19.8粒子和宇宙正式版

1、普通高中 课程标准 实验教科书物理选修 3 5 人教版 第十九章 原子核新课标要求1内容标准1知道原子核的组成。知道放射性和原子核的衰变。会用半衰期描述衰变速度，知道 半衰期的统计意义。2了解放射性同位素的应用。知道射线的危害和防护。例 1 了解放射性在医学和农业中的应用。例 2 调查房屋装修材料和首饰材料中具有的放射性，了解相关的国家标准。3知道核力的性质。能简单解释轻核与重核内中子数、质子数具有不同比例的原因。 会根据质量数守恒和电荷守恒写出核反响方程。4认识原子核的结合能。知道裂变反响和聚变反响。关注受控聚变反响研究的进展。5知道链式反响的发生条件。了解裂变反响堆的工作原理。了解常用裂变

2、反响堆的类 型。知道核电站的工作模式。6通过核能的利用，思考科学技术与社会的关系。例 3 思考核能开发带来的社会问题。7初步了解恒星的演化。初步了解粒子物理学的根底知识。例 4 了解加速器在核物理、粒子物理研究中的作用。2活动建议：1通过查阅资料，了解常用的射线检测方法。2观看有关核能利用的录像片。3举办有关核能利用的科普讲座。新课程学习19.8 粒子和宇宙新课标要求一知识与技能1了解构成物质的“根本粒子及粒子物理的开展史2初步了解宇宙的演化过程及宇宙与粒子的和谐统一二过程与方法 1感知人类科学家探究宇宙奥秘的过程和方法 2能够突破传统思维 重新认识客观物质世界三情感、态度与价值观 1让学生真

3、正感受到自然的和谐统一并深知创立和谐社会的必要性。 2培养学生的科学探索精神。教学重点 了解构成物质的粒子和宇宙演化过程教学难点 各种微观粒子模型的理解教学方法 教师启发、引导，学生讨论、交流。教学用具：1 Internet 网络素材、报刊杂志、影视媒体等。2多媒体教学设备一套：可供实物投影、放像、课件基于网络环境播放等。课时安排1 课时教学过程一引入新课 教师：宇宙的起源一直是天文学中困难而又有启发性的问题。宇宙学中大爆炸 论的根本 观点是宇宙正在膨胀，要了解宇宙更早期的情况，我们必须研究组成物质的根本粒子。问题：现在我们所知的构成物体的最小微粒是什么？ 学生：构成物体的最小微粒为“原子 不

4、 可再分 。点评：从宇宙的起源角度去引起对物质构的粒子的了解，激发学生的兴趣，积极答复。 教师：其实直到 19 世纪末，人们都认为原子是组成物质不可分的最小微粒。 20 世纪初人 们发现 了电子，并认为原子并不是不可以再分，而且提出了原子结构模型的研究。问题：现在我们认为原子是什么结构模型，由什么组成？ 学生回忆并答复：现在我们认为原子 是核式结构，说明原子可再分，原子核由质子与中 子构成。点评：引起学生回忆旧知识并稳固知识。二进行新课1“根本粒子 “不 根本教师： 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

5、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开展“它们还是不是真正意义上的“根本粒子呢？ 学生思考并惊奇。点评：因为学生所能了解的最小粒子只有这些，所以这节课引起了学生的兴趣。可以不按教材顺序介绍，接着介绍新粒子的发现2发现新粒子教师： 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。请学生看教材 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？在老师的引导下学生带着问题阅读教材。学生答复：1 1932年发现正电子；1937年发现

6、卩子；1947年发现K介子与 n介子2 实验中发现了许多反粒子，现在发现的粒子多达400多种。3 许多粒子都存在着质量与它相同而电荷及其他一些物理性质相反的粒子，叫做反粒子可分为三大类：强子、轻子和媒介子。 教师讲授评析：强子又分为介子和重子轻子：轻子是不参与强相互作4按粒子与各种相互作用的关系， 强子：是参与强相互作用的粒子。 用的粒子。媒介子：传递各种相互作用的粒子。学生举例：强子：质子、中子？轻子：电子、电子中微子媒介子：光子、胶子？观的认点评：激发学生了解相关知识，更进一步了解这个世界。比较三类粒子，让学生形成直识，知道三类粒子的主要作用3 .夸克模型 问：上述粒子是不是最小单位，有没

