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(shí)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(qiáng)子：參與強(qiáng)相互作用的粒子，它又分為__________兩類，最早發(fā)現(xiàn)的強(qiáng)子是__________. (2)輕子：是不參與強(qiáng)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(qiáng)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(shí)，恒星不再收縮，進(jìn)入相對(duì)穩(wěn)定階段. 當(dāng)核能源供應(yīng)不足時(shí)，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(qiáng)，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(shí)恒星便演化為紅巨星. 當(dāng)恒星核能耗盡時(shí)，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(cè)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(shí)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(zhǎng)達(dá)10億年，而有的卻短到僅10-23s.這兩個(gè)在空間上和時(shí)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(gè)宇宙，因?yàn)楹暧^世界的許多基本問題往往可在對(duì)微觀世界的研究中得到解決.其實(shí)，任何關(guān)于其中一個(gè)世界的新知識(shí)，都可以促進(jìn)人們對(duì)另一個(gè)世界的了解. 名師解惑 認(rèn)識(shí)強(qiáng)子、輕子和媒介子 剖析：強(qiáng)子是參與強(qiáng)相互作用的粒子，質(zhì)子是最早發(fā)現(xiàn)的強(qiáng)子.強(qiáng)子又分為介子和重子兩類. 輕子是不參與強(qiáng)相互作用的粒子，最早發(fā)現(xiàn)的輕子是電子.現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)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(qiáng)相互作用. 講練互動(dòng) 【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(duì)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(duì)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(cuò). 答案：CD 綠色通道 許多實(shí)驗(yàn)表明，強(qiáng)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(gè)夸克(夸克u或夸克d)和一個(gè)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(gè)單位的元電荷，呈正電性，又必須是由一個(gè)夸克和一個(gè)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(yàn)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(qiáng)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(gè)普遍力的不同表現(xiàn)形式.人們已經(jīng)驗(yàn)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(shí)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(qiáng)子與輕子期再到核聚變期……宇宙學(xué)的一些觀測(cè)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(shí)驗(yàn)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.