高中物理选择性必修三 同步导学案 5.5 “基本”粒子

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5.5
“基本”粒子
一、自主学习
（一）发现新粒子
反粒子：实验中发现，存在着这样一类粒子，它们的质量、寿命、自旋等物理性质与过去已经发现的粒子_______，而电荷等其他性质_______，这些粒子叫作反粒子。例如，电子的反粒子就是______________。
（二）粒子的分类
强子:参与______________的粒子，质子和中子都是强子。
轻子:不参与______________的粒子，最早发现的轻子是电子。
规范玻色子:是传递各种相互作用的粒子，如_______、_______、_______。
希格斯玻色子:希格斯玻色子是_______的量子激发。
夸克模型的提出：1964年提出的夸克模型，认为强子是由更基本的_______组成的。
二、课堂探究
[情景设问]人类通过粒子碰撞和宇宙线观测，发现了很多新粒子。这些粒子可以分为几类？彼此之间有什么关系？
（一）发现新粒子
[思考]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？
粒子加速器有助于发现更多的新粒子
结论1：
反粒子：质量、寿命、自旋等物理性质相同而电荷等其他性质______的粒子。
（二）粒子的分类
[思考]现在已经发现的粒子达400多种。它们大体可以分为几类？
结论2：
大体可以：________________________________________________四类。
[思考]根据各类粒子的特点，完成下表：
结论3：
分类
参与的相互作用
发现的粒子
备　　注
强子
参与___________
质子、中子、介子、超子
强子有内部结构,由___________构成
轻子
不参与___________
电子、电子中微子、μ子、μ子中微子、τ子、τ子中微子
未发现内部结构
规范玻色子
传递各种___________
光子、中间玻色子、胶子
光子、中间玻色子、胶子分别传递电磁、弱、强相互作用
希格斯玻色子
—
—
希格斯玻色子是这几种基本粒子中最后一个被发现的
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。
[思考]夸克可以分为哪几类？
结论4：
六种夸克：___________________________________________________________。
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。
夸克模型指出电子电荷不再是电荷的最小单位，即存在分数电荷。
三、典题精讲
【例题1】(多选)关于人们发现的新粒子,下列说法正确的是(　　)
A.许多粒子都有自己的反粒子
B.电子属于轻子
C.质子属于强子
D.光子属于轻子
【例题2】(多选)下列关于夸克模型的说法正确的是(　　)
A.强子是由更基本的成分夸克组成的
B.夸克的电荷量分别为元电荷的2/3和-1/3
C.每种夸克都有对应的反夸克
D.夸克能以自由的状态单个出现
核心素养专练
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4种
D.夸克有6种,它们带的电荷量分别为元电荷的+或-
2.下列说法正确的是(　　)
A.原子是组成物质的最小微粒
B.质子是比原子更小的微粒
C.目前我们可以断定夸克已不能再分
D.粒子的带电荷量不可能比元电荷再小
3.以下说法正确的是(　　)
A.最早发现的轻子是电子,最早发现的强子是中子
B.质子、中子、介子和超子都属于强子
C.现代实验发现强子、轻子都有内部结构
D.τ子质量比核子质量大,τ子不属于轻子
4.为了探究宇宙起源,科学家将利用阿尔法磁谱仪(AMS)在太空中寻找“反物质”,所谓“反物质”是由“反粒子”构成的。“反粒子”与其对应的正粒子具有相同的质量和相同的电荷量,但电荷的符号相反,则反氢原子是(　　)
A.由1个带正电荷的质子和1个带负荷的电子构成
B.由1个带负电荷的反质子和1个带正电荷的正电子构成
C.由1个带负电荷的反质子和1个带负电荷的电子构成
D.由1个不带电荷的中子和1个带正电荷的正电子构成
5.太阳放出的大量中微子向地球飞来,但实验测定的数目只有理论的三分之一,后来科学家发现中微子在向地球传播的过程中衰变成一个μ子和一个τ子。若在衰变过程中μ子的速度方向与中微子的速度方向一致,则τ子的运动方向(　　)
A.一定与μ子的方向相同
B.一定与μ子的方向相反
C.一定与μ子在同一直线上
D.不一定与μ子在同一直线上
6.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”构成的,“反粒子”与其对应的正粒子有相同的质量和相同的电荷量,但电荷符号相反。据此,若有反α粒子,它的质量数和电荷数分别为(　　)
　　　　　　　　　　　　　　　　
A.-4,-2
B.4,-2
C.-4,2
D.4,2
7.K-介子衰变的方程为K-→π-+π0。其中K-介子和π-介子是带负电的基元电荷,π0介子不带电。如图所示的1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,它们的半径之比为2∶1。π0介子的轨迹未画出。由此可知π-的动量大小与π0的动量的大小之比为(　　)
A.1∶1
B.1∶2
C.1∶3
D.1∶6
8．下列说法正确的是
A.
强子、轻子和媒介子是不可再分的最小粒子
B.
强子内部也有结构，由更基本的夸克组成
C.
夸克所带的电荷量为元电荷的或
D.
每种夸克都存在相对应的反夸克
9.“反物质”是由“反粒子”构成的，“反粒子”与其对应的正粒子具有相同的质量和相同的电荷量，但电荷符号相反，则反氢原子是由1个带负电荷的______和1个带正电荷的______构成。
10.在实验中发现，对应着许多粒子都存在着质量与之_________，电荷电性与之_________的粒子叫反粒子。如电子的反粒子是_________。
参考答案
自主学习
（一）相同
相反
正电子
（二）强相互作用
强相互作用
光子
中间玻色子
胶子
希格斯场
夸克
课堂探究
结论1：相反
结论2：强子、轻子、规范玻色子、希格斯玻色子
结论3：强相互作用
夸克
强相互作用
相互作用
结论4：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
典题精讲
【例题1】ABC
【例题2】ABC
核心素养专练
1.ABD
2.B
3.B
4.B
5.C
6.B
7.C
8.BCD
9.反质子?
正电子
10.相等；相反；正电子
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