19.8粒子和宇宙 学案（含答案）
文档属性
| 名称 | 19.8粒子和宇宙 学案（含答案） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 182.9KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2017-01-02 19:08:13 | ||
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文档简介
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19.8粒子和宇宙
学案
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
学习难点
各种微观粒子模型的理解
自主学习
一、粒子的概念
1．“基本粒子”不基本
(1)传统的“基本粒子”：光子、______、质子和______．
(2)“基本粒子”不基本的原因
①科学家们逐渐发现了数以百计的__________的新粒子．
②科学家们又发现质子、中子等本身也有自己的_______________________________．
2．发现新粒子
(1)新粒子：1932年发现了________，1937年发现______，1947年发现K介子和π介子及以后的超子、反粒子等．21教育网
(2)分类：按照粒子与各种相互作用的关系分为：强子、轻子和________．
3．夸克模型
(1)夸克模型的提出：1964年美国物理学家提出了强子的夸克模型，认为强子是由______构成的．
(2)分类：上夸克、下夸克、奇异夸克、粲夸克、底夸克、顶夸克；它们带的电荷量分别为元电荷的____________或____________，每种夸克都有对应的________．
(3)意义：电子电荷不再是电荷的__________，即存在分数电荷．
特别提醒
夸克不能以自由的状态单个出现，这种性质称为夸克的“禁闭”.
二、宇宙及恒星的演化
1．宇宙演化
根据大爆炸理论，在宇宙形成之初是“粒子家族”尽显风采的时期．在大爆炸之后逐渐形成了夸克、轻子和______等粒子，随后经过______时代、______时代、________时代．继续冷却，质子、电子、原子等与______分离而逐步组成恒星和星系.
2．恒星的演化
(1)恒星的形成：大爆炸后，宇宙尘埃在万有引力作用下形成________，进一步凝聚使引力势能转变为______，温度升高，直到发光，于是______诞生了．
(2)恒星的演变：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．21cnjy.com
(3)恒星的归宿：恒星最终归宿与恒星的质量大小有关．当恒星的质量小于1.4倍太阳质量时，演变为________；当恒星的质量是太阳质量的1.4倍～2倍时，演变为______________；当恒星的质量更大时，演变为______．21·cn·jy·com
典型例题
例1、已经证实，质子、中子都是由称为上夸克和下夸克的两种夸克组成的，上夸克带电为e，下夸克带电为－e，e为电子所带电量的大小．如果质子是由三个夸克组成的，且各个夸克之间的距离都为l，l＝1.5×10－15
m．试计算质子内相邻两个夸克之间的静电力(库仑力)．www.21-cn-jy.com
[解题指导]
质子带＋e的电量，故它是由2个上夸克和1个下夸克组成的．按题意，三个夸克必位于等边三角形的三个顶点处，这时上夸克与上夸克之间的静电力应为
Fuu＝k＝k.
代入数值，得Fuu＝46
N，为斥力．
上夸克与下夸克之间的静电力为
Fud＝k＝k.
代入数值，得Fud＝23
N，为引力．
答案：上、上夸克之间为46
N的斥力；上、下夸克之间为23
N的引力
自我检测
1．关于粒子，下列说法正确的是( )
A．电子、质子和中子是组成物质的不可再分的最基本的粒子
B．强子都是带电的粒子
C．夸克模型是探究三大类粒子结构的理论
D．夸克模型说明电子电荷不再是电荷的最小单位
2．正电子是电子的反粒子，它跟普通电子的电量相等，而电性相反．科学家设想在宇宙的某些部分可能存在完全由反粒子构成的物质——反物质.1997年初和年底，欧洲和美国的科学研究机构先后宣布，他们分别制造出9个和7个反氢原子，这是人类探索反物质的一大进步．你推测反氢原子的结构是( )2·1·c·n·j·y
A．由一个带正电荷的质子与一个带负电荷的电子构成
B．由一个带负电荷的质子与一个带正电荷的电子构成
C．由一个不带电的中子与一个带负电荷的电子构成
D．由一个带负电荷的质子与一个带负电荷的电子构成
3.
图19－7－3
中子内有一个电荷量为＋e的上夸克和两个电荷量为－e的下夸克，一简单模型是三个夸克都在半径为r的同一圆周上，如图19－7－3所示．【来源：21·世纪·教育·网】
如图19－7－4所示的四幅图中，能正确表示出各夸克所受静电作用力的是( )
图19－7－4
参考答案
自主学习：
一、1.(1)电子 中子 (2)不同种类 复杂结构 2.(1)正电子 μ子 (2)媒介子 3.(1)夸克 ＋ － 反夸克 (3)最小单元 21·世纪
教育网
二、1.胶子 强子 轻子 核合成 光子 2.(1)星云团 内能 恒星 (2)各种热核反应 中心密度 (3)白矮星 中子星 黑洞www-2-1-cnjy-com
自我检测
1．选D 由于质子、中子是由不同夸克组成的，它们不是最基本的粒子，不同夸克构成强子，有的强子带电，有的强子不带电，故A、B错误；夸克模型是研究强子结构的理论，不同夸克带电不同，分别为＋e和－，说明电子电荷不再是电荷的最小单位，C错误，D正确．故正确答案为D.21世纪教育网版权所有
2．选B 氢原子是由质子和电子构成，那么反氢原子也应由它们的反粒子构成，即由反质子和反电子构成，因此B正确，A、C、D错．2-1-c-n-j-y
3．选B
本题考查的是库仑力的大小、方向及力的合成，明确每个夸克皆受两个力的作用．电荷量为+e的上夸克受两个下夸克的吸引力，合力的方向一定向下，对其中一个下夸克，受力如图所示，其中F2=F1，由力的合成可知F1与F2的合力竖直向上，B正确．
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19.8粒子和宇宙
学案
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
学习难点
各种微观粒子模型的理解
自主学习
一、粒子的概念
1．“基本粒子”不基本
(1)传统的“基本粒子”：光子、______、质子和______．
(2)“基本粒子”不基本的原因
①科学家们逐渐发现了数以百计的__________的新粒子．
②科学家们又发现质子、中子等本身也有自己的_______________________________．
2．发现新粒子
(1)新粒子：1932年发现了________，1937年发现______，1947年发现K介子和π介子及以后的超子、反粒子等．21教育网
(2)分类：按照粒子与各种相互作用的关系分为：强子、轻子和________．
3．夸克模型
(1)夸克模型的提出：1964年美国物理学家提出了强子的夸克模型，认为强子是由______构成的．
(2)分类：上夸克、下夸克、奇异夸克、粲夸克、底夸克、顶夸克；它们带的电荷量分别为元电荷的____________或____________，每种夸克都有对应的________．
(3)意义：电子电荷不再是电荷的__________，即存在分数电荷．
特别提醒
夸克不能以自由的状态单个出现，这种性质称为夸克的“禁闭”.
