高中物理 第5章 波與粒子 第4節(jié)基本粒子與恒星演化知識導(dǎo)航素材 魯科版選修3-5

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1、第4節(jié) “基本粒子”與恒星演化 思維激活 基本粒子為什么不基本？ 提示：19世紀(jì)末，人們都認(rèn)為原子是組成物質(zhì)的最小微粒.后來發(fā)現(xiàn)了電子、質(zhì)子和中子以及光子，于是很多人認(rèn)為這就是組成物質(zhì)的不可再分的最基本的粒子，并把它們叫做基本粒子，直到后來人們又發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子、中子等等本身也是復(fù)合粒子，也有自己的復(fù)雜結(jié)構(gòu).從20世紀(jì)后半期起，就將“基本二字去掉”，統(tǒng)稱為粒子. 自主整理 1.發(fā)現(xiàn)新粒子 1932年發(fā)現(xiàn)了__________，1937年發(fā)現(xiàn)了__________，1947年發(fā)現(xiàn)了__________，后來還發(fā)現(xiàn)了一些粒子，質(zhì)量比質(zhì)子的質(zhì)量大，叫做__________. 2.粒子的分

2、類 (1)強子：參與強相互作用的粒子，它又分為__________兩類，最早發(fā)現(xiàn)的強子是__________. (2)輕子：是不參與強相互作用的粒子.最早發(fā)現(xiàn)的輕子是__________，后來發(fā)現(xiàn)的有__________、__________、__________. (3)媒介子：傳遞各種相互作用的粒子，如__________、__________、__________. 3.夸克模型 認(rèn)為強子是由更基本的成分組成，這種成分叫做__________.夸克有6種，它們是__________、__________、__________、__________、__________、____

3、______.每種夸克都有自己的__________. 夸克模型指出電子電荷不再是電荷的最小單元，即存在分?jǐn)?shù)電荷.但目前仍未發(fā)現(xiàn)自由態(tài)的夸克，這就是夸克的“禁閉”. 4.恒星的演化 密度很低的星際物質(zhì)逐漸形成星云，大塊的星云由于引力作用而__________逐漸凝聚成原恒星. 原恒星繼續(xù)__________，溫度不斷__________，發(fā)生熱核反應(yīng)，當(dāng)熱核反應(yīng)產(chǎn)生的斥力和引力作用達(dá)到平衡時，恒星不再收縮，進(jìn)入相對穩(wěn)定階段. 當(dāng)核能源供應(yīng)不足時，恒星的穩(wěn)定狀態(tài)遭到破壞，引力作用又開始大于斥力，星體又開始收縮，溫度升高，發(fā)光能力增強，光度增加，外部膨脹，表面積增大，但表面溫度并不高，看

4、上去呈紅色，這時恒星便演化為紅巨星. 當(dāng)恒星核能耗盡時，就進(jìn)入末期.恒星的末期形態(tài)主要有三種：__________，__________或__________. 高手筆記 宏觀世界和微觀世界之間存在著巨大的差異.從空間范圍來講，宏觀世界已擴(kuò)展到現(xiàn)代天文學(xué)觀測所能探及的約1027 m之遠(yuǎn)的宇宙深處；微觀世界則已深入到約10-19 m之微的夸克和輕子.從時間范圍來講，宏觀世界的“壽命”不少于150億年；微觀世界中的粒子壽命有的長達(dá)10億年，而有的卻短到僅10-23s.這兩個在空間上和時間上有“天壤之別”的世界之間，卻存在著千絲萬縷的聯(lián)系. 要真正理解我們的宇宙，就必須從研究極微小的粒子開始

5、，看看那里都發(fā)生了些什么情況，然后再來遙望整個宇宙，因為宏觀世界的許多基本問題往往可在對微觀世界的研究中得到解決.其實，任何關(guān)于其中一個世界的新知識，都可以促進(jìn)人們對另一個世界的了解. 名師解惑 認(rèn)識強子、輕子和媒介子 剖析：強子是參與強相互作用的粒子，質(zhì)子是最早發(fā)現(xiàn)的強子.強子又分為介子和重子兩類. 輕子是不參與強相互作用的粒子，最早發(fā)現(xiàn)的輕子是電子.現(xiàn)代實驗還沒有發(fā)現(xiàn)輕子的內(nèi)部結(jié)構(gòu). 媒介子是傳遞各種相互作用的粒子，如光子、中間玻色子、膠子.光子傳遞電磁相互作用，中間玻色子傳遞弱相互作用，膠子傳遞強相互作用. 講練互動 【例題】 下列說法中正確的是( ) A.夸克模型

6、說明電子電荷量是最小的電荷單元 B.目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了自由態(tài)的夸克 C.目前發(fā)現(xiàn)的夸克有6種 D.每種夸克都有對應(yīng)的反夸克 解析：夸克模型指出目前發(fā)現(xiàn)了6種夸克，每種夸克都有對應(yīng)的反夸克，所以C、D正確.夸克所帶電荷量小于電子電荷量，但還沒有發(fā)現(xiàn)自由態(tài)的夸克，這就是夸克的禁閉，所以A、B錯. 答案：CD 綠色通道 許多實驗表明，強子是有內(nèi)部結(jié)構(gòu)的，夸克模型是1946年提出的，歷經(jīng)幾十年的發(fā)展，已經(jīng)被多數(shù)物理學(xué)家接受. 變式訓(xùn)練 已知π+介子、π-介子都是由一個夸克(夸克u或夸克d)和一個反夸克(反夸克u或反夸克d)組成的，它們帶的電荷量如下表所示，表中e為元電荷. π+

7、π- u d u d 帶電荷量 +e -e +e -e -e +e 下列說法正確的是( ) A.π+由u和組成 B.π+由d和組成 C.π-由u和組成 D.π-由d和組成 解析：由題意知，π+介子帶一個單位的元電荷，呈正電性，又必須是由一個夸克和一個反夸克組成，則從表格中的數(shù)據(jù)可推斷，π+介子應(yīng)由夸克u和反夸克d組成；同理可推得π-介子應(yīng)由夸克d和反夸克u組成. 答案：AD 體驗探究 【問題】人們是怎樣把基本粒子和宇宙聯(lián)系在一起的？ 導(dǎo)思：宇宙間存在著四種相互作用，即引力相互作用、電磁相互作用、強相互作用、弱相互作用，而宇宙又是由物質(zhì)構(gòu)成，且四種相互作用力也應(yīng)有統(tǒng)一的理論來表示，不同的力只不過是一個普遍力的不同表現(xiàn)形式.人們已經(jīng)驗證電磁力和弱力的統(tǒng)一. 探究：在宇宙形成初期，宇宙發(fā)生了巨大變化.也就是在這一時期宇宙的演化與微小的基本粒子聯(lián)系在一起了.從宇宙處于夸克和反夸克主導(dǎo)的弱電期到強子與輕子期再到核聚變期……宇宙學(xué)的一些觀測數(shù)據(jù)及研究成果為高能物理學(xué)提供了依據(jù)，而天文學(xué)又希望通過高能物理學(xué)的理論和實驗來了解宇宙形成的證據(jù).這樣，基本粒子和宇宙就聯(lián)系在一起了.