第5章 5 粒子物理学发展概况 （课件）-【步步高】2023-2024学年高二物理选择性必修第三册（教科版2019）

DIWUZHANG 第五章 5　粒子物理学发展概况 学习目标 1.了解发现新粒子的过程。 2.知道粒子的分类及特点(重点)。 3.了解夸克模型。 2 内容索引 一、粒子“全家福” 二、夸克模型 3 一 粒子“全家福” 4 1.“基本”粒子 (1)质子、中子、电子和光子，成为组成物质的基本单元，被称为基本粒子。 (2)基本粒子不“基本”：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。 2.发现新的粒子、研究物质更深层次的结构， 和 发挥了巨大的作用。 加速器 对撞机 3.粒子“全家福” (1)粒子的 (1)粒子的分类 规范玻色子——玻色子 轻子 带电——费米子 中微子——费米子 强子 介子——玻色子 重子( 等)——费米子 (2)实验中发现，存在着这样一类粒子，它们的质量、寿命、自旋等物理性质与过去已经发现的粒子相同，而电荷的符号相反，这些粒子叫作 。完全由反粒子组成的物质称为 。 反粒子 反物质 (1)质子和中子是组成物质的不可再分的最基本的粒子。(　　) (2)质子、中子本身也是复合粒子，它们具有复杂的结构。(　　) (3)质子是带电的强子。(　　) × √ √ 辨析 例1 　为了探究宇宙起源，科学家将利用阿尔法磁谱仪(AMS)在太空中寻找“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的质量和相同的电荷量，但电荷的符号相反，则反氢原子是 A.由1个带正电荷的质子和1个带负荷的电子构成 B.由1个带负电荷的反质子和1个带正电荷的正电子构成 C.由1个带负电荷的反质子和1个带负电荷的电子构成 D.由1个不带电荷的中子和1个带正电荷的正电子构成 √ 反氢原子由1个带负电荷的反质子和1个带正电荷的正电子构成。故选B。 例2 　人们在对宇宙射线的研究中，陆续发现了一些新的粒子，K介子和π介子都是科学家在1947年发现的。K－介子的衰变方程为K－→π0＋π－，其中K－介子和π－介子带负电，电荷量等于元电荷的电荷量，π0介子不带电。如图所示，一个K－介子沿垂直于磁场的方向射入匀强磁场中，其轨迹为图中的圆弧虚线，K－介子衰变后，π0介子和π－介子的轨迹可能是 π0介子不带电，在磁场中不偏转，π－介子带负电，在磁场中洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，再根据动量守恒定律判定知A正确。 √ 二 夸克模型 10 1.1964年美国科学家盖尔曼和茨威格各自独立提出了强子结构的夸克模型，认为强子由更基本的成分组成，这种成分叫作 。 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.意义：电子电荷不再是电荷的 ，而存在 电荷。 夸克 最小单元 分数 例3 √ √ 例4 √ √ p,n,, 　 (多选)已知π＋介子、π－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，它们的带电荷量如表所示，表中e为元电荷。 粒子 π＋ π－ u d 带电荷量 ＋e －e ＋ － － ＋ 下列说法正确的是 A.π＋由u和组成 B.π＋由d和组成 C.π－由u和组成 D.π－由d和组成 因π＋介子带有＋e的电荷量，且是由一个夸克和一个反夸克组成的，则夸克u带＋e和反夸克带＋e合成电荷量为＋e，那么π＋介子是由夸克u和反夸克组成的；同理，π－介子由夸克d和反夸克组成，所以A、D正确。 　 (多选)(2022·武威市高二期末)质子和中子属于强子，强子是由更基本的粒子——夸克组成。根据夸克模型，夸克有6种，它们是上夸克、下夸克、 奇异夸克、粲夸克、底夸克和顶夸克。它们的带电荷量分别为－或＋e， 电荷量e为元电荷。已知一个质子由两个上夸克和一个下夸克组成，一个中子由两个下夸克和一个上夸克组成。则下列说法正确的是 A.上夸克的电荷量为＋ B.下夸克的电荷量为－ C.上夸克的电荷量为－ D.下夸克的电荷量为＋ 根据质子带电荷量为＋e和中子不带电，设上、下夸克的电荷量分别为q1、q2，则有2q1＋q2＝＋e，q1＋2q2＝0，解得q1＝＋e，q2＝－，故选A、B。 $$