5.5 基本粒子 课件-2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第三册

该高中物理课件聚焦“基本”粒子，系统涵盖粒子分类、夸克模型等核心知识。课堂导入以质子碰撞轨迹图切入，结合20世纪新粒子发现史设问，衔接原子结构到微观粒子的知识脉络，搭建认知支架。 其亮点在于以科学思维中的模型建构为主线，通过ATLAS实验案例、夸克模型提出过程，培养物理观念中的物质观念。课堂练习结合反氢原子结构、夸克组成等实例，强化科学探究能力。学生能形成系统物质观念，教师可依托结构化内容提升教学效率。

第五章 原子核 第5节“基本”粒子 高中物理人教版（2019）选择性必修第三册 图中显示的是质子碰撞后粒子的轨迹。20世纪，人们通过对粒子碰撞和宇宙线的观测，发现了很多新粒子。这些新发现的粒子分为哪几类？彼此之间有什么关系？ 课堂导入 1.初步了解粒子物理学的基础知识及粒子的分类 2.通过对微观世界相关内容的学习形成相对完整、科学的物质观念 学习目标 新知探究 传统的“基本粒子” 1897年汤姆生发现电子，1911年卢瑟福提出原子的核式结构。继而我们发现了光子，并认为“光子、电子、质子、中子”是组成物质的不可再分的粒子， 所以把它们叫“基本粒子”。 那么随着科学技术的发展 “它们”还是不是真正意义 上的“基本”粒子呢？ 分子 原子 原子核 电子 中子 质子 新知探究 传统的“基本粒子” 发现了电子、质子和中子后，许多人认为光子和它们是组成物质的“基本粒子”。 逐渐发现了数以百计的不由质子、中子、电子组成的新粒子； 又发现质子、中子等本身也有自己的复杂的结构。从20世纪后半期起，就将“基本”二字去掉，统称为粒子。 19世纪末都认为原子是组成物质的最小微粒。 新知探究 道尔顿（原子） 汤姆逊（电子） 卢瑟福（质子） 盖尔曼（夸克） 查德威克（中子） 新知探究 粒子加速器——帮助发现更多新粒子 新知探究 发现新粒子 1941〜1950 K介子和π介子 1931〜1940 正电子、μ子 1961〜1970 μ子中微子 1951〜1960 反质子、 电子中微子 1971〜1980 τ子、胶子、J/Ψ介子 1991〜2000 τ子中微子 1981〜1990 W和Z玻色子 2001年至今 希格斯玻色子 新知探究 反粒子（反物质） 它们的质量、寿命、自旋等物理性质与过去发现的粒子相同，而电荷等其他性质相反。 例如，电子和正电子，质子和反质子等由反粒子构成的物质叫反物质。 反粒子（反物质）最显著的特点是当它们与相应的正粒子（物质）相遇时，会发生“湮灭”，即同时消失而转化成其他的粒子。 新知探究 新知探究 强子：参与强相互作用的粒子。 质子和中子都是强子。 轻子：不参与强相互作用。 电子中微子、子、子中微子以及子和子中微子。 每种轻子都有对应的反粒子。 规范玻色子：传递各种相互作用的粒子。 如光子、中间玻色子（和玻色子）、胶子。 希格斯玻色子：希格斯场的量子激发。 基本粒子因与希格斯场耦合而获得质量。 新知探究 夸克模型 夸克 质量 电荷 e 自旋 重子数 同位旋 同位旋分量 奇异数 超荷 粲数 底数 顶数 d 下夸克 0.008 -1/3 1/2 1/3 1/2 -1/2 0 +1/3 0 0 0 u 上夸克 0.004 2/3 1/2 0 +1/3 0 0 0 s 奇夸克 0.15 -1/3 0 0 -1 -2/3 0 0 0 c 粲夸克 1.5 2/3 0 +1/3 +1 0 0 b 底夸克 4.7 -1/3 0 +1/3 0 +1 0 t 顶夸克 174 2/3 0 +1/3 0 0 +1 新知探究 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。 下夸克d 上夸克u 奇夸克s 粲夸克c 底夸克b 顶夸克t 介子（夸克和反夸克组成） 质子 中子 重子（三个夸克组成） 每种夸克都有对应的反夸克 新知探究 夸克的“禁闭”： 夸克不能以自由的状态单个出现 夸克模型的提出是物理学发展中的一个重大突破，它指出电子电荷不再是电荷的最小单元，即存在分数电荷。 在夸克模型的基础上，科学家们发展出了描述强相互作用的系统理论——量子色动力学。 以量子色动力学和电弱统一理论为核心，人们已经完成了一整套关于粒子的理论，称为粒子物理标准模型。 新知探究 拓展：夸克与粒子物理标注模型 夸克模型的提出是物理学发展中的一个重大突破，它指出电子电荷不再是电荷的最小单元，即存在分数电荷。 夸克模型提出的意义 新知探究 “基本”粒子 基本粒子不“基本” 发现新粒子 夸克模型 轻子 强子 规范玻色子 粒子的分类 希格斯玻色子 课堂小结 1.以下说法正确的是(　　) A．最早发现的轻子是电子，最早发现的强子是中子 B．质子和中子都属于强子 C．强子、轻子都有内部结构 D．τ子质量比核子质量大，τ子不属于轻子 B 课堂练习 2.正电子是电子的反粒子，它跟普通电子的电荷量大小相等，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，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( ) A.由一个带正电荷的质子和一个带负电荷的电子构成 B.由一个带负电荷的反质子和一个不带电荷的中子构成 C.由一个不带电荷的中子和一个带负电荷的电子构成 D.由一个带负电荷的反质子与一个带正电荷的正电子构成 D 3.（多选）下列叙述正确的是（　　） A．强子是参与强相互作用的粒子 B．轻子是不参与强相互作用的粒子 C．目前发现的轻子只有4种 D．许多粒子都有自己的反粒子 ABD 4.“为研究物质中的电子动力学而产生阿秒光脉冲的实验方法”获得2023年诺贝尔物理学奖。已知1阿秒等于10-18s，则光在真空中1阿秒时间内运动的距离与下列微粒尺度最接近的是（    ） A．夸克 B．氢原子 C．尘埃 D．乒乓球 B 5、（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.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 AD 粒子 π＋ π－ u d 带电荷量 ＋e －e 6．中微子失踪之谜是一直困扰着科学家的问题，原来中微子在离开太阳向地球运动的过程中，发生“中微子振荡”转化为一个μ子和一个τ子。科学家通过对中微子观察和理论分析，终于弄清了中微子失踪之谜，成为“2001年世界十大科技突破”之一。若中微子在运动中只转化为一个μ子和一个τ子，并已知μ子的运动方向与中微子原来的方向一致，则τ子的运动方向（　　） A．一定与中微子方向一致B．一定与中微子方向相反 C．可能与中微子方向不在同一直线上D．只能与中微子方向在同一直线上 D 谢谢 Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $