Урок на тему: Этапы развития физики элементарных частиц. Физика элементарных частиц icon

Урок на тему: Этапы развития физики элементарных частиц. Физика элементарных частиц



НазваниеУрок на тему: Этапы развития физики элементарных частиц. Физика элементарных частиц
Дата конвертации21.07.2012
Размер96.94 Kb.
ТипУрок
скачать >>>

МОУ СОШ с. Карасу. КБР

Алиев Х.Х.

Урок на тему: Этапы развития физики элементарных частиц. Физика элементарных частиц.

Основное содержание учебного материала. Основные исторические этапы развития физики элементарных частиц: первый – от электрона до позитрона, второй – от позитрона до кварков, третий – от гипотезы о кварках до наших дней. Понятие об элементарных частицах. Их взаимные превращения.

Цели:

  • Обобщить и систематизировать материал данной темы.

  • Развивать абстрактное, экологическое и научное мышления учащихся на основе представлений об элементарных частицах и их взаимодействиях.

Тип урока: систематизация и обобщение.

Форма урока: лекция с элементами беседы и самостоятельной работы.

Метод обучения: диалогический, побуждающий.

ХОД УРОКА

I. Оргмомент.

План работы на урок:

1) Исторический экскурс.
2) Самостоятельная работа учащихся по выделению 3-х этапов развития взглядов на элементарные частицы
3) Роль элементарных частиц в нашей жизни

II. Лекция.

Я вам сейчас задам вопрос. Сколько букв в русском алфавите? Правильно –33 буквы, но мы можем из них составлять слова, из слов – предложения, из предложений – рассказы. Т.е. Слово – это основа нашего общения, поэтому нашу встречу я начала с песни. Но я сейчас о другом, ведь мы с вами на уроке физики, а не литературы и именно физики элементарных частиц. Вы спросите, как это связано? А очень просто! Посмотрим на таблицу Менделеева. Сколько там элементов?

Да. Всего лишь 92. Как? Там больше? Верно, но все остальные – искусственно полученные, они в природе не встречаются. Кто бы мог сейчас их перечислить? А жаль. В одной из передач “Золотая лихорадка” игрок за эти знания получил 1 кг золота!

Итак – 92 атома. Из них тоже можно составить слова: молекулы, т.е. вещества! Как слова! Пример – 2 атома водорода, 1 атом кислорода ! Что это?Вода.Но то, что все вещества состоят из атомов, утверждал еще Демокрит (400 лет до нашей эры). Он был большим путешественником, и его любимым изречением было: “Не существует ничего, кроме атомов и чистого пространства, все остальное – воззрение”

Итак: АТОМ – ДЕМОКРИТ (кирпичик мироздания).
Не прошло и 2000 лет, эстафету принимает Томсон.
ТОМСОН – ЭЛЕКТРОН. Начало XX века.
РЕЗЕРФОРД – ПРОТОН
ЧЕДВИК – НЕЙТРОН

История физики элементарных частиц условно отсчитывается от открытия электрона. Затем была выяснена структура атомного ядра – открыт протон (Э. Резерфорд, 1910 г.) и нейтрон (Дж. Чадвик, 1932 г.). Первый этап развития физики частиц условно завершился к середине 1930-х гг.
К этому времени список элементарных частиц был невелик: три частицы – электрон e–, протон p и нейтрон n – входят в состав всех атомов; фотон g (квант электромагнитного поля) участвует во

взаимодействии заряженных частиц и процессах излучения и поглощения света.

Важнейшим теоретическим открытием стало предсказание в 1929 г. П. Дираком

существования античастиц (частиц, имеющих ту же массу и спин, но

противоположные значения зарядов всех типов; см. об этом ниже). В 1932 г. была

открыта первая античастица – позитрон е+. Наконец, изучая свойства b-распада ядер, В.

Паули предсказал в 1930 г. существование еще одной частицы – нейтрино n.

Аргументы Паули были настолько убедительными, что, хотя регистрация

нейтрино реально оказалась возможной только в 1956 г., в существовании этой

частицы никто не сомневался сразу после того, как Паули высказал свою гипотезу.


У вас на столах есть таблица элементарных частиц. Давайте найдем эти частицы и охарактеризуем их.

1928 год – Дирак и Андерсон открывают позитрон – античастицу электрона. А тут еще великий Эйнштейн решил помочь и предлагает “свой” фотон.

1931 год – Паули открывает нейтрино и антинейтрино. К 1935 году сформировалась более или менее стройная система. Наступило затишье в открытии элементарных частиц. Но не тут то было!

1935 год – Юкава открывает первый мезон.

“ … думал, что достиг дна…, но снизу постучали…” С. Лемм


Второй этап развития физики частиц начался после Второй мировой войны с открытия в 1947 г. пи-мезона p в космических лучах. Начиная с этого года была открыта не одна сотня элементарных частиц.

