第23讲 “基本”粒子【帮课堂】2021-2022学年高二物理同步精品讲义（人教版2019选择性必修第三册）

第23讲 “基本”粒子 ( 目标导航 ) 课程标准 课标解读 了解人类对物质结构的探索历程。 1.了解粒子的发现史。 2.知道粒子的分类及特点。 3.了解夸克模型。 ( 知识精讲 ) 知识点01 基本粒子与粒子的分类 一、“基本”粒子 1．人们认为光子、电子、质子和中子是组成物质的不可再分的最基本的粒子，把它们叫作“基本粒子”。 2．随着科学的发展，科学家们发现很多新粒子不能看作由质子、中子、电子组成，并发现质子、中子等本身也有自己的复杂的结构。 二、发现新粒子 1932年发现了正电子，1937年发现了μ子,1947年发现了K介子和π介子，后来发现了超子等。 三、粒子的分类 1．强子：是参与(填“参与”或“不参与”)强相互作用的粒子，质子和中子都是强子。 2．轻子：不参与(填“参与”或“不参与”)强相互作用。电子、电子中微子、μ子、μ子中微子以及τ子和τ子中微子都是已发现的轻子。 3．规范玻色子：是传递各种相互作用的粒子，如光子，中间玻色子(W和Z玻色子)、胶子。 4．希格斯玻色子：是希格斯场的量子激发。 【知识拓展】 1．新粒子的发现 发现时间 1932年 1937年 1947年 20世纪60年代后 新粒子 反粒子 μ子 K介子与π介子 超子 基本特点 质量、寿命、自旋等物理性质与对应粒子相同，而电荷等其他性质相反 比质子的质量小 质量介于电子与质子之间 质量比质子大 2.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、中子等 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、胶子等 光子传递电磁相互作用，中间玻色子传递弱相互作用，胶子传递强相互作用 希格斯玻色子 是希格斯场的量子激发 【即学即练1】下列说法正确的是（　　） A．聚变是裂变的逆反应 B．核聚变反应须将反应物加热到数百万开尔文以上的高温，显然是吸收能量 C．轻核聚变比裂变更为安全、清洁 D．强子是参与强相互作用的粒子，中子是最早发现的强子 【答案】C 【解析】A．聚变和裂变的反应物和生成物完全不同，两者无直接关系，并非互为逆反应，故A错误； B．实现聚变反应必须使参加反应的轻核充分接近，需要数百万开尔文的高温，但聚变反应一旦实现，所释放的能量远大于所吸收的能量，所以聚变反应还是释放能量，故B错误； C．实现聚变需要高温，一旦出现故障，高温不能维持，反应就自动终止了，另外，聚变反应比裂变反应生成的废物数量少，容易处理，故C正确； D．质子是最早发现的强子，故D错误。 故选C。 【即学即练2】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基本粒子 B．强子都是带电粒子 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 【答案】D 【解析】由于中子、质子是由不同的夸克组成的，它们不再是基本粒子，夸克模型是探究强子结构的理论，不同夸克构成强子，有的强子带电，有的不带电，不同夸克带电不同，可能为或，说明电子电荷不再是电荷的最小单位. A. 电子、质子和中子是组成物质的不可再分的基本粒子，与结论不相符，选项A错误； B. 强子都是带电粒子，与结论不相符，选项B错误； C. 夸克模型是探究三大类粒子结构的理论，与结论不相符，选项C错误； D. 夸克模型说明电子电荷不再是电荷的最小单位，与结论相符，选项D正确； 知识点02 夸克与粒子物理标准模型 1．夸克、夸克模型：1964年，美国科学家盖尔曼等人提出了夸克模型，认为强子由更基本的成分组成，这种成分叫作夸克。 2．粒子物理标准模型是一整套关于粒子的理论．其中，夸克、轻子、规范玻色子和希格斯玻色子是组成物质的几类最基本的粒子。 【知识拓展】 1．夸克的提出：1964年美国物理学家盖尔曼等人提出了夸克模型，认为强子是由夸克构成的。 2．夸克的种类：上夸克(u)、下夸克(d)、奇异夸克(s)、粲夸克(c)、底夸克(b)和顶夸克(t)。 3．夸克所带电荷：夸克所带的电荷是元电荷的＋或－。 4．意义：电子电荷不再是电荷的最小单元，即存在分数电荷。 【即学即练3】已知介子、介子都是由一个夸克（夸克u或夸克d）和一个反夸克（反夸克或反夸克）组成的，它们的带电荷量如下表所示，表中e为元电荷。 u d 带电荷量 下列说法正确的是（　　）A．由u和组成 B．由和d组成 C．由u和组成 D．由和d组成 【答案】D 【解析】根据各种粒子带电情况，的带电荷量为，故由u和组成；的带电