8　粒子和宇宙优秀教案板书设计

第 8 节：粒子和宇宙

教学设计

一． 教学目标

1、了解构成物质的“基本粒子”及粒子物理的发展史；

2、初步了解宇宙的演化过程及宇宙与粒子的和谐统一。

二 . 设计思路

预读教材，了解知识，感知人类（科学家）探究宇宙奥秘的过程和方法；了解构成物质的粒子和宇宙演化过程。

通过探究讨论学习，能够突破传统思维理解各种微观粒子模型

三 . 新课导入

1．“基本粒子”不基本

直到19世纪末，人们都认为原子是组成物质的不可再分的最小微粒，后来发现了电子、________和________，又认为它们是组成物质的基本粒子．现在已发现粒子有400余种，有些也具有复杂的________．

2．发现新粒子

(1)新粒子：20世纪30年代人们对________的研究发现一些新粒子，人们用高能加速器进行实验发现更多新粒子，1932年发现了________，1937年发现________，1947年发现________和π介子及以后的超子、反粒子等．

4．宇宙的演化

研究微观世界的粒子物理、量子理论，与研究________的理论是相互沟通，相互支撑的，从大爆炸开始的不同时间里，对应的温度不同，组成宇宙的物质不相同。

5．恒星的演化

当温度降到________时，中性原子组成的宇宙尘埃在万有引力作用下，尘埃收缩凝集，引力势能转化为内能，温度升高，开始发光形成了恒星，当恒星核能耗尽时，进入末期，恒星的末期形态主要有：白矮星、中子星或________ 四 . 新课讲授

一、“基本粒子”不基本

1.“基本粒子”不基本

(1)19世纪末，许多人认为光子、电子、质子和中子是组成物质的不可再分的最基本粒子．

(2)从20世纪起科学家陆续发现了400多种同种类的新粒子，它们不是由质子、中子、电子组成的．

(3)科学家进一步发现质子、中子、电子等本身也是复合粒子，且还有着复杂的结构．

(4)研究粒子的主要工具

粒子加速器和粒子探测器是研究粒子物理的主要工具．

2. 粒子的分类

（1）按自旋分类

（2）共振态粒子—

寿命极短（约10-23s）

3. 正粒子、反粒子

正、反粒子物理量的绝对值都相同，但某些物理量 ( 如电荷、磁矩等 ) 的符号相反。

4. 按相互作用分类

二、夸克模型

(1)夸克的提出

许多实验事实表明，强子是有内部结构的.1964年提出的夸克模型，认为强子由更基本的成分组成，这种成分叫做夸克。

(2)夸克的分类

夸克有6种，它们是上夸克、下夸克、奇异夸克、粲夸克、底夸克、顶夸克。每种夸克都有对应的反夸克。

(3)夸克模型的意义

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。

三、宇宙的演化

宇宙——从何而来？

•

大爆炸理论 (The Big Bang Theory) •

宇宙从一个“奇点”爆炸产生

•

大爆炸是在无限的宇宙各处同时产生

时间的零点

20世纪40年代，在大量天文学家观测的基础上，物理学家提出了宇宙演化的大爆炸假说．它的主要观点是，宇宙是由一个超高温、超高密度的“原始火球”发生大爆炸而开始的．然后经历了从热到冷的演化，在这个时期里，宇宙不断地膨胀(也称暴胀)，宇宙物质从密到稀．当温度下降到几千摄氏度时，宇宙间主要是气态物质．后来气体逐渐凝聚成气云，并且进一步收缩形成各种各样的恒星体系，成为我们今天看到的宇宙天体．

四、恒星的演化

密度很低的星际物质逐渐形成星云，大块的星云由于引力作用而收缩逐渐凝成原恒星．

原恒星继续收缩，温度不断升高，发生热核反应，当热核反应产生的斥力和引力作用达到平衡时，恒星不再收缩，进入相对稳定阶段．

当核能源供应不足时，恒星的稳定状态遭到破坏，引力作用又开始大于斥力，星体又开始收缩，温度升高，发光能力增强，光度增加，外部膨胀，表面积增大，但表面温度降低，看上去呈红色，这时恒星便演化为红巨星或新星．

当恒星核能耗尽时，就进入末期．恒星的末期形态主要有三种：白矮星、中子星或黑洞

五.课堂检测

例1．K－介子衰变的方程为K－→π－＋π0，其中K－介子和π－介子带负的基元电荷，π0介子不带电．一个K－介子沿垂直于磁场的方向射入匀强磁场中，其轨迹为右下图中圆弧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