第8课 粒子和宇宙（备课堂）-【上好课】2020-2021学年高二物理同步备课系列（人教版选修3-5）

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第8课 粒子和宇宙
备课堂
教学目标：
（一）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
（二）过程与方法
1．感知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．让学生真正感受到自然的和谐统一并深知创建和谐社会的必要性。
2．培养学生的科学探索精神。
重点：了解构成物质的粒子和宇宙演化过程
难点：各种微观粒子模型的理解
教学方法：
教师启发、引导，学生自学、讨论、交流，多媒体展示。
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。
讲法速递
（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基
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基本粒子。
问题：现在我们所知的构成物体的最小微粒是什么？
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？
学生回忆并回答：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。
板书：第 8节 粒子和宇宙
（二）进行新课：
1．“基本”粒子 “不” 基本
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
教师：20 世纪 3 0 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（“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。
学生回答：
（1）1932 年发现正电子；1937 年发现 μ子；1947 年发现 K介子与 π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。
（4）按粒子与各种相互作用的关系，可分为三大类：强子、轻子和媒介子。
教师（讲授评析）：
强子：是参与强相互作用的粒子 。 （强子又分为介子和重子）
轻子：轻子是不参与强相互作用的粒子。
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…
3．夸克模型
问：上述粒子是不是最小单位，有没有内部结构呢？
请学生看教材（“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？
学生回答：
（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
+2
3
或
−1
3
倍
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克，是物理学发展面临的一个重大课
题。
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。而另一方面也说明正由于一个一个的突破才使得科学得到进一步
的发展。
例：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
量
+e[来
源:Z#xx#k.Com]
-e
−1
3
e
−2
3
e
+1
3
e
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
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