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第5节　“基本”粒子
学习目标　1.了解构成物质的“基本”粒子。 2.了解近代发现的粒子。 3.知道粒子的分类。 4.了解夸克模型的内容。
知识点　“基本”粒子和发现新粒子　粒子的分类和夸克模型
1.“基本”粒子不基本
“基本粒子”：许多人认为光子、　　　　、质子、中子是组成物质的不可再分的最基础的粒子，并把它们叫作“基本粒子”。随着科学的发展，一方面逐渐发现了数以百计的不同种类的新粒子，它们并不能看作由质子、中子、电子组成的；另一方面，科学家们又发现质子、中子等本身也有自己的复杂的结构。所以，从20世纪后半期起，就将“基本”二字去掉，统称为粒子。
2.发现新粒子
（1）从20世纪30年代以来，人们通过对宇宙线的研究和加速器、对撞机的开发及应用，发现了更多的粒子。现已发现的粒子达　　　　多种。
（2）反粒子
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，而电荷等其他性质相反，这些粒子叫作反粒子。
3.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、介子、超子 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 光子、中间玻色子、胶子分别传递电磁、弱相互作用、强相互作用
希格斯玻色子 — — 希格斯玻色子是这几种基本粒子中最后一个被发现的
4.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　　　　。
（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。
（4）粒子物理标准模型是一整套关于　　　　　的理论。其中，　　　　、　　　　、　　　　　　　　和　　　　　　　　　　是组成物质的几类最基本的粒子。
例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、中子、介子和超子都属于强子
C.现代实验发现强子、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
听课笔记　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
例2 目前普遍认为，质子和中子都是由被称为u夸克和d夸克的两类夸克组成的。u夸克所带的电荷量为e，d夸克所带的电荷量为－e，e为元电荷，下列论断中可能正确的是（　　）
A.质子由1个u夸克和2个d夸克组成，中子由1个u夸克和2个d夸克组成
B.质子由2个u夸克和1个d夸克组成，中子由1个u夸克和2个d夸克组成
C.质子由1个u夸克和2个d夸克组成，中子由2个u夸克和1个d夸克组成
D.质子由2个u夸克和1个d夸克组成，中子由2个u夸克和1个d夸克组成
听课笔记　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
训练 （多选）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.反粒子与其对应的粒子相遇时，会发生湮灭现象
D.夸克模型说明电子电荷不再是电荷的最小单元
随堂对点自测
1.（粒子及其分类）（多选）关于人们发现的新粒子，下列说法正确的是（　　）
A.许多粒子都有自己的反粒子
B.粒子大体可被分为强子、轻子、规范玻色子和希格斯玻色子几种类别
C.质子属于强子
D.光子属于轻子
2.（粒子及其分类）（多选）下列说法正确的是（　　）
A.目前还未发现轻子的内部结构
B.自然界存在着的能量守恒定律、动量守恒定律及电荷守恒定律，对粒子不适用
C.反粒子与其对应的粒子相遇时，会发生湮灭现象
D.强子是参与强相互作用的粒子，质子是最早发现的强子
3.（夸克模型）（多选）下列关于夸克模型的说法正确的是（　　）
A.强子是由更基本的夸克组成的
B.夸克的电荷量分别为元电荷的＋或－
C.每种夸克都有对应的反夸克
D.夸克能以自由的状态单个出现
4.（夸克模型）（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。根据夸克理论，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。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＋
