核深入到认识基本粒子的领域
汤川秀树
2.研究方法的不断完善
3.研究工具的不断进步
粒子
同步
加速器
直线加速器装置示意图
直线
国家同步辐射实验室能量为800M℮V的电子存储环
粒子
对撞机
北京正负电子对撞机鸟瞰图
1988 年北京正负电子对撞机首次 对撞成功时的情景
欧洲LHC 的鸟瞰示意图，它的周长高达27 km．
视频-人与宇宙
质子
禁闭
中子
盖尔曼
2012年3月8日，我国大亚湾中微子实验国际合作组发言人、中国科 学院高能物理研究所所长王贻芳宣布，他们发现了中微子第三种振荡。
粒子
1964 年美国物理学家盖尔曼（Murray GellMann）提出了强子结构的夸克模型，夸克模型 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。
粒 子
1930 年，有科学家在核反应实验中发现，中子在衰变成一个质子和 电子的时候，轨迹和能量都有点变化，有一小部分能量不知所踪．3 年后， 奥地利著名物理学家泡利（Wolfgang E.Pauli）认为是一个探测不到的 粒子带走了能量，预言的这个窃走能量的“小偷”就是中微子。
中微子个头小，不带电，以接近光速运动可自由穿过地球，与其他 物质的相互作用十分微弱，号称宇宙间的“隐身人”。科学界从预言它 的存在到发现它，用了20多年的时间。
宇宙
π介子就是汤川秀树在1935年 提出的介子（.质子和质子间，质 子和中子间，中子和中子间，都 有一种由于交换介子而交互吸引 的作用力.）从汤川秀树的核力理 论提出,到π介子的发现,标志着人 类对物质的认识向前跨进了一步, 开辟了一个新的领域,即从认识原 子核深入到认识基本粒子的领域
汤川秀树
高中物理《核裂变核聚变粒子和宇宙》课件新人教版选修共45页PPT
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29、在一切能够接受法律支配的人类 的状态 中，哪 里没有 法律， 那里就 没有自 由。— —洛克
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30、风俗可以造就法律，也可以废除 法律。 ——塞·约翰逊
课件新人教版选修▪ Nhomakorabea26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
高中物理《核裂变核聚变粒子和宇宙》
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26、我们像鹰一样，生来就是自由的 ，但是 为了生 存，我 们不得 不为自 己编织 一个笼 子，然 后把自 己关在 里面。 ——博 莱索
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27、法律如果不讲道理，即使延续时 间再长 ，也还 是没有 制约力 的。— —爱·科 克
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28、好法律是由坏风俗创造出来的。 ——马 克罗维 乌斯
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27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
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28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
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29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
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30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
谢谢！
45
粒子和宇宙课件
属性和相互作用。
04
粒子和宇宙的研究方法
实验观测
总结词
实验观测是研究粒子和宇宙的重要手段之一，通过直 接观察和测量粒子的属性和行为，以及宇宙中的天文 现象，可以获取大量关于粒子和宇宙的信息。
详细描述
实验观测涉及各种高能物理实验和天文观测。在高能 物理实验中，科学家利用粒子加速器和探测器观测和 测量粒子的属性和行为，例如电子、质子、中子等基 本粒子的质量和电荷等基本物理量。在天文观测中， 科学家利用望远镜、卫星等观测设备观测宇宙中的天 体和天文现象，例如星系、恒星、行星、黑洞、暗物 质等。通过这些观测，科学家可以了解宇宙的起源、 演化和结构。