二、宇宙及恒星的演化
1．宇宙演化
根据大爆炸理论，在宇宙形成之初是“粒子家族”尽显风采的时期．在大爆炸之后逐渐形成了夸克、轻子和______等粒子，随后经过______时代、______时代、________时代．继续冷却，质子、电子、原子等与______分离而逐步组成恒星和星系.
2．恒星的演化
(1)恒星的形成：大爆炸后，宇宙尘埃在万有引力作用下形成________，进一步凝聚使引力势能转变为______，温度升高，直到发光，于是______诞生了．
(2)恒星的演变：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．21cnjy.com
(3)恒星的归宿：恒星最终归宿与恒星的质量大小有关．当恒星的质量小于1.4倍太阳质量时，演变为________；当恒星的质量是太阳质量的1.4倍～2倍时，演变为______________；当恒星的质量更大时，演变为______．21·cn·jy·com
典型例题
例1、已经证实，质子、中子都是由称为上夸克和下夸克的两种夸克组成的，上夸克带电为e，下夸克带电为－e，e为电子所带电量的大小．如果质子是由三个夸克组成的，且各个夸克之间的距离都为l，l＝1.5×10－15
m．试计算质子内相邻两个夸克之间的静电力(库仑力)．www.21-cn-jy.com
[解题指导]
质子带＋e的电量，故它是由2个上夸克和1个下夸克组成的．按题意，三个夸克必位于等边三角形的三个顶点处，这时上夸克与上夸克之间的静电力应为
Fuu＝k＝k.
代入数值，得Fuu＝46
N，为斥力．
上夸克与下夸克之间的静电力为
Fud＝k＝k.
代入数值，得Fud＝23
N，为引力．
答案：上、上夸克之间为46
N的斥力；上、下夸克之间为23
N的引力
自我检测
1．关于粒子，下列说法正确的是( )
A．电子、质子和中子是组成物质的不可再分的最基本的粒子
B．强子都是带电的粒子
C．夸克模型是探究三大类粒子结构的理论
D．夸克模型说明电子电荷不再是电荷的最小单位
2．正电子是电子的反粒子，它跟普通电子的电量相等，而电性相反．科学家设想在宇宙的某些部分可能存在完全由反粒子构成的物质——反物质.1997年初和年底，欧洲和美国的科学研究机构先后宣布，他们分别制造出9个和7个反氢原子，这是人类探索反物质的一大进步．你推测反氢原子的结构是( )2·1·c·n·j·y
A．由一个带正电荷的质子与一个带负电荷的电子构成
B．由一个带负电荷的质子与一个带正电荷的电子构成
C．由一个不带电的中子与一个带负电荷的电子构成
D．由一个带负电荷的质子与一个带负电荷的电子构成
3.
图19－7－3
中子内有一个电荷量为＋e的上夸克和两个电荷量为－e的下夸克，一简单模型是三个夸克都在半径为r的同一圆周上，如图19－7－3所示．【来源：21·世纪·教育·网】
如图19－7－4所示的四幅图中，能正确表示出各夸克所受静电作用力的是( )
图19－7－4
参考答案
自主学习：
一、1.(1)电子 中子 (2)不同种类 复杂结构 2.(1)正电子 μ子 (2)媒介子 3.(1)夸克 ＋ － 反夸克 (3)最小单元 21·世纪
教育网
二、1.胶子 强子 轻子 核合成 光子 2.(1)星云团 内能 恒星 (2)各种热核反应 中心密度 (3)白矮星 中子星 黑洞www-2-1-cnjy-com
自我检测
1．选D 由于质子、中子是由不同夸克组成的，它们不是最基本的粒子，不同夸克构成强子，有的强子带电，有的强子不带电，故A、B错误；夸克模型是研究强子结构的理论，不同夸克带电不同，分别为＋e和－，说明电子电荷不再是电荷的最小单位，C错误，D正确．故正确答案为D.21世纪教育网版权所有
2．选B 氢原子是由质子和电子构成，那么反氢原子也应由它们的反粒子构成，即由反质子和反电子构成，因此B正确，A、C、D错．2-1-c-n-j-y
3．选B
本题考查的是库仑力的大小、方向及力的合成，明确每个夸克皆受两个力的作用．电荷量为+e的上夸克受两个下夸克的吸引力，合力的方向一定向下，对其中一个下夸克，受力如图所示，其中F2=F1，由力的合成可知F1与F2的合力竖直向上，B正确．
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