конспект урока по теме "Мир элементарных частиц"
план-конспект урока по физике (11 класс) по теме

Тема урока: Мир элементарных частиц

Метод обучения: лекция

Цели урока: 

Образовательные: познакомить учащихся с понятием - элементарная частица, с классификацией элементарных частиц, обобщить и закрепить знания об фундаментальных видах взаимодействий, формировать  научное мировоззрение.

Воспитательные:   формировать познавательный интерес к физике,  привитие любви и уважения к достижениям науки.

Развивающие: развитие любознательности, умение  анализировать, самостоятельно формулировать выводы, развитие  речи, мышления.

Оборудование: интерактивная доска (или проектор с экраном).

Ход урока:

Организационный этап

Приветствие, проверка готовности учащихся к уроку.

I. Новая тема    В природе существуют 4 типа фундаментальных (основных) взаимодействий: гравитационное, электромагнитное, сильное и слабое. По современным представлениям взаимодействие между телами осуществляется через поля, окружающие эти тела. Само поле в квантовой теории понимается как совокупность квантов. Каждый тип взаимодействия имеет своих переносчиков взаимодействия и сводится к поглощению и испусканию частицами соответствующих квантов света.

Взаимодействия могут быть длиннодействующие (проявляются на очень больших расстояниях) и короткодействующие (проявляются а очень малых расстояниях).

1. Гравитационное взаимодействие осуществляется посредством обмена гравитонами.  Экспериментально они не обнаружены. Согласно закону, открытому в 1687 году великим английским ученым Исааком Ньютоном, все тела независимо от формы и размеров притягиваются друг другу с силой, прямо пропорциональной их массе и обратно пропорциональна  квадрату расстояния между ними.  Гравитационное взаимодействие всегда приводит к притяжению тел.
2. Электромагнитное взаимодействие является длиннодействующим.  В отличие от гравитационного взаимодействия, электромагнитное взаимодействие  может привести как к притяжению, так и к отталкиванию. Переносчиками электромагнитного взаимодействия являются кванты электромагнитного поля – фотонами.  В результате обмена этими частицами и возникает электромагнитное взаимодействие  между заряженными телами.
3. Сильное взаимодействие – это самые мощное из всех взаимодействий. Оно является короткодействующим, соответствующие силы очень быстро убывают по мере увеличения расстояния между ними.  Радиус действия ядерных сил 10-13см
4. Слабое взаимодействие проявляется на очень малых расстояниях. Радиус действия примерно в 1000 раз меньше, сем у ядерных сил.

Открытие радиоактивности и результаты опытов Резерфорда убедительно показали, что атомы состоят из частиц. Как было установлено, они состоят из электронов, протонов и нейтронов. Первое время частицы, из которых построены атомы, считались неделимыми. Поэтому их назвали элементарными частицами. Представление о «простом»  устройстве мира разрушилось, когда в 1932 году открыли античастицу электрона – частицу, которая имела макую же массу, что и электрон, но отличается от него знаком электрического заряда. Эту положительно заряженную частицу назвали позитроном.. согласно современным представлениям у каждой частицы есть античастица. Частица и античастица имеют одинаковою массу, но противоположные знаки всех зарядов. Если античастица совпадает с самой частицей, то такие частицы называют истинно нейтральными, заряд их равен 0. Например, фотон.  Частица и античастица при столкновении аннигилируют, то есть исчезают, превращаясь в другие частицы (часто  этими частицами является фотон).

Слайд  (по ходу рассказа на слайде появляются слова).

Все элементарные частицы (которые  нельзя разделить на составные) делятся на 2 группы: фундаментальные (бесструкaтурные частицы, все фундаментальные  частицы на данном этапе развития физики считаются бесструктурными, то есть не состоят из других частиц) и  адроны (частицы, имеющие сложное строение).  

             Фундаментальные частицы в свою очередь делятся на лептоны, кварки и переносчики взаимодействий. Адроны делятся на барионы и мезоны.                                                                                                                                                                  К лептонам относятся  электрон, позитрон, мьюон, таон, три типа нейтрино.  Не участвуют в сильных взаимодействиях.                                                                                                                                                                                              К кварками называют частицы, из которых состоят все адроны. Участвуют в сильном взаимодействии.                             Согласно современным представлениям, каждое из взаимодействий возникает в результате обмена частицами, называемые переносчиками этого взаимодействия: фотон (частица, переносящая электромагнитное взаимодействие), восемь глюонов              (частиц, переносящих сильное взаимодействие), три промежуточных векторных бозона W+, W− и Z0, переносящие слабое взаимодействие, гравитон (переносчик  гравитационного взаимодействия). Существование гравитонов пока не доказано экспериментально.

          Адроны  участвуют во всех видах фундаментальных взаимодействий. Они состоят из кварков и подразделяются, в свою очередь, на: барионы, состоящие из трех кварков, и мезоны, состоящие из двух кварков, один из которых является антикварком.

Самое сильное взаимодействие – это взаимодействие между кварками. Протон состоит из 2 u кварков одного d кварка, нейтрон из одного u кварка и 2 d кварков. Оказалось, что  на очень малых расстояниях ни один из кварков не замечает соседей, и они ведут себя как свободные, невзаимодействующие между собой частицы. При удалении кварков друг от друга между ними возникает притяжение, которое с увеличением  расстояния возрастает. Чтобы разделить адроны на отдельные изолированные кварки потребовалась бы большая энергия. Так как такой энергии нет, то кварки оказываются вечными пленниками и навсегда остаются запертыми внутри адрона. Кварки удерживаются внутри адрона глюонным полем.

III. Закрепление

1. Назовите основные взаимодействия, которые существую в природе
2. Чем отличаются частица и античастица? Что у них общего?
3. Какие частицы участвую в гравитационном, электромагнитном, сильном и слабом взаимодействиях?

Итог урока.  На уроке познакомились  частицами микромира,  выяснили, какие частицы называются элементарными.

Д/з  § 28