宇宙对粒子的影响
粒子演化
宇宙中的温度、压力、密度等环 境因素影响着粒子的演化过程， 使粒子在不同的条件下形成不同
的物质形态。
粒子分布
宇宙中的物质分布和演化影响着粒 子的分布，如星系的形成和演化过 程中，粒子的分布和运动状态也随 之发生变化。
粒子性质
宇宙中的环境因素也影响着粒子的 性质，如电子在原子中的能级和跃 迁方式，以及粒子的自旋和电荷等。
03
粒子和宇宙的关系
粒子在宇宙中的作用
01
02
03
构成物质
粒子是构成物质的基本单 位，宇宙中的所有物质都 是由粒子构成的。
传递力
粒子在宇宙中传递各种力， 如电磁力、弱力、强力等， 这些力影响着宇宙中物质 的相互作用和演化。
维持平衡
粒子在宇宙中通过相互反 应和转化，维持着各种平 衡状态，如电子和质子的 数量平衡。
粒子的分类
根据其来源和性质，粒子可以分为多 种类型，如原子核粒子、强子、轻子 和光子等。
粒子还可以根据其电荷和重子数进行 分类，如带电粒子、中性和重子等。
04
粒子和宇宙的研究方法
实验观测
总结词
实验观测是研究粒子和宇宙的重要手段之一，通过直 接观察和测量粒子的属性和行为，以及宇宙中的天文 现象，可以获取大量关于粒子和宇宙的信息。
详细描述
实验观测涉及各种高能物理实验和天文观测。在高能 物理实验中，科学家利用粒子加速器和探测器观测和 测量粒子的属性和行为，例如电子、质子、中子等基 本粒子的质量和电荷等基本物理量。在天文观测中， 科学家利用望远镜、卫星等观测设备观测宇宙中的天 体和天文现象，例如星系、恒星、行星、黑洞、暗物 质等。通过这些观测，科学家可以了解宇宙的起源、 演化和结构。
宇宙对粒子的影响
粒子演化
宇宙中的温度、压力、密度等环 境因素影响着粒子的演化过程， 使粒子在不同的条件下形成不同
的物质形态。
粒子分布
宇宙中的物质分布和演化影响着粒 子的分布，如星系的形成和演化过 程中，粒子的分布和运动状态也随 之发生变化。
粒子性质
宇宙中的环境因素也影响着粒子的 性质，如电子在原子中的能级和跃 迁方式，以及粒子的自旋和电荷等。
03
粒子和宇宙的关系
粒子在宇宙中的作用
01
02
03
构成物质
粒子是构成物质的基本单 位，宇宙中的所有物质都 是由粒子构成的。
传递力
粒子在宇宙中传递各种力， 如电磁力、弱力、强力等， 这些力影响着宇宙中物质 的相互作用和演化。
维持平衡
粒子在宇宙中通过相互反 应和转化，维持着各种平 衡状态，如电子和质子的 数量平衡。
粒子的分类
根据其来源和性质，粒子可以分为多 种类型，如原子核粒子、强子、轻子 和光子等。
粒子还可以根据其电荷和重子数进行 分类，如带电粒子、中性和重子等。
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的是( )
解析：本题考查的是库仑力的大小、方向及力的合成、
明确每个夸克皆受两个力的作用，电荷量为＋ e的23上夸
克受两个下夸克的吸引力，合力的方向一定向下．对其中
一个下夸克，受力如下图所示，由于F1的水平分力与F2大 小相等，方向相反，故F1与F2的合力的方向竖直向上．
答案：B
变式迁移
1．K－介子衰变的方程为K－→π－＋π0，其中K－介子和π －介子带负的基元电荷，π0介子不带电．一个K－介子沿垂直 于磁场的方向射入匀强磁场中，其轨迹为右下图中圆弧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， 它们的半径RK－与Rπ－之比为2∶1.π0介子的轨迹未画出．由 此可知π－的动量大小与π0的动量大小之比为( )
(3)夸克模型的意义
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．
中子内有一个电荷量为＋ 2 e
上夸克和两个电荷量为－1
3
3
e的下夸克，
一简单模型是三个夸克都在半径为r的同一
圆周上，右图所示．在下图给出的四幅图
中，能出 许多实验事实表明，强子是有内部结构的.1964年提出 的夸克模型，认为强子由更基本的成分组成，这种成分叫做 夸克．
(2)夸克的分类
夸克有6种，它们是上夸克、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的＋
2 3
或－
1 3
.每种夸克都有对应的反夸克．
答案:4．宇宙
5．3000 K 黑洞
一、“基本粒子”不基本
1．“基本粒子”不基本
(1)19世纪末，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最基本粒子．
