新教材2025版高中物理第五章原子核5.“基本”粒子學(xué)生用書(shū)新人教版選擇性必修第三冊(cè)

5.“基本”粒子素養(yǎng)目標(biāo)1.知道電子、中子，質(zhì)子并不是組成物質(zhì)的最基本的粒子．(物理觀(guān)念)2．知道粒子的分類(lèi)及其作用，了解夸克模型．(物理觀(guān)念)3．知道夸克是組成強(qiáng)子的成分．(物理觀(guān)念)自主落實(shí)·必備學(xué)問(wèn)全過(guò)關(guān)一、發(fā)覺(jué)新粒子1．直到19世紀(jì)末，人們都認(rèn)為_(kāi)_______是組成物質(zhì)的不行再分的最小微粒．2．后來(lái)認(rèn)為_(kāi)_______、電子、________和中子是組成物質(zhì)的不行再分的最基本的粒子，把它們叫作“基本粒子”．從20世紀(jì)后半期起，將“基本”二字去掉，統(tǒng)稱(chēng)為粒子．3．1932年發(fā)覺(jué)了________，1937年發(fā)覺(jué)了________，1947年發(fā)覺(jué)了________和________．以及之后的超子等．二、粒子的分類(lèi)1．現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)覺(jué)的粒子達(dá)400多種．大體可被分為_(kāi)_______、________、規(guī)范玻色子和希格斯玻色子幾種類(lèi)別．2．強(qiáng)子是參加強(qiáng)相互作用的粒子．質(zhì)子和中子都是強(qiáng)子．3．輕子不參加強(qiáng)相互作用，最早發(fā)覺(jué)的輕子是________.4．1964年，美國(guó)科學(xué)家蓋爾曼等人提出了夸克模型，認(rèn)為強(qiáng)子由更基本的成分組成，這種成分叫作________．合作探究·實(shí)力素養(yǎng)全提升探究粒子的發(fā)覺(jué)和分類(lèi)核心歸納1.新粒子的發(fā)覺(jué)及特點(diǎn)新粒子正電子μ子K介子與π介子超子發(fā)覺(jué)時(shí)間1932年1937年1947年20世紀(jì)40年頭后基本特點(diǎn)質(zhì)量、壽命、自旋等性質(zhì)與相對(duì)應(yīng)的粒子相同而電荷等其他性質(zhì)相反比質(zhì)子的質(zhì)量小質(zhì)量介于電子與核子之間其質(zhì)量比質(zhì)子大2.粒子的分類(lèi)分類(lèi)參加的相互作用發(fā)覺(jué)的粒子備注強(qiáng)子參加強(qiáng)相互作用質(zhì)子、中子、介子、超子強(qiáng)子有內(nèi)部結(jié)構(gòu)，由夸克構(gòu)成輕子不參加強(qiáng)相互作用電子、電子中微子、μ子、μ子中微子、τ子、τ子中微子未發(fā)覺(jué)內(nèi)部結(jié)構(gòu)規(guī)范玻色子傳遞各種相互作用光子、中間玻色子、膠子光子、中間玻色子、膠子分別傳遞電磁、弱、強(qiáng)相互作用希格斯玻色子——希格斯玻色子是這幾種基本粒子中最終一個(gè)被發(fā)覺(jué)的3.夸克模型(1)夸克的提出：1964年美國(guó)物理學(xué)家蓋爾曼提出了強(qiáng)子的夸克模型，認(rèn)為強(qiáng)子是由夸克構(gòu)成的．(2)夸克的種類(lèi)：上夸克(u)、下夸克(d)、奇異夸克(s)、粲夸克(c)、底夸克(b)和頂夸克(t)．(3)夸克所帶電荷：夸克所帶的電荷分別為元電荷的－13或＋2(4)意義：電子電荷不再是電荷的最小單位，即存在分?jǐn)?shù)電荷．應(yīng)用體驗(yàn)例關(guān)于粒子，下列說(shuō)法正確的是()A．電子、質(zhì)子和中子是組成物質(zhì)的不行再分的最基本的粒子B．強(qiáng)子都是帶電的粒子C．夸克模型是探究三大類(lèi)粒子結(jié)構(gòu)的理論D．夸克模型說(shuō)明電子電荷不再是電荷的最小單位[試解]針對(duì)訓(xùn)練(多選)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，它們的帶電荷量如下表所示，表中e為元電荷．π＋π－udud帶電荷量＋e－e＋23－13－23＋13下列說(shuō)法正確的是()A．π＋由u和d組成B．π＋由u和d組成C．π－由u和d組成D．π－由u和d組成學(xué)以致用·隨堂檢測(cè)全達(dá)標(biāo)1.依據(jù)宇宙大爆炸的理論，在宇宙形成之初是“粒子家族”盡顯風(fēng)采的時(shí)期，那么在大爆炸之后最早產(chǎn)生的粒子是()A．夸克、輕子、膠子等粒子B．質(zhì)子和中子等強(qiáng)子C．光子、中微子和電子等輕子D．氫核、氘核、氦核等輕核2．(多選)下列說(shuō)法正確的是()A．強(qiáng)子是參加強(qiáng)相互作用的粒子B．