高中物理 第十九章 原子核 8 粒子和宇宙名师导航学案 新人教版选修3-5-新人教版高二选修3-5物理学案VIP免费

8粒子和宇宙名师导航知识梳理1.许多粒子都存在着质量与其相同而电荷及其他一些物理性质与其__________的粒子，叫做__________.2.强子是参与的__________粒子，__________是最早发现的强子；轻子是__________强相互作用的粒子，最早发现的轻子是__________；媒介子是__________各种相互作用的粒子.疑难突破对宇宙大爆炸模型的正确理解剖析：1932年勒梅特首次提出了现代宇宙大爆炸理论：整个宇宙最初聚集在一个“原始原子”中，后来发生了大爆炸，碎片向四面八方散开，形成了我们的宇宙.美籍俄国天体物理学家伽莫夫第一次将广义相对论融入到宇宙理论中，提出了热大爆炸宇宙模型：宇宙开始于高温、高密度的原始物质，最初的温度超过几十亿度，随着温度的继续下降，宇宙开始膨胀.问题探究问题：黑洞的本质是什么？探究：关于宇宙和我们人类所在的太阳系结构问题，是人类文化历史中最古老的课题之一.这些问题的科学研究，也就是天文学，推动了物理学的发展，并且对哲学也产生了巨大的影响.今天，天文学已成为物理学不可分割的组成部分，研究它的目的是为了认识宇宙以及构成它的所有宏观部分的形成和发展.这就需要把经验研究，就是观测和实验，与理论研究结合起来，这就使天文学必然与许多物理领域产生必不可少的联系，特别是与粒子物理，黑洞是一种非常神秘的天体.它的体积很小，但密度却大得惊人，每立方厘米就有几百亿吨甚至更高.至于它的密度大，所以引力也特别强大.不管什么东西，只要被它吸进去，就别想“爬”出来，连跑得最快的光也逃脱不掉黑洞的巨大引力.由于黑洞本身不发光，所以用任何强大的望远镜都看不见黑洞.尽管如此，大多数科学家仍相信，宇宙中有着许许多多黑洞.当大质量的恒星演化到晚年，经过超新星爆发，就有可能坍缩成黑洞.在宇宙早期，也会形成一些小黑洞.小黑洞的体积只有原子核那么大，质量和一座山差不多，达到上亿吨，里面蕴藏的能量相当于10个大型的发电站.探究结论：黑洞是含有巨大能量和质量的宇宙实体.典题精讲【例题】科学家发现太空中的γ射线一般都是从很远的星体放射出来的.当γ射线爆发时，在数秒钟内所产生的能量相当于太阳在过去100亿年所发生的能量的总和的1000倍左右，大致相当于将太阳的全部质量转变为能量的总和.科学家利用超级计算机对γ射线的状态进行了模拟.经模拟发现γ射线爆发是起源于一个垂死的星球的“坍缩”过程，只有星球“坍缩”时，才可以发出这么巨大的能量.已知太阳光照射到地球上大约需要8分20秒时间，由此来估算：在宇宙中，一次γ射线爆发所放出的能量.（万有引力常量G=6.67×10-11N·m2/kg2，1年时间约为3.15×107s）思路解析：r=ct=3×108×500m=1.5×1011m，地球做匀速圆周运动，万有引力为向心力：2224TrmrGMm，太阳的质量为M=kgGTr2711311232)1015.3(1067.6)105.1(1044，γ射线爆发所发出的能量：E=Mc2=2.0×1030×(3×108)2J=1.8×1047J.1答案：1.8×1047J知识导学自然界的一切都是由物质组成的.本节主要从微观的角度去探究物质的结构与物体的尺度.使学生能大致了解人类探索微观世界的历程，并认识到这种探索将不断深入；同时将微观世界和宇宙联系在一起，给出物质世界从微观到宏观的尺度的数量级；并将目前人类探索宇宙的过程展现给学生，使学生大致了解人类探索太阳系及宇宙结构的历程，而这种探索也是渐进的.疑难导析要理解大爆炸模型就必须理解宇宙的起源：最初是比原子还要小的硒鼓点，然后是大爆炸，通过大爆炸的能量形成了一些基本粒子，这些粒子在能量的作用下，逐渐形成了宇宙中的各种物质.至此，大爆炸宇宙模型成为最有说服力的宇宙图景理论.然而，至今宇宙大爆炸理论仍然缺乏大量实验的支持，而且我们尚不知晓宇宙开始爆炸和爆炸前的图景.问题导思爱因斯坦相对论指出，任何物体的速度都不可能超过光速，由此可以推断，对这种天体来说，任何物体都不能摆脱它的吸引而逃脱出来，这种天体就是我们常听到的黑洞.黑洞是否存在不仅对理论物理的研究非常重要，对天体物理、宇宙学等都非常重要，于1990年发射升空的哈勃太空望远镜几年来的观察结果支持黑洞理论，1997年2月更换过设备的哈勃太...