1、优质文档优质文档粒子和宇宙三维教学目标1、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。2、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。3、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。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
2、、放像、课件（基于网络环境）播放等。教学过程：第八节 粒子和宇宙（一）引入新课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 1：现在我们所知的构成物体的最小微粒是什么？（构成物体的最小微粒为“原子”，不可再分）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 2：现在我们认为原子是什么结构模型，由什么组成？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。（二）进行
3、新课1、“基本”粒子 “不” 基本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。看教材（103 页“发现新粒子”）优质文档优质文档思考：（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？提示：（1）1932 年发现正电子；1937
4、 年发现 子；1947 年发现 K 介子与 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。说明：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。举例：强子：质子、中子轻子：电子、电子中微子媒介子：光子、胶子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，让学生形成直观的认识，知道三类粒子的主要作用。3、夸克模型问提：上述粒子是不是最小单位
5、，有没有内部结构呢？看教材（第 104 页“夸克模型”）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？提示：（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 或 倍321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。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
6、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。而另一方面也说明科学正由于一个一个的突破才使得科学得到进一步的发展。例 1：已知 +介子、 -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 或反夸克 ）组ud优质文档优质文档成的，它们的带电荷量如下表所示，表中 e 为元电荷。 + - u d带电量+e -ee321e3下列说法正确的是（ ）（2005 全国）A +由 u 和 组成 B +由 和 d 组成duC -由 u 和 组成 D -由 和 d 组成解析：根据各种粒子带电情况， 的带应为 u 和 d（“+”或“-”）所以选“AD”
7、归纳：基本粒子不基本（列出框架图）点评：逐步突现物质世界的微观与宏观的和谐统一。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发展过程。（1）宇宙演化过程和恒星演化过程宇宙大爆炸后，“粒子家族”（宇宙形成之初）：10 -44秒后，温度 1032K，产生夸克、轻子、胶子等粒子媒介子 轻子（6 种）强子参与强作用光子（传递电磁相互作用）胶子（传递强相互作用）电子电子中微子 子和 子中微子子和 子中微子质子中子介子
8、超子上夸克下夸克奇夸克粲夸克底夸克顶夸克夸克 优质文档优质文档10-6秒后温度 1013K，夸克构成了质子和中子等（强子时代）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）温度 109K 时进入核合成时代温度降到 3000K 时，电子与质子复合成氢原子冷却，出现了宇宙尘埃 密集尘埃星云团 开始发光一颗恒星诞生。 万 有 引 力 作 用 温 度 升 高恒星收缩升温热核反应成氦氢大部分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5、课堂练习（可选为例题）练习 1：目前普遍认为，质子和中子
9、都由被称为 夸克和 d 夸克的两类夸克组成， 夸克带电量为2e/3，d 夸克带电量为-e/3，e 为元电荷，则下列论断可能的是（ B ）A质子由 1 个 夸克和 1 个 d 夸克组成，中子由 1 个 夸克和 2 个 d 夸克组成B质子由 2 个 夸克和 1 个 d 夸克组成，中子由 1 个 夸克和 2 个 d 夸克组成C质子由 1 个 夸克和 2 个 d 夸克组成，中子由 2 个 夸克和 1 个 d 夸克组成D质子由 2 个 夸克和 1 个 d 夸克组成，中子由 1 个 夸克和 1 个 d 夸克组成练习 2： 介子衰变方程为： -+ o其中 介子和 -介子带负的基元电荷， o介子不带电，如KK图所示，一个 介子沿垂直于磁场的方向射入匀强磁场中，其轨迹为圆弧 Ap，衰变后产生的 -介子的轨迹为圆弧 pB,两轨迹在 p 点相切，它们半径 Rk-与 R- 之比为 2：1（ o介子的轨迹未画出）由此可知 -的动量大小与 o的动量大小之比为（ C）A1：1 B1：2 C1：3 D1：6
