5.4 实物粒子的波粒二象性 “基本粒子”与恒星演化 课件 (1)

课件31张PPT。高中物理·选修3-5·鲁科版第5章　波与粒子
第3节　实物粒子的波粒二象性
第4节　“基本粒子”与恒星演化[目标定位]　1.知道实物粒子具有波动性，会计算物质波的波长，知道电子云，初步了解不确定性关系.2.初步了解粒子物理学的基础知识.3.初步了解恒星的演化.4.了解人类认识世界的发展性，体会人类对世界的探究是不断深入的．预习导学运动 物质波 E＝hν 普朗克常量 粒子性 波动性 二、德布罗意假说的实验探索
1．实验探究思路
干涉、衍射是波特有的现象．如果实物粒子具有波动性，则在一定条件下，也应该能发生干涉和衍射现象．
2．实验验证：1927年戴维孙和汤姆孙分别利用晶体
做了 的实验，得到了电子
的 ，证实了电子的波动性．预习导学电子束衍射 衍射图样 预习导学预习导学位置 动量 预习导学四、电子云
为了形象描述电子的分布情况，人们在原子核周围画一些疏密不同的点，若某一空间范围内电子出现的概率大，则这里的点就 ；若某一空间的范围内电子出现的概率小，则这里的点就 ．这种用点的 表示的电子出现
的 分布，称为电子云．预习导学密集 稀疏 疏密 概率 五、“基本粒子”初步
1．19世纪末，人们认为光子、 、质子和 是组成物质
的不可再分的 ，并把它们叫做“基本粒子”．
从20世纪起科学家陆续发现了400多种同种类的粒子，它们不是由质子、中子、电子组成的，科学家们进一步发现质子、中子等本身也是 ，它们也有自己的 ．
2．自然界中存在四种相互作用： .
．预习导学电子 中子 最基本的粒子 复合粒子 复杂结构 引力相互作用(引力)、电磁 相互作用(电磁力)、强相互作用(强力)、弱相互作用(弱力) 3．“基本粒子”家族：按粒子参与相互作用的性质来分，可将
其分为 、 和 ．
强子是有内部结构的，它由更基本的成分—— 组成．
4．“基本粒子”的探测：加速器和探测器是研究粒子物理的主要工具，探测器分两大类：一类是 ，一类
是 ．预习导学媒介子 轻子 强子 夸克 计数器 径迹探测器 六、恒星的演化
1．恒星的形成：大爆炸后，在万有引力作用下形成 ，进
一步凝聚使得引力势能转变为 ，温度升高，直到发光，
于是 诞生了．
2．恒星演变：核聚变反应，层级递进地在恒星内发生，直
到 不再发生时，恒星的 达到极大．
3．恒星归宿：恒星最后的归宿有三种，它们是 、
、 ．预习导学星云团 内能 恒星 各种热核反应 中心密度 白矮星 中子星 黑洞 七、极大与极小的奇遇
1．宇宙大爆炸至今，经历了至少 年，这是一个漫长的
历程，大宇宙的 与微小的 紧密地联系在
一起了．
2．在大爆炸之后逐渐形成了夸克、轻子和胶子等粒子，随后经
过 时期， 时期， 时期，继续冷却，质子、
电子、原子等与光子分离组成恒星和星系.预习导学150亿 基本粒子 强子 核合成 演化 轻子 课堂讲义课堂讲义3．德布罗意假说是光子的波粒二象性的一种推广，使之包括了所有的物质粒子，即光子与实物粒子都具有粒子性，又都具有波动性，与光子对应的波是电磁波，与实物粒子对应的波是物质波．课堂讲义【例1】　下列关于德布罗意波的认识，正确的解释是(　　)
A．任何一个物体都有一种波和它对应，这就是物质波
B．X光的衍射证实了物质波的假设是正确的
C．电子的衍射证实了物质波的假设是正确的
D．宏观物体运动时，看不到它的衍射或干涉现象，所以宏观物体不具有波动性
答案　C课堂讲义解析　运动的物体才具有波动性，A项错；宏观物体由于动量太大，德布罗意波长太小，所以看不到它的干涉、衍射现象，但仍具有波动性，D项错；X光是波长极短的电磁波，是光子，它的衍射不能证实物质波的存在，B项错；只有C项正确．课堂讲义例2】　如果一个中子和一个质量为10 g的子弹都以103 m/s的速度运动，则它们的德布罗意波的波长分别是多大？(中子的质量为1.67×10－27 kg，普朗克常量为6.63×10－34 J·s)
答案　4.0×10－10 m　6.63×10－35 m课堂讲义课堂讲义课堂讲义2．不确定性关系表明
微观粒子的位置坐标测得越准确(即Δx越小)，则动量就越不准确(即Δp越大)；微观粒子的动量测得越准确(即Δp越小)，则位置坐标就越不准确(即Δx越大)．
注意　不确定性关系不是说微观粒子的坐标测不准，也不是说微观粒子的动量测不准，更不是说微观粒子的坐标和动量都测不准，而是说微观粒子的坐标和动量不能同时测准．课堂讲义课堂讲义【例3】　一颗质量为10 g的子弹，具有200 m/s的速率，若其动量的不确定范围为动量的0.01%(这在宏观范围是十分精确的了)，则该子弹位置的不确定范围为多大？
答案　大于或等于2.6×10－31 m课堂讲义课堂讲义借题发挥　我们知道，原子核的数量级为10－15 m，所以，子弹位置的不确定范围是微不足道的．可见子弹的动量和位置都能精确地确定，不确定性关系对宏观物体来说没有实际意义．课堂讲义针对训练1　在单缝衍射实验中，若单缝宽度是1.0×10－9 m，那么光子经过单缝发生衍射，动量不确定量是多少？
答案　Δp≥5.3×10－26 kg·m/s课堂讲义三、“基本粒子”初步认识
1．“基本粒子”间的相互作用
自然界中存在四种相互作用，如下表所示：课堂讲义2.粒子的分类
按照粒子与各种相互作用的关系，分类如下表所示：课堂讲义课堂讲义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
答案　B解析　课堂讲义答案　AD 再见