5.（综合应用）“轨道电子俘获”是放射性同位素衰变的一种形式，它是指原子核（称为母核）俘获一个核外电子，使其内部的一个质子变为中子，并放出一个中微子，从而变成一个新核（称为子核）的过程。中微子的质量远小于质子的质量，且不带电，很难被探测到，人们最早就是通过核的反冲而间接证明中微子的存在的。一个静止的原子核发生“轨道电子俘获”，衰变为子核并放出中微子，下列说法正确的是（　　）
A.母核的质量数小于子核的质量数
B.母核的电荷数大于子核的电荷数
C.子核的动量与中微子的动量相同
D.子核的动能大于中微子的动能
6.（综合应用）K－介子衰变的方程为K－→π－＋π0，其中K－介子和π－介子是带负电的基元电荷，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，其轨迹为圆弧AP，衰变后产生的π－介子的轨迹为圆弧PB，两轨迹在P点相切。它们的半径RK－与Rπ－之比为2∶1，π0介子的轨迹未画出。由此可知π－的动量大小与π0的动量大小之比为（　　）
A.1∶1 B.1∶2 C.1∶3 D.1∶6
第5节　“基本”粒子
知识点
1.电子　2.(1)400　4.(1)夸克　(4)粒子　夸克　轻子　规范玻色子　希格斯玻色子
例1 B　[最早发现的强子是质子，最早发现的轻子是电子，A错误；强子有内部结构，由夸克组成，现代实验还没有发现轻子的内部结构，C错误；质子、中子、介子、超子都属于强子，τ子质量比核子质量大，但仍属于轻子，D错误，B正确。]
例2 B　[质子H所带的电荷量为2×e＋＝e，中子n所带的电荷量为e＋2×＝0，结合不同夸克的带电荷量可知，B正确。]
训练 CD　[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，有的强子不带电，不同夸克带电不同，可能为＋e或－e，说明电子电荷不再是电荷的最小单元，A、B错误，D正确；反粒子与其对应的粒子带等量异种电荷，相遇时会发生湮灭现象，故C正确。]
随堂对点自测
1.ABC　[许多粒子都有自己的反粒子，“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，故A正确；粒子大体可分为强子、轻子、规范玻色子和希格斯玻色子几种类别，质子和中子属于强子，光子属于规范玻色子，故B、C正确，D错误。]
2.ACD　[现代实验中还没有发现轻子的内部结构，故A正确；能量守恒定律等对粒子也适用，故B错误；反粒子与其相应的粒子带等量异种电荷，相遇时会发生湮灭现象，故C正确；质子是最早发现的强子，故D正确。]
3.ABC　[强子是由更基本的夸克组成的，A正确；夸克的电荷量分别为元电荷的＋或－，B正确；每种夸克都有对应的反夸克，C正确；夸克不能以自由的状态单个出现，D错误。]
4.AB　[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＝－，故选项A、B正确。]
5.B　[原子核(称为母核)俘获一个核外电子，使其内部的一个质子变为中子，并放出一个中微子，从而变成一个新核(称为子核)的过程中，电荷数少1，质量数不变，故A错误，B正确；原子核(称为母核)俘获电子的过程中动量守恒，初状态系统的总动量为0，则子核的动量和中微子的动量大小相等，方向相反，故C错误；子核的动量大小和中微子的动量大小相等，由于中微子的质量很小，根据Ek＝知，中微子的动能大于子核的动能，故D错误。]
6.C　[K－介子与π－介子均做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，有evB＝m，故动量p＝mv＝eBR，因而pK－∶pπ－＝2∶1。
根据动量守恒定律，有pK－＝pπ0－pπ－，故pπ0＝3pπ－，选项C正确。](共21张PPT)
第5节　“基本”粒子
第五章　原子核
1.了解构成物质的“基本”粒子。 2.了解近代发现的粒子。
3.知道粒子的分类。 4.了解夸克模型的内容。
学习目标
目 录
CONTENTS
知识点
01
随堂对点自测
02
知识点
1
知识点　“基本”粒子和发现新粒子　粒子的分类和夸克模型
知识点　“基本”粒子和发现新粒子　粒子的分类和夸克模型
1.“基本”粒子不基本
“基本粒子”：许多人认为光子、______、质子、中子是组成物质的不可再分的最基础的粒子，并把它们叫作“基本粒子”。随着科学的发展，一方面逐渐发现了数以百计的不同种类的新粒子，它们并不能看作由质子、中子、电子组成的；另一方面，科学家们又发现质子、中子等本身也有自己的复杂的结构。所以，从20世纪后半期起，就将“基本”二字去掉，统称为粒子。
电子
2.发现新粒子