7、有内部结构呢？请学生看教材第 104页“夸克模型 学生：在老师的引导下学生带着问题阅读教材。教师：1964年提出夸克模型， 认为强子由更根本的成分组成，这种成分叫做夸克 quark 。夸克模型经过几十年的开展，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？学生答复：1上夸克、下夸克、奇异夸克、粲夸克、底夸克、顶夸克。212 夸克带电荷为元电荷的或 倍33点评：提示学生现代科学不仅发现6种夸克而且发现了反夸克存在的证据。使学生知道知识的学习和科学的探究是无止境的。教师提示：科学家们还未捕捉到自由的夸克。夸克不能以自由的状态单个出现，这种性质称为夸克的“禁闭。能否解放被禁闭的夸

8、克，是物理学开展面临的一个重大课题。夸克模型的提出是物理学开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。而另一方面也说明科学正由于一个一个的突破才使得科学得到进一步的开展。例：n+介子、n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。+ n冗udud带电量+e-e2e31 e32e31e3列说法正确的选项是2005全国a . n由u和d组成b . n由u和d组成C . n由u和d组成D. n由u和d组成解析：根据各种粒子带电情况，n的带应为u和d “ + 或“-所以选“ AD归纳：根本粒子不根本列

9、出框架图点评：逐步突现物质世界的微观与宏观的和谐统一。光子传递电磁相互作用媒介子胶子传递强相互作用电子粒轻子电子中微子 子6种卩子和子中微子子和子中微子强子 参与强作 用质子 中子 介子 超子夸克上夸 克下夸 克奇夸粲夸克底夸克顶夸克4 .宇宙的演化、恒星的演化前面我们提到要了解宇宙起源需了解物质的组成的粒子，这是因为在物理学中研究微观世界的粒子物理、量子理论，与研究宇宙的理论竟然相互沟通、 相互支撑。阅读教材第 105 页“宇 宙演化 并要求学生初步了解宇宙演化的开展过程。 点评：培养学生自学的习惯。学生简 单了解宇宙演化和恒星演化过程。 教师：讲授“宇宙 演化过程 和恒星演化过程： 宇宙大

10、爆炸后， “粒子家族 宇宙形成之初 ：10-44秒后，温度10 32K，产生夸克、轻子、胶子等-10-6秒后温度1013K，夸克构成了质子和中子等强子时代-温度09K时进入温度为 1011K 时，少量夸克，光子、大量中微子和电子存在轻子时代-核合成时代-温度降到 3000K 时，电子与质子复合成氢原子- 密集尘埃-冷却，出现了宇宙尘埃万有引力作用星云团 温度升高开始发光- 一颗恒星诞生。恒星收缩升温-热核反响成氦-氢大局部聚变为氦-收缩-氦聚合成碳- ? 类似直到产生铁元素。恒星最后的归宿：恒星质量小于太阳 1.4 倍-白矮星恒星质量是太阳 1.42 倍-中子性 恒星质量更大时 无法抵抗 -黑

11、洞教师：引导学生阅 读课外材料“科学足迹 ，课本第 106 页“华人科学家在粒子物理领域 的杰出奉献 ,了解科学 开展史。学生：了解华人对物理科学的奉献，增强学生的爱国主义热情和热爱科学的高尚的道德情操。点评：激发学生的求知欲，让学生有一种探索科学奥秘的愿望。5课堂练习可选为例题练习1、目前普遍认为，质子和中子都由被称为夸克和d夸克的两类夸克组成，卩夸克夸克和2个卩夸克和2个夸克和1个卩夸克和1个带电量为 2e/3， d 夸克带电量为 -e/3， e 为元电荷，那么以下论断可能的是 d夸克组成质子由d夸克组成质子由d夸克组成质子由d夸克组成质子由答案： B卩夸克和夸克和卩夸克和夸克和1个1个2

12、个1个d 夸克组成，中子由d 夸克组成，中子由d 夸克组成，中子由d 夸克组成，中子由练习2、K介子衰变方程为：K fn- + no其中K介子和n-介 子带负的基元电荷，n介子不带电，如下列图， 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A p，衰变后产生的 n-介子的轨迹为圆弧pB,两轨迹在p点相切，它们半径 Rk-与R n-之比为2 : 1 n介子的轨迹 未画出由此可知 冗的动量大小与 no的动量大小之比为A. 1 : 1B. 1 : 2C. 1 : 3D. 1 : 6答案：C三课堂小结1 .知道组成物质的粒子的开展史2 .了解粒子的种类及特点。3 .知道宇宙演化和恒星的演化过程4 .理解物质世界粒子与宇宙的和谐统一。学生：整理课堂笔记，进一步回忆稳固所学知识。点评：要求学生梳理知识，进行课堂小结。四作业： 1查找有关华人科学家在粒子物理领域的更多成果和事迹与其他同学交流。2 “问题与练习中的 12题。教学体会 粒子和宇宙是近现代物理