В течение примерно пятнадцати лет (до начала 1960-х гг.), благодаря прогрессу в создании ускорителей и приборов для регистрации частиц, было открыто несколько сотен новых элементарных частиц, имеющих массы в диапазоне от 140 МэВ до 2 ГэВ.

Все эти частицы были нестабильными, т.е. распадались на частицы с меньшими массами, в конечном счете превращаясь в стабильные протон, электрон, фотон и нейтрино (и их античастицы). Все они казались в равной степени элементарными, так как в разных экспериментах можно было порождать любые из открытых частиц в

процессе соударения других частиц. Перед физиками-теоретиками встала труднейшая задача упорядочить весь обнаруженный «зоопарк» частиц и попытаться свести число фундаментальных частиц к минимуму, доказав, что другие частицы состоят из фундаментальных частиц.

Третий этап развития физики частиц начался в 1962 г., когда М. Гелл-Манн и независимо Дж. Цвейг предложили модель строения сильновзаимодействующих частиц из фундаментальных частиц – кварков. Эта модель к настоящему времени превратилась в стройную теорию всех известных типов взаимодействий частиц.

Можно считать, что третий этап завершился в 1995 г. открытием последнего из ожидавшихся, шестого кварка. В настоящее время не известно ни одного эксперимента, который бы противоречил существующей теории элементарных частиц, получившей

название стандартной модели, и не находил бы количественного объяснения в рамках этой теории.

Обратимся к таблице. Таблица проецируется на экран проектором

Группа

Название частицы

Символ

Масса (в электронных массах)

Электрический заряд

Спин

Время жизни (с)

Частица

Античастица

Фотоны

Фотон

?

0

0

1

Стабилен

Лептоны

Нейтрино электронное

?e



0

0

1 / 2

Стабильно

Нейтрино мюонное

??



0

0

1 / 2

Стабильно

Электрон

e

e+

1

–1      1

1 / 2

Стабильн

Мю-мезон

?

?+

206,8

–1      1

1 / 2

2,2∙10–6

Адроны

Мезоны

Пи-мезоны

?0

264,1

0

0

0,87∙10–16

?+

?

273,1

1      –1

0

2,6∙10–8

К-мезоны

K +

K –

966,4

1      –1

0

1,24∙10–8

K 0



974,1

0

0

? 10–10–10–8

Эта-нуль-мезон

?0

1074

0

0

? 10–18

Барионы

Протон

p



1836,1

1      –1

1 / 2

Стабилен

Нейтрон

n



1838,6

0

1 / 2

898

Лямбда-гиперон

?0



2183,1

0

1 / 2

2,63∙10–10

Сигма-гипероны

? +



2327,6

1      –1

1 / 2

0,8∙10–10

? 0



2333,6

0

1 / 2

7,4∙10–20

?



2343,1

–1      1

1 / 2

1,48∙10–10

Кси-гипероны

? 0



2572,8

0

1 / 2

2,9∙10–10

?



2585,6

–1      1

1 / 2

1,64∙10–10

Омега-минус-гиперон

?



3273

–1      1

1 / 2

0,82∙10–11







Назовите 4 основные класса частиц:

1. Фотоны
2. Лептоны
3. Мезоны
4. Барионы

Что такое элементарная частица?(Элементарные частицы -это первичные, неразложимые далее частицы, из которых построена вся материя)

Теперь перейдем к следующей части урока. Вы используя учебник и опорный конспект, четко разграничьте 3 этапа развития теории элементарных частиц. Смотрите Ваши записи и учебник.

У доски работает Ася.

III. Экопауза.

Зачем нам нужны элементарные частицы?

А) Обратимся к опорному конспекту. Назовите 4 типа взаимодействий, которые существуют между частицами.( Гравитационное (ГВ), присущее всем без исключения частицам (даже тем, у которых масса равна нулю, поскольку, вообще говоря, тяготеет энергия, а не

масса!). Сильное (СВ), объединяющее кварки в адроны – сильновзаимодействующие частицы, которые делятся на две группы: барионы – частицы с полуцелым спином, составленные из трех кварков (B ~ qqq), и мезоны – частицы с целым спином, составленные из кварка и нтикварка(M ~ `qq).Электромагнитное(ЭМВ),ответственное за все процессы с участием фотонов (структура атомов, излучение и

поглощение света атомами, атомная структура и свойства вещества и т. п., вплоть до таких макроскопических проявлений, как сила трения). Слабое (СлВ), проявляющееся в процессах с участием нейтрино и в процессах распада некоторых адронов.)

Самая красивая формула в физике!!!

Е = mc2

Масса есть энергия! Что получается? Можно разогнать фотон и получить вещество!

Можно из энергии получить материю! Покажите это – приложите усилие.

(Рассказать один из интересных случаев из жизни Эйнштейна).

