高中物理：新人教版选修3-5 19.8粒子和宇宙（教案）.docx

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1、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应方程。（4）认识原子核的结合能。知道裂变反应和聚变反应。关注受控聚变反应研究的进 展。（5）知道链式反应的发生条件。了解裂变反应堆的工作原理。了解常用裂变反应堆的 类型。知道核电站的工作模式

2、。（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基础知识。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“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

3、.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、放像、课件（基于网络环境）播放等。课时安排1课时教学过程（-）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？学生：构成物体的最小微粒

4、为“原子”（不可再分）。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，积极回 答。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。点评：引起学生回忆旧知识并巩固知识。（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

5、物质的不可再分的粒子，所以把它们叫 “基本粒子”。则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？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儿类？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

6、正电子；1937年发现U子；1947年发现K介子与兀介子（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 直观的认识，知道三类粒子的主要作用。3 .夸克模型

7、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（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，认为强子由更基本的成分组成，这种成分叫做夸克 （quark）o夸克模型经过几十年的发展，已被多数物理学家接受。.贝I，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。21+ - -（2）夸克带电荷为元电荷的3或3倍点评：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

8、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：已知介子、冗-介子都是由一个夸克（夸克u或夸克d）和一个反夸克（反夸 克或反夸克力）组成的，它们的带电荷量如下表所示，表中e为元电荷。JI *ji 一udUd带电+e-e2+ e31e 32 e33下列说法正确的是（.） （2005全国）A.兀+由11和”组成B.冗+由和4组成C.叮一由u和组成D.兀由和d组成,解析：根据各种

9、粒子带电情况，兀的带应为u和d （ “ + ”或/ ）所以选“AD” 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。光子（传递电磁相互作4 .宇宙的演化、恒星磁帧d用）H-A- -7* /r 口 r.r-f -r- /4- m x前面我们提到要了解宇宙起源需理勿质的组成的粒子，这是因为在物理学中研究微 观世界的粒子物理、量建步海声咽辆健枪竟然相互沟通、相互支撑。阅读教材（第105黄维宙M叫懒熊科箫疹了解宇宙演化的发展过程。I，子和，子中微子点评：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“宇宙演个过程和恒第离化过程”：上夸克 宇宙大爆炸

10、后，“粒毛成之初）下夸克 参写雌作用介壬上夸克奇夸克10皿秒后，温度1032k,产生夸克4套二、胶子等昌菱子 10-6秒后温度I。以 夸克构成了质子冢中子等.（鹿耆盹代）温度为101小时，少量夸克，光子、大量中微子卜帽躯在（轻子时代）温度109K时进入核合成时代一温度降到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一星云团开始发光一一颗恒星诞生。恒星收缩升温一热核反应成氨一氢大部分聚变为氨f收缩f氨聚合成碳f（类似）直到产生铁元素。恒星最后的归宿：恒星质量小于太阳L4倍一白矮星恒星质量是太阳L42倍-中子性恒星质量更大时（无法抵抗）一黑洞教师：引导学生阅读课外材料“科学足迹

11、”，课本第106页“华人科学家在粒子物理 领域的杰出贡献了解科学发展史。学生：了解华人对物理科学的贡献，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u夸克和d夸克的两类夸克组成，u 夸克带电量为2e3, d夸克带电量为-e3, e为元电荷，则下列论断可能的是（）A.质子由1个夸克和1个d夸克组成，中子由1个U夸克和2个d夸克组成B.质子由2个11夸克和1个d夸克组成，中子由1个U夸克和2个d夸克组成C.质子由1个U夸克和2个d夸克组成，中子由2个口夸克和1个d夸

12、克组成D.质子由2个U夸克和1个d夸克组成，中子由1个P夸克和1个d夸克组成答案：B练习2、K介子衰变方程为：4一兀-+兀。其中/。介子和兀介 子带负的基元电荷，兀。介子不带电，如图所示，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 （兀。介子的轨迹未画出）由此可知冗-的动量大小与冗。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发展史。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1 .

13、理解物质世界粒子与宇宙的和谐统一。学生：整理课堂笔记，进一步回忆巩固所学知识。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 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学重要内容，让学生了解人类对物质结构的认识过程从而进 一步认识到物质世界的发展过程：粒子一宇宙。本节内容有很多知识相对抽象，课堂教学 以讲授为主，并加以适当的补充介绍，使内.容更象形象。一方面让学生了解科学知识，另 一方面通过发展名的介绍（尤其是华人在粒子物理学方面的贡献）激发学生爱国主义的精 神，培养学生热爱科学、热爱自然的高尚的道德情操，并鼓励他们为祖国、为科学而努力 学习，争取更大贡献。