Элементарные частицы и их свойства

Урок проводится в 11 классе и рассчитан на 2 академических часа и разбит на несколько блоков:

• этапы развития физики элементарных частиц;
• характеристики, описывающие состояние электрона в атоме;
• виды взаимодействий и их свойства;
• методы регистрации элементарных частиц.

Каждый из этих блоков может рассматриваться как в отдельности, так и в совокупности. Так блок «Этапы развития физики элементарных частиц» (Слайды 1-5) может быть рассмотрен в 9 классе при изучении соответствующей темы на ознакомительном уровне. Так же в 9 классе можно использовать блок «Методы регистрации элементарных частиц» (Слайды 29-31) при организации работы учащихся с учебником. Блок «Виды взаимодействия и их свойства» (Слайды 11-15) может быть использован на первых уроках 10 класса. 

Перед изучением темы в 11 классе (за неделю)  учащиеся получают задание подготовить сообщения по следующим направлениям:

• этапы развития физики элементарных частиц;
• виды взаимодействий и их свойства;
• методы регистрации элементарных частиц.

Эти темы ими уже изучены ранее (9-10 класс), поэтому подготовка не занимает много времени и обычно не вызывает вопросов. На уроке учащиеся делают записи в рабочих тетрадях, опираясь на сообщения и слайды презентации. Блок «Характеристики, описывающие состояние электрона в атомах» рассматривается  лекционно. По ходу лекции учащиеся записывают только  названия характеристик.

Используемая литература:

1. Элементарный учебник физики под ред. акад. Г.С. Ландсберга. Том 3. М.: «Наука», 1975
2. Б.М. Яворский, А.А. Детлаф Курс физики. Том 3. М.: «Высшая школа», 1971
3. Б.М. Яворский, А.А. Детлаф Физика: Для школьников старших классов и поступающих в вузы. М.: «Дрофа», 2000
4. Ваш репетитор. Физика. Интерактивные лекции. Диск 1. ООО «Мультимедиа Технологии и Дистанционное обучение», 2003
5. Л.Я. Боревский Курс физики 21 века. М.: «МедиаХауз», 2003

Тема урока: «Элементарные частицы и их свойства»

Цель урока:

• Образовательные: получить учащихся, усвоивших следующие знания:

  • в микромире выделяются три уровня, различающихся характерными масштабами и энергиями (молекулярно-атомный, ядерный, уровень элементарных частиц);
  • в природе существует около 400 различных элементарных частиц (вместе с античастицами);
  • различают 4 типа фундаментальных  взаимодействий (сильное, электромагнитное, слабое, гравитационное)
  • сильное взаимодействие свойственно тяжелым частицам; в электромагнитном непосредственно участвуют только электрически заряженные частицы; слабое взаимодействие характерно для всех частиц, кроме фотонов; гравитационное взаимодействие присуще всем телам Вселенной, проявляясь в виде сил всемирного тяготения;
  • фундаментальные взаимодействия различаются интенсивностями, радиусами действия, характерными временами, а так же свойственными им законами сохранения;
  • все элементарные частицы делятся на лептоны (фундаментальные) и адроны (составные);
  • адроны делятся на мезоны и барионы;
• Развивающие: получить учащихся, научившихся следующим видам деятельности:
  • распознавать различные виды фундаментальных взаимодействий по их характеристикам;
  • осуществлять классификацию элементарных частиц;
  • записывать реакции превращений элементарных частиц с учетом законов сохранения;
  • описывать устройство и принцип действия приборов для регистрации элементарных частиц;
• Воспитательная: получить учащихся, убедившихся в том, что:
  • все элементарные частицы превращаются друг в друга, и эти взаимные превращения – главный факт их существования;
  • выявление общего (обменного) механизма всех фундаментальных взаимодействий дает надежду на возможность построения единой теории, объясняющей картину мира;
  • составными частями материи являются: 6 сортов кварков и 6 лептонов, взаимодействие между которыми осуществляется за счет обмена соответствующими переносчиками взаимодействий (фотон, 8 глюонов, 3 промежуточных бозона и гравитон)

Тип урока: комбинированный.

Оборудование: медиапроектор, экран, компьютер, таблица «Методы регистрации частиц», таблица «Фундаментальные взаимодействия», раздаточный материал (Приложение 1, Приложение 2)

План урока:

I. Активизация знаний

Вступительное слово учителя о необходимости познания научной картины мира.

II. Приобретение знаний

1) Сообщение учащегося «Этапы развития физики элементарных частиц» (Слайды 1-5)
2) Лекция «Состояние электрона в атоме» (Слайды 6-10)
3) Сообщение «Виды взаимодействий» (Слайды 11-15)
4) Лекция «Характеристики элементарных частиц» (Слайды 16-28)
5) Сообщение учащихся «Методы регистрации элементарных частиц» (Слайды 29-31)

III. Выработка умений

1) Используя презентацию, заполните таблицу:

2) Пользуясь Приложением 2, заполните таблицу:

3) Объясните возможность представленных реакций с точки зрения законов сохранения заряда (реакции подбираются на усмотрение учителя). Используйте данные таблицы (Приложение 1)

4) Пользуясь законом сохранения заряда, таблицей 2 (Приложение 1) и Приложением 2, объясните кварковый состав некоторых адронов (на усмотрение учителя)

IV. Контроль знаний

Задание 1.

По предложенным свойствам определите, к какому типу относятся представленные взаимодействия.

Задание 2.

Переносчиками какого типа взаимодействия являются:

• Глюоны
• Промежуточные бозоны
• Фотоны
• Гравитоны

Задание 3.

Каков радиус действия каждого из взаимодействий?

V. Домашнее задание

§§ 115, 116, краткие итоги гл.14