资源简介

(共31张PPT)
5　“基本”粒子
素养·目标定位
目标素养
1.了解构成物质的“基本”粒子
2.了解粒子物理的发展史
3.感知人类探究宇宙奥秘的过程和方法
4.能够突破传统思维重新认识客观物质世界,培养科学探索精神
知识概览
课前·基础认知
一、“基本”粒子
“基本”粒子是指　光子　、电子、质子和中子。
微思考1 “基本”粒子为什么将“基本”二字去掉了
提示:一方面,科学家们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;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结构。
二、发现新粒子
1.从20 世纪30 年代以来,人们在对宇宙线的研究中陆续发现了一些新的粒子。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。后来还发现了一些粒子,质量比质子的质量大很多,叫作　超子　。
2.下表是自20世纪30年代至今物理学家通过实验发现的一部分新粒子。
时间 粒子
1931~1940年 正电子、μ子
1941~1950年 K介子和π介子
1951~1960年 反质子、电子中微子
1961~1970年 μ子中微子
1971~1980年 τ子、胶子、J/Ψ介子
1981~1990年 W和Z玻色子
1991~2000年 τ子中微子
2001年至今 希格斯玻色子
3.反粒子: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　的粒子,叫作反粒子。
微思考2 所有的粒子都存在反粒子吗
提示:实验发现,许多粒子都有和它质量相同而电荷及其他一些物理量相反的粒子。按照粒子的对称性,有一个粒子,就应该有一个反粒子。
三、粒子的分类
现在已经发现的粒子达400多种,它们大体可被分为强子、轻子、　规范玻色子　和希格斯玻色子几种类别。
1.强子: 强子是参与　强相互作用　的粒子。质子和中子都是强子。
2.轻子:轻子不参与强相互作用。目前发现的轻子只有6种,即电子、电子中微子、μ子、μ子中微子以及τ子和τ子中微子。每种轻子都有对应的　反粒子　。
3.规范玻色子: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。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。
4.希格斯玻色子:希格斯玻色子是希格斯场的　量子　激发。基本粒子因与希格斯场耦合而获得质量。
微判断1 (1)目前,人们认为粒子界由强子、轻子构成。(　　)
(2)强子是参与强相互作用的粒子,质子是最早发现的强子。
(　　)
(3)光子是传递电磁相互作用的,属于规范玻色子。(　　)
×
√
√
四、拓展学习——夸克与粒子物理标准模型
1.夸克种类:有6种,它们是上夸克、下夸克、奇异夸克、粲夸克、底夸克、顶夸克。
3.每种夸克都有对应的　反夸克　。
微判断2 (1)质子、中子、电子都是不可再分的基本粒子。
(　　)
(2)夸克的电荷量是电子电荷量的整数倍。(　　)
×
×
课堂·重难突破
新粒子的发现及特点
问题探究
如图为加速器,能使粒子获得13万亿
电子伏特的能量。
(1)高速粒子碰撞能产生一些新的粒
子,试说出部分20世纪30年代以来发
现的新粒子。
(2)随着新粒子的发现,质子与中子为什么不再被称为“基本粒子”
提示:(1)介子、超子、电子中微子、μ子、μ子中微子、τ子、τ子中微子等。
(2)因为质子与中子也有着复杂的内部结构,它们也是由更基本的粒子组成的,所以质子与中子不再被称为“基本粒子”。
归纳总结
1.新粒子的发现及特点。
发现时间 新粒子 基本特点
1932年 反粒子 质量与相对应的粒子相同而电荷及其他一些物理性质相反
1937年 μ子 比质子的质量小
1947年 K介子与π介子 质量介于电子与核子之间
20世纪
60年代后 超子 其质量比质子大
发现时间 新粒子 基本特点
1971~
1980年 τ子、胶子、J/Ψ介子 τ 子属于轻子,胶子、J/Ψ介子属于规范玻色子,中间玻色子传递弱相互作用,胶子传递强相互作用
1981~
1990年 W和Z
玻色子 属于规范玻色子,中间玻色子传递弱相互作用
1991~
2000年 τ子
中微子 属于轻子,存在反粒子
2001年
至今 希格斯
玻色子 希格斯玻色子是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
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、介子、超子 强子有内部结构,由“夸克”构成;强子又可分为介子和重子
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
分类 参与的相互作用 发现的粒子 备注
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、强相互作用
希格斯
玻色子 希格斯场的量子激发 希格斯玻色子 基本粒子因与希格斯场耦合而获得质量
典型例题
【例题】 (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 )组成的,它们的带电荷量如下表所示,表中e为元电荷。
下列说法正确的是(　　)
思路引领:(1)明确粒子带电情况及各种夸克的电性、电荷量。
(2)进行夸克组合,使组合成的粒子与原粒子电性、电荷量完全相同。
答案:AD
成 果 验 收 站
1.现在科学家们正在设法探寻“反物质”,所谓“反物质”是由“反粒子”构成的,“反粒子”与其对应的正粒子有相同的质量和相同的电荷量,但电荷符号相反。据此,若有反α粒子,它的质量数和电荷数分别为(　　)
A.-4,-2 B.4,-2
C.-4,2 D.4,2
答案:B
解析:因“反粒子”与其对应的正粒子具有相同的质量、相同的电荷量,但电荷的符号相反,所以反α粒子质量数为4,电荷数为-2,选项B正确。
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(　　)
A
解析: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可知选项A正确。
3.(多选)关于粒子,下列说法正确的是(　　)
A.质子和中子是组成物质的不可再分的最基本的粒子
B.质子、中子本身也是复合粒子,它们具有复杂的结构
C.质子是带电的强子
D.光子是希格斯玻色子
答案:BC
解析:质子和中子是由不同的夸克组成的,它们不是最基本的粒子,选项A错误,B正确。不同的夸克组成的强子,有的带电,有的不带电,质子是带正电的强子,选项C正确。光子是规范玻色子,选项D错误。

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