5.5 粒子物理发展概况 课件-2026-2027学年高二下学期物理教科版选择性必修第三册

第五章　原子核与基本粒子 粒子物理学发展概况 了解发现新粒子的过程。 知道粒子的分类及特点。 了解夸克模型。 重点 3 1 2 粒子“全家福” 一 情景导入 发现各种微粒的科学家 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） 观察与思考 “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。 发现新粒子 研究物质更深层次的结构，加速器和对撞机发挥了巨大的作用。 粒子“全家福” 粒子“全家福” (1)粒子的分类 (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 反粒子。完全由反粒子组成的物质称为反物质。 (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 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。 √ 例题 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 √ 夸克模型 二 1.1964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。 夸克、夸克模型 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最小单元，即存在分数电荷。 夸克、夸克模型 下夸克d 上夸克u 奇夸克s 粲夸克c 底夸克b 顶夸克t 质子 中子 重子 (三个夸克组成) 每种夸克都有对应的反夸克 3.(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 √ √ 例题 4.(多选)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+ √ √ 例题 粒子物理学 发展概况 强子结构的夸克模型 质子 中子 电子 光子 规范玻色子 轻子 强子 上夸克u 下夸克d 奇异夸克s 粲夸克c 底夸克b 顶夸克b 粒子 “全家福” 基本粒子 发现新粒子 粒子的分类 夸克 模型 夸克的种类 π0介子不带电，在磁场中不偏转，K-介子、π-介子带负电，在磁场中洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，再根据左手定则及动量守恒定律判定知A正确。 例题 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。 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。 Keep thinking $