5.5“基本”粒子(教学课件）——高中物理人教版（2019）选择性必修第三册(共21张PPT)

(共21张PPT)
第五节
“基本”粒子
第五章 原子核
学习目标
1
新课讲解
3
新课导入
2
经典例题
4
课堂练习
5
本课小结
6
目录
学习目标
1.初步了解粒子物理学的基础知识及粒子的分类。
2.通过对微观世界相关内容的学习形成相对完整、科学的物质观念。
新课导入
图中显示的是质子碰撞后粒子的轨迹。20世纪，人们通过对粒子碰撞和宇宙线的观测，发现了很多新粒子。这些新发现的粒子分为哪几类？
彼此之间有什么关系？
第一节
基本粒子不“基本”
“基本”粒子不基本
传统的“基本粒子”
①科学家们逐渐发现了数以百计的不同种类的新粒子
光子
分子
原子
原子核
电子
中子
质子
“基本粒子”不基本的原因
②科学家们又发现质子、中子等本身也有自己的复杂的结构
发现各种微粒的科学家
道尔顿（原子）
汤姆逊（电子）
卢瑟福（质子）
盖尔曼（夸克）
查德威克（中子）
发现新粒子
粒子加速器——帮助发现更多新粒子
反粒子（反物质）
它们的质量、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。
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。
第二节
粒子的分类
粒子的分类
分类 参与的相互作用 发现的粒子 备　　注
强子 参与强相互作用 质子、中子、介子、超子 强子有内部结构,由夸克构成
轻子 不参与强相互作用 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 传递各种相互作用 光子、中间玻色子（W 和 Z 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
夸克模型
思考
夸克模型的提出有什么物理意义？
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．
夸克模型
夸克 质量 电荷 e 自旋 重子数 同位旋 同位旋分量 奇异数 超荷 粲数 底数 顶数
d 下夸克 0.008 -1/3 1/2 1/3 1/2 -1/2 0 +1/3 0 0 0
u 上夸克 0.004 2/3 1/2 0 +1/3 0 0 0
s 奇夸克 0.15 -1/3 0 0 -1 -2/3 0 0 0
c 粲夸克 1.5 2/3 0 +1/3 +1 0 0
b 底夸克 4.7 -1/3 0 +1/3 0 +1 0
t 顶夸克 174 2/3 0 +1/3 0 0 +1
拓展：夸克与粒子物理标注模型
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。
夸克模型提出的意义
经典例题
0
8.2×10-14
答案：（1）0 （2）8.2×10-14
解析：由于质子带e的正电荷,则由两个u夸克和一个d夸克组成,其总的电荷量为e；中子不带电,则由一个u夸克、两个d夸克组成,其总的电荷量为0,由此可知B正确。
B
当堂检测
1. 关于粒子，下列说法中正确的是(　　)
A. 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
B. 质量比核子大的粒子都参与强相互作用
C. 强子、轻子、媒介子都由更基本的粒子夸克组成
D. 许多粒子都存在反粒子
解析：质子、中子本身有复杂结构，A错误，τ子的质量比核子的质量大，但它属于轻子，不参与强相互作用，B错误；现代实验还没有发现轻子的内部结构，C错误。
D
2. 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、轻子、胶子等粒子
B. 质子和中子等强子
C. 光子、中微子和电子等轻子
D. 氦核、氚核、氦子等轻核
A
3. 宇宙诞生过程中，产生如下粒子：①光子、中微子、电子等大量轻子；②氘核、氚核、氦3、氦核等轻核；③夸克、轻子、胶子等粒子；④质子和中子等强子；⑤电子、质子、氦核的混合电离气体；⑥电子、质子复合成为中性氢原子。
根据宇宙大爆炸理论，以上粒子形成的先后顺序是( 　　)
A. ①②③④⑤⑥ B. ③①④②⑤⑥
C. ③④①②⑤⑥ D. ①③④②⑥⑤
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正确，B、D错误．
AC
本课小结
“基本”粒子
基本粒子不“基本” 发现新粒子
夸克模型
轻子
强子
规范玻色子
粒子的分类
希格斯玻色子