（新人教版选修3-5）物理：19.8粒子和宇宙（课件）
文档属性
| 名称 | （新人教版选修3-5）物理：19.8粒子和宇宙（课件） |  | |
| 格式 | rar | ||
| 文件大小 | 1.4MB | ||
| 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 | 2010-08-28 10:00:00 | ||
图片预览
文档简介
课件33张PPT。19.8《粒子和宇宙》教学目标 1、知识与技能
（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。
2、过程与方法
（1）感知人类（科学家）探究宇宙奥秘的过程和方法；
（2）能够突破传统思维重新认识客观物质世界。
3、情感、态度与价值观
（1）让学生真正感受到自然的和谐统一并深知创建和谐社会的必要性；
（2）培养学生的科学探索精神。教学重点：了解构成物质的粒子和宇宙演化过程
教学难点：各种微观粒子模型的理解
教学方法：教师启发、引导，学生讨论、交流。
教学用具：
（1）Internet网络素材、报刊杂志、影视媒体等；
（2）多媒体教学设备一套：可供实物投影、放像、课件（基于网络环境）播放等。第十九章 原子核第八节 粒子和宇宙比比谁小 分子由______构成，不同原子构成_______分子，相同原子构成_______分子。
原子是由位于中心的_______和核外高速旋转的______构成的。
（电子带___电，原子核带___电）
原子核是由_____和_____构成的。
（质子带___电，中子_______电）
质子和中子都是由_____组成的。原子化合物单质原子核电子负正质子中子不带夸克正盖尔曼
（夸克）道尔顿
（原子）汤姆逊
（电子）卢瑟福（质子）查德威克（中子）盖尔曼
（夸克）发现各种微粒的科学家一、“基本粒子”不基本 1995美国费米国家加速器实验室证实了顶夸克(Top Quark)的存在二、发现新的粒子粒子的分类1. 按自旋分类2. 共振态粒子— 寿命极短（约10-23s）4. 按相互作用分类(＋ —— 参与)正、反粒子物理量的绝对值都相同，但某些物理量 ( 如电荷、磁矩等 ) 的符号相反。 引力子 自旋应为2、静止质量和电荷为零，以光速运动。 光子 自旋为1，是玻色子3. 正粒子、反粒子轻子（共12种）中微子系中性粒子，质量为零，只参与弱相互作用。说明强子分类 K 介子和各种超子称为奇异粒子。试验中发现以下现象 协同产生: 一个超子总是和一个或几个K介子同时产生。奇异粒子协同产生的过程极快(约为10-23s), 表明是在强
相互作用下进行的；而衰变过程很慢(寿命约为10-8 ～
10-10s)， 表明是在弱相互作用下进行的。强子结构的夸克模型 强子结构夸克模型 (1964年 ) ：
介子（夸克和反夸克组成） 重子（三个夸克组成）粲夸克 c 底夸克 b 顶夸克 t三、夸克模型1. 质子
(uud)电荷重子数奇异数自旋同位旋2. 奇异粒子
（uus）电荷重子数奇异数自旋3.π+ 介子重子数电荷奇异数自旋同位旋分量四种基本相互作用1. 四种基本相互作用的性质相互作用是通过交换一定粒子实现的 引力子尚未被实验证实 弱电统一理论:电磁相互作用和弱相互作用被看作是一种相互作用。大统一理论试图将强、电、弱三种相互作用统一起来。1983年，鲁比亚实验组在高能质子—反质子对撞试验中发现了W +、W -和 Z0 粒子。为60年代提出的弱电统一理论提供了实验上的支持。欧洲核子中心高能质子同步加速器上的UAI 探测器四、宇宙的演化宇宙——从何而来？大爆炸理论 (The Big Bang Theory)
宇宙从一个“奇点”爆炸产生大爆炸是在无限的宇宙各处同时产生
