人教版选择性必修三第五章5.5“基本”粒子学案

5.5“基本”粒子
一学科核心素养
物理观念∶从宏观到微观认识粒子的结构，形成的关于粒子、粒子与相互作用、夸克模型等的基本认识。
科学思维∶能够分清粒子大小的数量级以及相互组成的关系，知道当前还有许多新粒子被不断发现。
科学探究：通过研究宇宙射线和强子对撞机，是发现新粒子的两种方法。
科学态度与责任∶研究微观粒子认识自然的方式之一，粒子是不断发展的，具有相对持久性和普适性。我们要把粒子思想应用与实际生活中。
二学习重难点
重点：发现新粒子，粒子的分类。
难点：发现新粒子，粒子的分类。
三课前预习
1．读天体系统层次框图，完成下列问题。
(1)写出图中字母所代表的天体系统的名称：
A_______________；B_______________；C_______________；D_______________；
(2)图中天体系统C的中心天体是_______________；
(3)目前我们人类能观测到的最远的星系估计为________________亿光年。
2．夸克与粒子物理标准模型
（1）夸克、夸克模型：1964年，美国科学家盖尔曼等人提出了夸克模型，认为强子由更基本的成分组成，这种成分叫作___________。
（2）粒子物理标准模型是一整套关于___________的理论。其中，___________、___________、___________和___________是组成物质的几类最基本的粒子。
3．恒星离我们的距离非常遥远，但是我们可以利用地球绕太阳运动的圆形轨道直径作为基线，通过几何方法来测量恒星的距离。这种方法叫做_____。图中恒星A是我们想要测量其距离的星体。B、C、D是相对比较远的恒星，在1月到7月间几乎看不出移动过，而A的相对位置在这半年里看上去却发生了变化。图中的θ角就称为_____。
4．仙女座星系是人们能用肉眼看到的最遥远的天体，但由于光速有限，你看到来自那里的光线，实际上已经在太空中行进了_________年，因此观察遥远的天体就等于在观察__________________．宇宙很大，所以计算天体间的距离时常用_________作为单位，它等于_________．
5．粒子的分类
（1）强子：是___________(填“参与”或“不参与”)强相互作用的粒子。___________和___________都是强子。
（2）轻子：___________(填“参与”或“不参与”)强相互作用。___________、电子中微子、μ子、μ子中微子以及τ子和τ子中微子都是已发现的轻子。
（3）规范玻色子：是___________各种相互作用的粒子，如___________、中间玻色子(W和Z玻色子)、胶子。
（4）希格斯玻色子：是希格斯场的量子激发。
6．恒星的相对亮度常用________来表示，直接由光度测量得到的星等称为________，恒星在离一个标准距离情况下所具有的亮度称为________．
7．阅读下列材料，回答问题。
太阳的一生
天文学家认为星际介质在某些条件下会形成恒星，然后进入称为主序星的稳定期。太阳目前正处子主序星演化阶段，它主要由正、负电子和质子，氮原子核组成，维持太阳辐射的是它内部的核聚变反应，其反应是四个质子聚变为一个氦原子核和两个正电子并释放出大量的能量，这些释放出的核能最后转化为辐射能，并同时以每秒向外抛出大量物质，最终塌陷为密度很大的白矮星。
(1)地球只接受了太阳辐射能的二十二亿分之一，就使地面温暖，万物生长。地球接受的辐射来自太阳中的核____________反应。
(2)太阳内部进行的核反应是______________，并释放出能量。
(3)请将太阳演化过程中经历的几个阶段补充完整：
星际介质—→____________—→主序星—→红巨星—→____________。
(4)太阳从现在演化到最终，经历的几个阶段相比，其密度的变化情况大致是______________________。
8．星系是由宇宙中的一大群_________、大量_________和_________组成的物质系统，宇宙中的星系估计有_________个以上，银河系以外的星系称为__________________．
9．在所有能源中核能具有能量密度大、区域适应性强的优点，在核电站中，核反应堆释放的核能被转化为电能。核反应堆的工作原理是利用中子轰击重核发生裂变反应，释放出大量核能。
（1）核反应方程式是反应堆中发生的许多核反应中的一种， 为中子，X为待求粒子，a为X的个数，则X为___________，a=___________。以mU、mBa、mKr分别表示、、核的质量，mn、mp分别表示中子、质子的质量，c为光在真空中传播的速度，则在上述核反应过程中放出的核能ΔE=___________。
（2）有一座发电能力为P=1.00×106 kW的核电站，核能转化为电能的效率η=40%。假定反应堆中发生的裂变反应全是本题（1）中的核反应，已知每次核反应过程中放出的核能ΔE=2.78×10-11 J，铀核的质量mU=390×10-27 kg，求每年（1年=3.15×107 s）消耗的的质量___________。
四自我检测
1．原子核裂变一般生成两个中等质量的原子核，我国科学家钱三强和何泽慧夫妇研究铀核裂变时，发现了铀核也可能分裂成三部分或四部分。关于原子核的裂变下面表述正确的是（　　）
A．裂变过程存在质量亏损，但不一定释放能量
B．U裂变成两个中等质量的原子核，产物可能是Xe和Sr
C．U容易俘获快中子而发生裂变释放核能
D．U的纯度越高，其裂变的链式反应越难进行
2．恒星的寿命取决于它的（ ）
A．体积 B．质量 C．组成部分 D．温度
3．1932年，查德威克用轰击发现了中子，自由中子是不稳定的，其衰变产物为质子、电子和反中微子，平均寿命不到15分钟。这被称为衰变。下列说法正确的是（　　）
A．中子由质子和电子组成
B．自由中子的衰变属于强相互作用过程
C．发现中子的核反应方程为：
D．中子的存在有效地调节了质子间库仑斥力对原子核稳定的影响，故中子越多原子核一定越稳定
4．现在科学家正在设法寻找“反物质”。所谓“反物质”是由“反粒子”组成的，则反α粒子的符号是（　　）
A．He B．He
C． D．He
5．关于恒星的演化，下列说法中正确的是（ ）
A．小质量恒星燃料耗尽后会收缩成密度极大的白矮星
B．恒星燃料耗尽后外层开始膨胀，变成巨星或超巨星
C．超巨星爆炸后外层物质会扩散到太空中成为星云，内部物质形成新的恒星
D．星云在引力作用下不断收缩，内部温度升高引发了核反应，中子星就形成了
6．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．质子和中子都属于强子
C．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
7．恒星是有寿命的，每一颗恒星都有其诞生、存在和最终死亡的过程。超巨星、巨星、 白矮星和黑矮星等恒星形态，就是恒星不同年龄阶段的形态，这四种形态中存在年龄最大的是（　　）
A．超巨星 B．巨星 C．白矮星 D．黑矮星
8．按照恒星演化的不同阶段进行分类，目前的太阳是（ ）
A．主序星 B．原恒星 C．白矮星 D．红巨星
9．若即将燃烧殆尽的红超巨星突然发生爆炸，就会发出比以前的亮度高几百万倍的强光，形成（　　）
A．白矮星 B．黑矮星 C．超新星 D．中子星
10．晴朗的夜空繁星闪烁，有的恒星颜色偏红，有的恒星颜色偏蓝关于“红星”和“蓝星”表面的温度，下列说法正确的是（　　）
A．恒星表面的温度越高，表面颜色越偏红，所以“红星”表面的温度高
B．恒星表面的温度越高，表面颜色越偏蓝，所以“蓝星”表面的温度高
C．“红星”和“蓝星”表面的温度一样高
D．恒星的表面颜色与其表面温度无关
参考答案：
三课前预习
1． 总星系 河外星系 太阳系 地月系 太阳 150~200
2． 夸克 强力、弱力及电磁力这三种基本力及组成所有物质的基本粒子 强子
轻子 规范玻色子 希格斯玻色子
3． 视差测距法 周年视差
4． 200万 宇宙的过去 光年
5． 参与 质子 中子 不参与 电子 传递 光子
6． 星等 视星等 绝对星等
7． 聚变 恒星 白矮星 先变小后变大
8． 恒星 气体 尘埃 1000亿 河外星系
9． n 3 （mU-mBa-mKr-2mn）c2 1103.7 kg
四自我检测
1．B
2．B
3．C
4．C
5．B
6．B
7．D
8．A
9．C
10．B
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