(2)从20世纪起科学家陆续发现了400多种同种类的新 粒子，它们不是由质子、中子、电子组成的．
(3)科学家进一步发现质子、中子、电子等本身也是复 合粒子，且还有着复杂的结构．
原子核
第8节 粒子和宇宙
粒子和反粒子
在20世纪初，人们认为所有的物质似乎都是由3种基本 粒子构成的，即由质子、中子和电子组成。一直到1932年， 人们在宇宙射线中观察到一种新的粒子——正电子，才打 开了一扇通往新世界的窗口．这种新发现的粒子同自然界 中已被认识的粒子——电子，具有相等的质量和电荷量， 但又具有完全的对称对立性．当一对正、负电子相遇时， 它们会同时湮灭而释放出能量(光子)．这时便有科学家提出 这样的设想：在宇宙中可能还存在一种与我们现在所处世 界的物质相反的“反物质”．也就是说，既然存在有负电 子的反物质——正电子，也就可能存在质子的反物质—— 反质子，中子的反物质——反中子，原子的反物质——反 原子等．
(3)媒介子：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．反粒子(反物质) 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．例如电子和正电子，质子和反 质子等．由反粒子构成的物质叫反物质．
反粒子(反物质)最显著的特点是当它们与相应的正粒子(物 质)相遇时，会发生“湮灭”，即同时消失而转化成其他的粒 子．
(4)研究粒子的主要工具
粒子加速器和粒子探测器是研究粒子物理的主要工 具．
2．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．
(1)强子：强子是参与强相互作用的粒子．如质子是最早 发现的强子，强子又分为介子和重子两类．
(2)轻子：轻子是不参与强相互作用的粒子．如电子、中 微子、μ子、τ子等．
A．1∶1
B．1∶2
C．1∶3
D．1∶6
解析：设K－介子、π－介子和π0介子的质量分别为m、 m1和m2，在P点衰变前K－介子的速度为v，衰变后π－介子和 π0介子的速度分别为v1和v2.根据图中衰变前K－介子和衰变后 π－介子的运动轨迹，由左手定则可知v1和v的方向相反，对 衰变过程应用动量守恒定律得：
从那时起，就不断有科学家证实，物质的每种粒子(电 子、质子和中子)都有其相对应的反粒子．因此，反物 质——我们所处世界物质的“镜像”物质的存在，就 被越来越多的人所相信．现在也就有更多的科学家在 寻找反物质，甚至想寻找一个由反物质构成的与我们 的宇宙对称的反宇宙．
由于一个粒子和其反粒子相遇时会发生湮灭，而 产生能量和其他粒子，因此如何捕捉反粒子是一个难 题．
答案:1．质子 中子 内部结构
2．(1)宇宙射线 正电子 μ子 K介子
(2)粒子分类：按照粒子与各相互作用关系，可以将粒子
分为________、________和强子三大类．
强子是参与________的粒子，强子又分为介子和重子两
类．
轻子共发现6种，分别是电子、电子中微子、________、
μ子中微子、τ子、τ子中微子．媒介子是传递________的粒子，
作用 3．夸克
底夸克
顶夸克
－1 3
4．宇宙的演化
研究微观世界的粒子物理、量子理论，与研究________ 的理论是相互沟通，相互支撑的，从大爆炸开始的不同时间 里，对应的温度不同，组成宇宙的物质不相同．
5．恒星的演化
当温度降到________时，中性原子组成的宇宙尘埃在万 有引力作用下，尘埃收缩凝集，引力势能转化为内能，温度 升高，开始发光形成了恒星，当恒星核能耗尽时，进入末期， 恒星的末期形态主要有：白矮星、中子星或________．
如光子、中间玻色子、胶子等．
3．夸克模型
许多事实表明，强子是有内部结构．组成强子的内部成
分叫________．夸克有6种，它们是上夸克、下夸克、奇异
夸克、粲夸克、________和________，它们带的电荷分别为 元电荷的＋ 2 ________．每种夸克都有对应的反夸克．
答案:2.(32)媒介子 轻子 强相互作用 μ子 各种相互
1．“基本粒子”不基本
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、________和________， 又认为它们是组成物质的基本粒子．现在已发现粒子有 400余种，有些也具有复杂的________．
2．发现新粒子
(1)新粒子：20世纪30年代人们对________的研究发 现一些新粒子，人们用高能加速器进行实验发现更多新粒 子，1932年发现了________，1937年发现________，1947 年发现________和π介子及以后的超子、反粒子等．