5.4 “基本粒子”与恒星演化 学案 (2)

5.4
“基本粒子”与恒星演化
学案2
[学习目标]
（1）了解构成物质的“基本粒子”及粒子物理的发展史；
（2）初步了解宇宙的演化过程及宇宙与粒子的和谐统一。
[学习重点]
了解构成物质的粒子和宇宙演化过程
方法技巧
1．对基本粒子的了解
⑴影响“基本粒子”的相互作用：强相互作用和弱相互作用。
⑵“基本粒子”的分类：强子、轻子和媒介子。强子由夸克构成，夸克有6种，带电量为元电荷的和。
2．对恒星演化理论的理解
对于宇宙的起源，科学家提出了大爆炸假说，对于恒星的演化过程经历了星云→原始恒星→恒星→红巨星→白矮星、中子星或黑洞。
典例剖析
例题1
完成下面表格中的相关内容，全面了解基本粒子的分类情况。
分类
参与的相互作用
发现的粒子
作用及内部构造
强子
①________
质子、中子、介子、超子
有内部构造
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
③___________
媒介子
各种相互作用
②__________
传递相互作用的粒子
解析：①强相互作用；②光子、玻色子、胶子；③无内部构造
答案：见解析。
规律总结：“基本粒子”是按照粒子参与相互作用的性质来分类的，对“基本粒子”的认识正在不断深入发展。
例题2
现在，科学家们正在设法寻找“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质量和相同电荷量，但电荷的电性相反，据此，若有反а粒子，它的质量数为＿＿＿＿＿＿，电荷数为＿＿＿＿＿。
解析：由于正а粒子为，质量数为4，电荷数为2，根据题中对反粒子的定义，反а粒子的质量数也为4，而电荷数则应为-2。
答案：4；-2
规律总结：宏观世界和微观世界之间虽然存在着巨大的差异，但仍存在着辩证的统一。
自主演练
各个击破
1.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的，u夸克带电荷量为e，d夸克带电荷量为-e，e为元电荷.下列论断中可能正确的是（
）
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
1、B
2、“轨道电子俘获”是放射性同位素衰变的一种形式，它是指原子核（称为母核）俘获一个核外电子，使其内部的一个质子变成中子，并放出一个中微子，从而变成一个新核（成为子核）的过程，中微子的质量远小于质子的质量，且不带电，很难被探测到。人们最早就是通过子核的反冲而间接证明中微子的存在的，一个静止的原子核发生“轨道电子俘获”，衰变成子核并放出中微子，下面的说法中正确的是（
）
A、母核的质量数等于子核的质量数
B、母核的电荷数大于子核的电荷数
C、子核的动量与中微子的动量相同
D、子核的动能大于中微子的动能
2、AB
3．天文学家测得银河系中氦的含量约为25%。有关研究表明，宇宙中氦生成的途径有两条：一是在宇宙诞生后2分钟左右生成的；二是在宇宙演化到恒星诞生后，由恒星内部的氢核聚变反应生成的。
（1）把氢核聚变反应简化为4个氢核（）聚变成氦核（），同时放出2个正电子（）和2个中微子（），请写出该氢核聚变反应的方程，并计算一次反应释放的能量。
（2）研究表明，银河系的年龄约为t=3.8×1017s，每秒钏银河系产生的能量约为1×1037J（即P＝1×1017J/s）。现假定该能量全部来自上述氢核聚变反应，试估算银河系中氦的含量（最后结果保留一位有效数字）
（3）根据你的估算结果，对银河系中氦的主要生成途径作出判断。
（可能用到的数据：银河系质量约为M＝3×1041kg，原子质量单位1u＝1.66×10－27kg，1u相当于1.5×10－10J的能量，电子质量m＝0.0005u，氦核质量mα=4.0026u，氢核质量mD＝1.0078u，中微子的质量为零）
解析：(1)
(2)
氦的含量
(3)由估算结果可知，k≈2%远小于25%的实际值，所以银河系中的氦主要是宇宙诞生后不久生成的。
【反思】
收获
疑问