Б) Мы с вами живем в таком месте, где находится 1 нейтринный телескоп, из 2-х существующих на Земном шаре. Нейтрино – частица, которая не вступает во взаимодействия или вступает очень слабо с другими частицами. Она появилась в момент рождения Вселенной и носит много информации. Их ловят телескопами. 1 с.к. = 5 нейтрино.

В) Существует такой прибор – позитронный томограф. Человек вдыхает или вводят в кровь радиоактивный элемент, который излучает позитроны, они вступают в реакцию с электронами организма. Аннигилируют, излучают гамма-лучи, которые улавливаются детекторами.

Скажите, используя учебник что такое аннигиляция?

Г) А сейчас об опасностях, которые таят в себе элементарные частицы. Очень быстрые электроны или гамма – кванты ( которые появляются при аннигиляции) могут образовывать в организме до 5 млрд. ионов. Эти заряженные ионы плохо действуют на нашу нервную систему. Если бы мы могли “послушать” нашу нервную системы, мы бы услышали точно такой же треск, который слышится, когда в радиоприемник приходят помехи. Но в малых, разумных дозах, воздействие элементарных частиц – полезно.

Д) Посмотрим на 2-й пункт в опорном конспекте. Этот пункт об античастицах. Есть вещество – есть антивещество. Вот бы найти способ их соединить! Мы могли бы тогда уничтожить любую грязь с Земли да еще получить чистейшую энергию в виде гамма-квантов. Вот вам еще одна область применения своих знаний. Белое пятно науки – дерзайте!

IV. Итог урока.

Используемая литература:

Физика11 Мякишев, Буховцев - Дрофа.

СД- диск открытая физика, Физика в картинках.

Курс истории физики




Похожие:

Урок на тему: Этапы развития физики элементарных частиц. Физика элементарных частиц iconРеферат по физике на тему: История открытия элементарных частиц Оглавление Введение. 3 От электрона до нейтрино 5 Электрон 5 Фотон 6 Протон 7 Нейтрон 8
Прежде всего, это проявилось в открытии целого множества новых субатомных частиц. Их обычно называют элементарными частицами, но...
Урок на тему: Этапы развития физики элементарных частиц. Физика элементарных частиц iconЯдерная физика
В современной ядерной физик е структуру ядра исследуют с помощью частиц высоких энергий, а фундаментальные свойства элементарных...
Урок на тему: Этапы развития физики элементарных частиц. Физика элементарных частиц iconДоклад на тему: «Современная наука о космосе»
Вплоть до 20 века люди не могли себе представить всё многообразие видов частиц на земле. Частицы, казалось бы, неделимые, имели более...
Урок на тему: Этапы развития физики элементарных частиц. Физика элементарных частиц iconУскоритель частиц
Крупные же ускорители применяются главным образом в научных целях – для исследования субъядерных процессов и свойств элементарных...
Урок на тему: Этапы развития физики элементарных частиц. Физика элементарных частиц iconНейтрона и создание нейтронно-протонной модели
Уктуру и свойства атомных ядер. Она исследует также взаимопревращения атомных ядер, происходящие в результате как радиоактивных распадов,...
Урок на тему: Этапы развития физики элементарных частиц. Физика элементарных частиц iconОтчет о научной работе кафедры теоретической и вычислительной физики за 2006 год. Основные научные результаты
В отчетном году научно-исследовательская работа кафедры велась по двум направлениям: физика конденсированного состояния вещества...
Урок на тему: Этапы развития физики элементарных частиц. Физика элементарных частиц iconОтчет о научно-исследовательской работе кафедры теоретической и вычислительной физики за 2007 год
В отчетном году научно-исследовательская работа кафедры велась по двум традиционным направлениям: 1 физика конденсированного состояния...
Урок на тему: Этапы развития физики элементарных частиц. Физика элементарных частиц icon140309. 65 – Безопасность и нераспространение ядерных материалов
Атомная физика. Фотоны, ядерная модель атома, волновые свойства микрочастиц, элементы квантовой механики, лазеры, энергетические...
Урок на тему: Этапы развития физики элементарных частиц. Физика элементарных частиц iconМуниципальное образовательное учреждение гимназия №67
Коллайдер позволит изучить неведомый ранее мир частиц с массой около 1 ТэВ. Физики уверены, что именно в этой области масс будет...
Урок на тему: Этапы развития физики элементарных частиц. Физика элементарных частиц iconЛектор Кузнецов С. И. Теоретический коллоквиум №2 Квантовая физика. Атомная и ядерная физика. Физика элементарных частиц
Квантовые свойства света. Закон Кирхгофа. Энергетическая светимость тела, лучеиспускательная и поглощательная способность тела. Универсальная...
Разместите кнопку на своём сайте:
Документы


База данных защищена авторским правом ©rushkolnik.ru 2000-2015
При копировании материала обязательно указание активной ссылки открытой для индексации.
обратиться к администрации
Документы