5.5“基本”粒子 教案

.5“基本”粒子〖教材分析〗本节主要介绍粒子物理学发展过程中的一些基本知识，如人类发现的四类粒子和夸克模型，要求学生了解就好。在课堂教学中可以运用表格的形式集中展现粒子的种类。〖教学目标与核心素养〗物理观念∶从宏观到微观认识粒子的结构，形成的关于粒子、粒子与相互作用、夸克模型等的基本认识。科学思维∶能够分清粒子大小的数量级以及相互组成的关系，知道当前还有许多新粒子被不断发现。科学探究：通过研究宇宙射线和强子对撞机，是发现新粒子的两种方法。科学态度与责任∶研究微观粒子认识自然的方式之一，粒子是不断发展的，具有相对持久性和普适性。我们要把粒子思想应用与实际生活中。〖教学重难点〗教学重点：发现新粒子，粒子的分类。教学难点：发现新粒子，粒子的分类。〖教学准备〗多媒体课件等。〖教学过程〗一、新课引入图中显示的是质子对质子碰撞后粒子的轨迹。20世纪，人们通过对粒子碰撞和宇宙线的观测，发现了很多新粒子。这些新发现的粒子分为哪几类?彼此间有什么关系?二、新课教学1.基本粒子直到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、质子和中子，并且知道了原子核和电子组成了原子，质子和中子组成了原子核。于是许多人认为光子、电子、质子和中子是组成物质的不可再分的最基本的粒子，并把它们叫作"基本粒子"。2.粒子所以，从20世纪后半期起，就将"基本"二字去掉，统称为粒子。（一）发现新粒子发现新粒子的方法：①研究宇宙线②利用加速器下表呈现的是自20世纪30年代至今物理学家通过实验发现的一部分新粒子。年份发现的粒子年份发现的粒子1931——1940正电子、u子1971——1980τ子、胶子、J/Ψ介子1941——1950K介子、π介子1981——1990W和Z玻色子1951——1960反质子、电子中微子1991——2000τ子中微子1961——1970u子中微子2000年至今希格斯玻色子超子：质量比质子的质量大很多的粒子。反粒子：它们的质量、寿命、自旋等物理性质与过去已经发现的粒子相同，而电荷等其他性质相反。例如，电子的反粒子是正电子，它的电荷量与电子相同，但带的是正电荷。质子的反粒子是反质子，它的电荷量与质子相同，但带的是负电荷。（二）粒子的分类现在已经发现的粒子达400多种。它们大体可被分为强子、轻子、规范玻色子和希格斯玻色子几种类别。特点粒子强子参与强相互作用的粒子质子和中子轻子不参与强相互作用电子、电子中微子、u子、u子中微子、τ子、τ子中微子规范玻色子传递各种相互作用的粒子光子、中间玻色子、胶子希格玻色子希格斯场的量子激发拓展学习：夸克与粒子物理标注模型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。科学家们直到今天还从未捕提到自由的夸克。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"。课堂练习例1：下列说法正确的是原子是组成物质的不可再分的最小粒子原子是最大的粒子原子由原子核和核外电子构成，质子和中子构成了原子核质子、中子本身也是复合粒子，它们也有着自己复杂的结构解析：物质由分子组成，分子由更小的原子组成；原子核由带正电的质子与不带电在中子组成；原子由位于原子中心的原子核与核外电子组成；质子与中子由夸克组成，质子与中子可以再分。物质由分子组成，分子由更小的原子组成，原子由处于原子中心的带正电的原子核与核外高速旋转的电子组成，故AB不符合题意，C正确；质子与中子由夸克组成，质子与中子可以再分，故D符合题意。故选CD。例2：关于放射性元素的半衰期，下列说法中正确的是（）半衰期是原子核全部衰变所需时间的一半半衰期是原子核有半数发生衰变所需的时间半衰期是原子量减少一半所需的时间半衰期是元素质量减少一半所需的时间解析：原子核的衰变有一定的速率，每隔一定的时间（即半衰期），原子核就衰变掉总数的一半，这个时间即为半衰期，不是指原子量或元素质量减少—半的时间。半衰期的大小由原子核内部因素决定，与所处的物理环境与化学状态无关。故选B。例3：下列应用中，属于将放射性同位素作为示踪原子的是（）γ射线探伤仪利用含有放射性碘131的油检测地下输油管道的漏油情况利用钴6治疗肿瘤等疾病把含有放射性元素的肥料施给农作物，用以检测确定农作物吸收养分的规律解析：A.γ射线探伤仪是利用γ射线的穿透性，故A错误。B.利用含有放射性碘131的油，检测地下输油管的漏油情况是将放射性碘131的油作为示踪原子使用，故B正确。C.利用钴60治疗肿瘤等疾病是利用它的射线，故C错误。D.把含有放射性元素的肥料施给农作物，用检测放射性的办法确定放射性元素在农作物内转移和分布情况，找出合理施肥的规律是示踪原子使用，故D正确。故选BD。例4：氦原子核由两个质子与两个中子组成，两个质子之间存在着万有引力、库仓力和核力，则这三种力从大到小的排列顺序是（）核力、万有引力、库仑力万有引力、库仑力、核力库仑力、核力、万有引力核力、库仑力、万有引力解析：氢原子核里有两个质子与两个中子组成，由于存在质量所以它们间存在万有引力、质子带正电，因此质子间存在库仑斥力和质子与中子统称核子，所以它们间存在核力，但这些力有大小之分。核力是强力，它能将核子束缚在原子核内.万有引力最弱，研究核子间相互作用时万有引力可以忽略。故选D。例5：重核的裂变和轻核的聚变是人类利用原子能的两种主要方法，以下关于它们的说法中正确的是（）裂变、聚变过程都有质量亏损裂变过程有质量亏损，聚变过程质量有所增加裂变过程质量有所增加，聚变过程质量有所亏损裂变、聚变过程质量都有所增加解析：重核的裂变和轻核的聚变都会放出核能，根据爱因斯坦的质能方程E=mc²，一定有质量亏损，故A正确，BCD错误。〖板书设计〗5.5“基本”粒子发现新粒子研究宇宙线发现新的粒子利用加速器发现新的粒子反粒子：电荷等其他性质相反是粒子二、粒子的分类它们大体可被分为强子、轻子、规范玻色子和希格斯玻色子几种类别。〖教学反思〗本节内容有很多知识相对抽象，课堂教学以