輕子是不參加強(qiáng)相互作用的粒子C．目前發(fā)覺(jué)的輕子只有8種D．夸克有6種，它們帶的電荷量分別為元電荷的＋23或－3．目前普遍認(rèn)為，質(zhì)子和中子都是由被稱(chēng)為u夸克和d夸克的兩類(lèi)夸克組成的．u夸克帶的電荷量為＋23e，d夸克帶的電荷量為－1A．質(zhì)子由1個(gè)u夸克和2個(gè)d夸克組成，中子由1個(gè)u夸克和2個(gè)d夸克組成B．質(zhì)子由2個(gè)u夸克和1個(gè)d夸克組成，中子由1個(gè)u夸克和2個(gè)d夸克組成C．質(zhì)子由1個(gè)u夸克和2個(gè)d夸克組成，中子由2個(gè)u夸克和1個(gè)d夸克組成D．質(zhì)子由2個(gè)u夸克和1個(gè)d夸克組成，中子由2個(gè)u夸克和1個(gè)d夸克組成4．K－介子的衰變方程為：K－→π－＋π0，其中K－介子和π－介子帶負(fù)電，π0介子不帶電．如圖所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向垂直于紙面對(duì)外，一個(gè)K－介子沿垂直于磁場(chǎng)的方向射入，其軌跡為圖中的虛線(xiàn)圓弧，若K－介子在磁場(chǎng)中發(fā)生衰變，則衰變產(chǎn)生的π－介子和π0介子的運(yùn)動(dòng)軌跡可能是()5.[2024·北京卷]正電子是電子的反粒子，與電子質(zhì)量相同、帶等量正電荷．在云室中有垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，從P點(diǎn)發(fā)出兩個(gè)電子和一個(gè)正電子，三個(gè)粒子運(yùn)動(dòng)軌跡如圖中1、2、3所示．下列說(shuō)法正確的是()A．磁場(chǎng)方向垂直于紙面對(duì)里B．軌跡1對(duì)應(yīng)的粒子運(yùn)動(dòng)速度越來(lái)越大C．軌跡2對(duì)應(yīng)的粒子初速度比軌跡3的大D．軌跡3對(duì)應(yīng)的粒子是正電子5．“基本”粒子自主落實(shí)·必備學(xué)問(wèn)全過(guò)關(guān)一、1．原子2．光子質(zhì)子3．正電子μ子K介子π介子二、1．強(qiáng)子輕子3．電子4．夸克合作探究·實(shí)力素養(yǎng)全提升探究應(yīng)用體驗(yàn)[例]解析：A、B錯(cuò)：質(zhì)子、中子是由不同夸克組成的，它們不是最基本的粒子；不同夸克構(gòu)成的強(qiáng)子，有的帶電，有的不帶電．C錯(cuò)，D對(duì)：夸克模型是探討強(qiáng)子結(jié)構(gòu)的理論，不同夸克帶電不同，有±23e和±13答案：D針對(duì)訓(xùn)練解析：依據(jù)各種粒子帶電狀況，π＋的帶電荷量為＋e，故由u和d組成；π－的帶電荷量為－e，故由u和d組成．答案：AD學(xué)以致用·隨堂檢測(cè)全達(dá)標(biāo)1．解析：宇宙形成之初產(chǎn)生了夸克、輕子、膠子等粒子，之后又經(jīng)驗(yàn)了質(zhì)子和中子等強(qiáng)子時(shí)代，再之后是自由的光子、中微子、電子等輕子大量存在的輕子時(shí)代，再之后是中子和質(zhì)子結(jié)合成氘核，并形成氦核的核時(shí)代，之后電子和質(zhì)子復(fù)合成中性的氫原子，最終形成恒星和星系，因此A正確，B、C、D錯(cuò)誤．答案：A2．解析：粒子可分為強(qiáng)子、輕子、規(guī)范玻色子和希格斯玻色子幾種類(lèi)別，強(qiáng)子就是全部參加強(qiáng)相互作用的粒子的總稱(chēng)，A正確；輕子就是不參加強(qiáng)相互作用的粒子的總稱(chēng)，B正確；目前發(fā)覺(jué)的輕子只有6種，分別是電子、電子中微子、μ子、μ子中微子、τ子和τ子中微子，C錯(cuò)誤；夸克有6種，它們帶的電荷分別為元電荷的＋23或－1答案：ABD3．解析：質(zhì)子11H帶的電荷量為2×23e＋(－13e)＝e，中子01n帶的電荷量為答案：B4．解析：π－介子與K－介子均帶負(fù)電，若二者運(yùn)動(dòng)方向相同，可知受洛倫茲力的方向相同，圓弧的彎曲方向相同，由動(dòng)量守恒定律可知，π－介子的動(dòng)量小于K－介子的動(dòng)量，由r＝mvqB可知，π－介子的軌跡半徑較??；π0介子不帶電，則沿直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤；若π0介子反向運(yùn)動(dòng)，由動(dòng)量守恒定律可知，π－介子的動(dòng)量大于K－介子的動(dòng)量，由r＝mvqB可知，π－介子的軌跡半徑較大；由于π－介子與K－介子均帶負(fù)電，受洛倫茲力的方向相同，圓弧的彎曲方向相同，選答案：C5．解析：依據(jù)題圖可知，1和3粒子繞轉(zhuǎn)動(dòng)方向一樣，則1和3粒子為電子