时间的零点 早在1929年，埃德温·哈勃作出了一个具有里程碑意义的发现，即不管你往哪个方向看，远处的星系正急速地远离我们而去。换言之，宇宙正在不断膨胀。这意味着，在早先星体相互之间更加靠近。事实上，似乎在大约100亿至200亿年之前的某一时刻，它们刚好在同一地方，所以哈勃的发现暗示存在一个叫做大爆炸的时刻，当时宇宙无限紧密。 大爆炸宇宙论 1950年前后，伽莫夫第一个建立了热大爆炸的观念。这个创生宇宙的大爆炸不是习见于地球上发生在一个确定的点，然后向四周的空气传播开去的那种爆炸，而是一种在各处同时发生，从一开时就充满整个空间的那种爆炸，爆炸中每一个粒子都离开其它每一个粒子飞奔。事实上应该理解为空间的急剧膨胀。"整个空间"可以指的是整个无限的宇宙，或者指的是一个就象球面一样能弯曲地回到原来位置的有限宇宙。根据大爆炸宇宙论，甚早期的宇宙是一大片由微观粒子构成的均匀气体，温度极高，密度极大，且以很大的速率膨胀着。这些气体在热平衡下有均匀的温度。这统一的温度是当时宇宙状态的重要标志，因而称宇宙温度。气体的绝热膨胀将使温度降低，使得原子核、原子乃至恒星系统得以相继出现。
从1948年伽莫夫建立热大爆炸的观念以来，通过几十年的努力，宇宙学家们为我们勾画出这样一部宇宙历史：
大爆炸开始时 150－200亿年前，极小体积，极高密度，极高温度。
大爆炸后10-43秒 宇宙从量子背景出现。
大爆炸后10-35秒 同一场分解为强力、电弱力和引力。
大爆炸后10-5秒 10万亿度，质子和中子形成。
大爆炸后0.01秒 1000亿度，光子、电子、中微子为主，质子中子仅占10亿分之一，热平衡态，体系急剧膨胀，温度和密度不断下降。
大爆炸后0.1秒后 300亿度，中子质子比从1.0下降到0.61。
大爆炸后1秒后 100亿度，中微子向外逃逸，正负电子湮没反应出现，核力尚不足束缚中子和质子。
大爆炸后13.8秒后 30亿度，氘、氦类稳定原子核（化学元素）形成。
大爆炸后35分钟后 3亿度，核过程停止，尚不能形成中性原子。
大爆炸后30万年后 3000度，化学结合作用使中性原子形成，宇宙主要成分为气态物质，并逐步在自引力作用下凝聚成密度较高的气体云块，直至恒星和恒星系统。
五、恒星的演化粒子物理和宇宙学殊途同归17．中子内有一个电荷量为+2e/3 的上夸克和两个电荷量为的 -1e/3 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1所示。图2给出的四幅图中，能正确表示出各夸克所受静电作用力的是: A． B． C． D．
（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。
2、过程与方法
（1）感知人类（科学家）探究宇宙奥秘的过程和方法；
（2）能够突破传统思维重新认识客观物质世界。
3、情感、态度与价值观
（1）让学生真正感受到自然的和谐统一并深知创建和谐社会的必要性；
（2）培养学生的科学探索精神。教学重点：了解构成物质的粒子和宇宙演化过程
教学难点：各种微观粒子模型的理解
教学方法：教师启发、引导，学生讨论、交流。
教学用具：
（1）Internet网络素材、报刊杂志、影视媒体等；
（2）多媒体教学设备一套：可供实物投影、放像、课件（基于网络环境）播放等。第十九章 原子核第八节 粒子和宇宙比比谁小 分子由______构成，不同原子构成_______分子，相同原子构成_______分子。
原子是由位于中心的_______和核外高速旋转的______构成的。
（电子带___电，原子核带___电）
原子核是由_____和_____构成的。
（质子带___电，中子_______电）
质子和中子都是由_____组成的。原子化合物单质原子核电子负正质子中子不带夸克正盖尔曼
（夸克）道尔顿
（原子）汤姆逊
（电子）卢瑟福（质子）查德威克（中子）盖尔曼
（夸克）发现各种微粒的科学家一、“基本粒子”不基本 1995美国费米国家加速器实验室证实了顶夸克(Top Quark)的存在二、发现新的粒子粒子的分类1. 按自旋分类2. 共振态粒子— 寿命极短（约10-23s）4. 按相互作用分类(＋ —— 参与)正、反粒子物理量的绝对值都相同，但某些物理量 ( 如电荷、磁矩等 ) 的符号相反。 引力子 自旋应为2、静止质量和电荷为零，以光速运动。 光子 自旋为1，是玻色子3. 正粒子、反粒子轻子（共12种）中微子系中性粒子，质量为零，只参与弱相互作用。说明强子分类 K 介子和各种超子称为奇异粒子。试验中发现以下现象 协同产生: 一个超子总是和一个或几个K介子同时产生。奇异粒子协同产生的过程极快(约为10-23s), 表明是在强