(1)从20世纪30年代以来，人们通过对宇宙线的研究和加速器、对撞机的开发及应用，发现了更多的粒子。现已发现的粒子达_________多种。
(2)反粒子
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，而电荷等其他性质相反，这些粒子叫作反粒子。
400
3.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、介子、超子 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 光子、中间玻色子、胶子分别传递电磁、弱相互作用、强相互作用
希格斯玻色子 — — 希格斯玻色子是这几种基本粒子中最后一个被发现的
4.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______。
(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。
(4)粒子物理标准模型是一整套关于______的理论。其中，______、______、_______________和__________________是组成物质的几类最基本的粒子。
夸克
粒子
夸克
轻子
规范玻色子
希格斯玻色子
B
例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、中子、介子和超子都属于强子
C.现代实验发现强子、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
解析　最早发现的强子是质子，最早发现的轻子是电子，A错误；强子有内部结构，由夸克组成，现代实验还没有发现轻子的内部结构，C错误；质子、中子、介子、超子都属于强子，τ子质量比核子质量大，但仍属于轻子，D错误，B正确。
B
CD
训练 (多选)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.反粒子与其对应的粒子相遇时，会发生湮灭现象
D.夸克模型说明电子电荷不再是电荷的最小单元
随堂对点自测
2
ABC
1.(粒子及其分类)(多选)关于人们发现的新粒子，下列说法正确的是(　　 )
A.许多粒子都有自己的反粒子
B.粒子大体可被分为强子、轻子、规范玻色子和希格斯玻色子几种类别
C.质子属于强子
D.光子属于轻子
解析　许多粒子都有自己的反粒子，“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，故A正确；粒子大体可分为强子、轻子、规范玻色子和希格斯玻色子几种类别，质子和中子属于强子，光子属于规范玻色子，故B、C正确，D错误。
ACD
2.(粒子及其分类)(多选)下列说法正确的是(　 　)
A.目前还未发现轻子的内部结构
B.自然界存在着的能量守恒定律、动量守恒定律及电荷守恒定律，对粒子不适用
C.反粒子与其对应的粒子相遇时，会发生湮灭现象
D.强子是参与强相互作用的粒子，质子是最早发现的强子
解析　现代实验中还没有发现轻子的内部结构，故A正确；能量守恒定律等对粒子也适用，故B错误；反粒子与其相应的粒子带等量异种电荷，相遇时会发生湮灭现象，故C正确；质子是最早发现的强子，故D正确。
ABC
3.(夸克模型)(多选)下列关于夸克模型的说法正确的是(　 　)
AB
B
5.(综合应用)“轨道电子俘获”是放射性同位素衰变的一种形式，它是指原子核(称为母核)俘获一个核外电子，使其内部的一个质子变为中子，并放出一个中微子，从而变成一个新核(称为子核)的过程。中微子的质量远小于质子的质量，且不带电，很难被探测到，人们最早就是通过核的反冲而间接证明中微子的存在的。一个静止的原子核发生“轨道电子俘获”，衰变为子核并放出中微子，下列说法正确的是(　　)
A.母核的质量数小于子核的质量数 B.母核的电荷数大于子核的电荷数
C.子核的动量与中微子的动量相同 D.子核的动能大于中微子的动能
C
6.(综合应用)K－介子衰变的方程为K－→π－＋π0，其中K－介子和π－介子是带负电的基元电荷，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，其轨迹为圆弧AP，衰变后产生的π－介子的轨迹为圆弧PB，两轨迹在P点相切。它们的半径RK－与Rπ－之比为2∶1，π0介子的轨迹未画出。由此可知π－的动量大小与π0的动量大小之比为(　　)
A.1∶1 B.1∶2 C.1∶3 D.1∶6

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