8　粒子和宇宙教学设计内容推荐

凌海一高中

高二物理

19.8

粒子和宇宙

知识与技能

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

知识预览

1．“基本”粒子

“不”

基本

1897年汤姆生发现电子，1911年卢瑟福提出原子的核式结构。继而我们发现了光子，并认为“光子、电子、质子、中子”是组成物质的不可再分的粒子，所以把它们叫“基本粒子”。那么随着科学技术的发展“它们”还是不是真正意义上的“基本”粒子呢？

2．发现新粒子

20世纪30年代以来，人们对宇宙线的研究中发现了一些新的粒子。

看教材（103页“发现新粒子”）

思考下面的问题：

（1）从宇宙线中发现了哪些粒子？这些粒子有什么特点？

（2）通过科学核物理实验又发现了哪些粒子？

（3）什么是反粒子？

（4）现在可以将粒子分为哪几类？

3．夸克模型

1964年提出夸克模型，认为强子由更基本的成分组成，这种成分叫做夸克（quark）。夸克模型经过几十年的发展，已被多数物理学家接受。

那么，现代科学认为夸克有哪几种？有什么特征？

（1）上夸克、下夸克、奇异夸克、粲夸克、底夸克、顶夸克。

（2）夸克带电荷为元电荷的23或13倍

例1：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u或反夸克d）组成的，它们的带电荷量如下表所示，表中e为元电荷。

π+ π-

u d u

d

带电+e来-e 23e12量

3e3e1源:Z#xx#k.Com]

3e

例题1、下列说法正确的是（

）

A．π+由u和d组成

B．π+由u和d组成

C．π-由u和d组成

D．π-由u和d组成

4．宇宙的演化、恒星的演化

阅读教材并初步了解宇宙演化的发展过程。

例题2、目前普遍认为，质子和中子都由被称为μ夸克和d夸克的两类夸克组成，μ夸克带电量为2e/3，d夸克带电量为-e/3，e为元电荷，则下列论断可能的是（

）

A．质子由1个μ夸克和1个d夸克组成，中子由1个μ夸克和2个d夸克组成

B．质子由2个μ夸克和1个d夸克组成，中子由1个μ夸克和2个d夸克组成

C．质子由1个μ夸克和2个d夸克组成，中子由2个μ夸克和1个d夸克组成

D．质子由2个μ夸克和1个d夸克组成，中子由1个μ夸克和1个d夸克组成

例题3、K介子衰变方程为：K→π-+πo其中K介子和π-介子带负的基元电荷，πo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，它们半径Rk-与Rπ-之比为2：1（πo介子的轨迹未画出）由此可知π-的动量大小与πo的动量大小之比为（

）

A．1：1

B．1：2

C．1：3

D．1：6

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凌海一高中

高二物理

课后巩固

1．19世纪末，人们认为光子、_____________、_____________和_____________是组成物质的不可再分的最基本的粒子，20世纪后半期，科学家发现组成原子核的___________和___________等也有着自己的复杂结构，于是基本粒子不再“基本”。

2．在实验中发现，对应着许多粒子都存在着质量与之___________，电荷电性与之___________的粒子叫反粒子。如电子的反粒子是___________。

3．物理学中将粒子分为_____________、_____________和_____________三类。

4．科学家认为强子由更小的成分组成，这种成分叫_____________，它的电荷量为元电荷的_____________。这一理论说明了元电荷不再是电荷量的最小值。

5．目前普遍认为宇宙起源于___________________。[来源学科网]

6．原子核的组成目前普遍认为：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，u夸克带电荷量为23e，d夸克带电荷量为－13e，e为元电荷，则

(

)

A．质子由1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

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1个u夸克和1个d夸克组成[来源学+科+网Z+X+X+K]

7．下列关于太阳系的说法正确的是

(

)

A．太阳是宇宙的中心

B．太阳系中只存在太阳和它的八大行星

C．大阳系是由太阳和若干行星以及它们的卫星和慧星组成

D．以上说法均不正确

8．现在科学家正在设法寻找“反物质”。所谓“反物质”是由“反粒子”组成的，则反α粒子的符号是

(

)

A．42He

B．42He

C．42He

D．42He 9．“轨道电子俘获”也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，其内部一个质子变为中子，从而变成一个新核（称为子核），并放出一个中微子的过程。中微子的质量很小，不带电，很难被探测到，人们最早就是通过子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。下列关于该过程的说法正确的是

(

)

A．母核的质量数等于子核的质量数

B．母核的电荷数大于子核的电荷数

C．子核的动量大小等于中微子的动量大小

D．子核的动能大于中微子的动能

10．中子星是完全由中子组成的星体，具有极大的密度。通过观察已知某中子星的自转角速度为60π rad/s，该中子星并没有因为自转而解体，根据这些推导出中子星的密度表达式，并计算其值为多少。

11．1997年8月26日在日本举行的国际学术大会上，德国Max Plank学会的一个研究组宣布了他们的研究结果：银河系的中心可能存在一个大“黑洞”。“黑洞”是某些天体的最后演变结果。（引力常量G=6.67×10－11N·m2/kg2）

（1）根据长期观测发现，距离某“黑洞”6×1012m的另一个星体（设其质量为m）正以2×106m/s的速度绕“黑洞”旋转，求该“黑洞”的质量M（结果要求1位有效数字）；

（2）根据天体物理学知识，物体从某天体上的逃逸速度公式为v2GM，其中G为引R力常量，M为天体质量，R为天体半径，且已知逃逸速度大于真空中光速的天体叫“黑洞”，真空中光速c=3×108m/s，请估算（1）中“黑洞”可能的最大半径。（结果保留1位有效数字）

[来源学科网]

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