相互作用下进行的；而衰变过程很慢(寿命约为10-8 ～
10-10s)， 表明是在弱相互作用下进行的。强子结构的夸克模型 强子结构夸克模型 (1964年 ) ：
介子（夸克和反夸克组成） 重子（三个夸克组成）粲夸克 c 底夸克 b 顶夸克 t三、夸克模型1. 质子
(uud)电荷重子数奇异数自旋同位旋2. 奇异粒子
（uus）电荷重子数奇异数自旋3.π+ 介子重子数电荷奇异数自旋同位旋分量四种基本相互作用1. 四种基本相互作用的性质相互作用是通过交换一定粒子实现的 引力子尚未被实验证实 弱电统一理论:电磁相互作用和弱相互作用被看作是一种相互作用。大统一理论试图将强、电、弱三种相互作用统一起来。1983年，鲁比亚实验组在高能质子—反质子对撞试验中发现了W +、W -和 Z0 粒子。为60年代提出的弱电统一理论提供了实验上的支持。欧洲核子中心高能质子同步加速器上的UAI 探测器四、宇宙的演化宇宙——从何而来？大爆炸理论 (The Big Bang Theory)
宇宙从一个“奇点”爆炸产生大爆炸是在无限的宇宙各处同时产生
时间的零点 早在1929年，埃德温·哈勃作出了一个具有里程碑意义的发现，即不管你往哪个方向看，远处的星系正急速地远离我们而去。换言之，宇宙正在不断膨胀。这意味着，在早先星体相互之间更加靠近。事实上，似乎在大约100亿至200亿年之前的某一时刻，它们刚好在同一地方，所以哈勃的发现暗示存在一个叫做大爆炸的时刻，当时宇宙无限紧密。 大爆炸宇宙论 1950年前后，伽莫夫第一个建立了热大爆炸的观念。这个创生宇宙的大爆炸不是习见于地球上发生在一个确定的点，然后向四周的空气传播开去的那种爆炸，而是一种在各处同时发生，从一开时就充满整个空间的那种爆炸，爆炸中每一个粒子都离开其它每一个粒子飞奔。事实上应该理解为空间的急剧膨胀。"整个空间"可以指的是整个无限的宇宙，或者指的是一个就象球面一样能弯曲地回到原来位置的有限宇宙。根据大爆炸宇宙论，甚早期的宇宙是一大片由微观粒子构成的均匀气体，温度极高，密度极大，且以很大的速率膨胀着。这些气体在热平衡下有均匀的温度。这统一的温度是当时宇宙状态的重要标志，因而称宇宙温度。气体的绝热膨胀将使温度降低，使得原子核、原子乃至恒星系统得以相继出现。
从1948年伽莫夫建立热大爆炸的观念以来，通过几十年的努力，宇宙学家们为我们勾画出这样一部宇宙历史：
大爆炸开始时 150－200亿年前，极小体积，极高密度，极高温度。
大爆炸后10-43秒 宇宙从量子背景出现。
大爆炸后10-35秒 同一场分解为强力、电弱力和引力。
大爆炸后10-5秒 10万亿度，质子和中子形成。
大爆炸后0.01秒 1000亿度，光子、电子、中微子为主，质子中子仅占10亿分之一，热平衡态，体系急剧膨胀，温度和密度不断下降。
大爆炸后0.1秒后 300亿度，中子质子比从1.0下降到0.61。
大爆炸后1秒后 100亿度，中微子向外逃逸，正负电子湮没反应出现，核力尚不足束缚中子和质子。
大爆炸后13.8秒后 30亿度，氘、氦类稳定原子核（化学元素）形成。
大爆炸后35分钟后 3亿度，核过程停止，尚不能形成中性原子。
大爆炸后30万年后 3000度，化学结合作用使中性原子形成，宇宙主要成分为气态物质，并逐步在自引力作用下凝聚成密度较高的气体云块，直至恒星和恒星系统。
五、恒星的演化粒子物理和宇宙学殊途同归17．中子内有一个电荷量为+2e/3 的上夸克和两个电荷量为的 -1e/3 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1所示。图2给出的四幅图中，能正确表示出各夸克所受静电作用力的是: A． B． C． D．