11학년 물리학 수업

"기본 입자의 세계"

물리학 교사

GBOU 중학교 603호

세인트 피터스 버그

두빌야스 나탈리아 유리예브나

(슬라이드 번호 1) 주제: 기본 입자. 기본적인 상호 작용.

표적: 물질의 구조에 대한 현대적인 아이디어를 바탕으로 과학적이고 유물론적인 세계관과 전체적인 세계 그림을 계속 형성합니다.

작업:

교육적인 :

학생들이 "기본 입자"라는 주제에 대한 지식을 습득했는지 확인하십시오. 기본 상호작용”은 “소립자”의 개념을 제시하고 소립자 이론 발전의 역사를 보여줍니다. 학생들에게 기본 입자 분류의 기초를 소개합니다. 기본적인 상호작용에 대한 지식을 일반화하고 통합합니다.

교육적인:

교육 자료 분석 능력 향상 독립적으로 결론을 내리고, 사고력, 인지 활동 및 독립성을 발전시킵니다.

교육자:

재미있는 자료, 학습 활동 문화를 통해 주제에 대한 관심을 키우고, 교실에서 유리한 심리적 환경을 조성하고, 현대 과학의 성과에 대한 존중을 심어줍니다.

수업 유형: 새로운 지식을 연구하고 처음에 통합하는 수업.

수업 형식: 대화의 요소와 독립적인 작업을 포함한 강의입니다.

교육 방법: 시험 완료에 대한 언어적, 시각적, 독립적인 작업입니다.

학생 활동 형태: 정면, 집단, 개인.

장비: PC, 멀티미디어 프로젝터, 표준 물리실 장비, 유인물(테이블)

강의 계획:

조직 단계.

기본 지식을 업데이트합니다.

새로운 자료를 학습합니다.

숙제.

교훈과 반성을 요약합니다.

수업 중:

조직 단계.

인사말, 학생들의 수업 준비 상태를 확인합니다.

(슬라이드 2번) 푸쉬킨은 놀라운 시를 가지고 있습니다.

제명:

에 대한! 우리가 얼마나 많은 놀라운 발견을 했는지

깨달음의 정신을 준비하라

그리고 경험, 어려운 실수의 아들,

그리고 천재여, 역설의 친구여,

그리고 우연이여, 발명가 신이시여...

AS 푸쉬킨

이 대사는 생각의 깊이에 놀랐습니다. 여기에는 현대 물리학의 원리를 시적으로 표현한 내용이 담겨 있습니다. 여기에는 연속 근사 방법(경험, 어려운 실수의 아들), 기발한 아이디어가 필요한 역설 해결을 통한 개발(천재, 역설의 친구), 정보 선택 아이디어에 대한 힌트가 있습니다. 소음에서 (발명가는 신일 가능성이 높습니다). 이 선은 현대 지식의 원리(순환성의 원리)를 표현한다고 말할 수 있습니다. 오늘 우리 수업은 과학의 가장 진보된 분야인 입자물리학에 집중할 것입니다.

기본 지식을 업데이트합니다. (슬라이드 번호 3)

학생의 과제: 답변질문:

1) 우리 주변의 세상은 무엇으로 구성되어 있습니까?

2) 몸은 무엇으로 만들어졌나요?

3) 물질의 가장 작은 입자는 무엇입니까?

4) 분자는 무엇으로 만들어졌나요?

5) 그리스어로 번역된 원자는 "분할할 수 없음"을 의미합니다. 진짜야?

6) 원자의 구조에 대해 우리는 무엇을 알고 있습니까?

7) 어떤 기본입자를 알고 있나요? 현대 물리학의 관점에서 초등학생이라고 부를 수 있습니까?

(광자, 양성자, 전자, 중성자, 중성미자)

새로운 자료를 학습합니다.

(슬라이드 번호 4) 보드에 다이어그램이 나타났습니다.

자연 -

몸 -

물질 -

분자 -

원자 –

핵심 -

핵자 – 양성자, 중성자

전자.

(슬라이드 번호 4) 이것이 초소형에서 발생하는 현상을 연구하는 소립자 물리학이라는 새로운 물리학 분야가 탄생한 방법입니다.아르 자형 = 10 -15 티 = 10 -8 1GeV).

이미 우리에게 알려진 소립자의 주요 특성을 생각해 봅시다.

(노트에 표를 붙여넣으세요)

입자

상징

휴식 미사

요금

일생

전자

양성자

중성자

중성 미자

광자

이자형 –

피

N

ν

γ

중 이자형

1836 ,1 중 이자형

1838,6 중 이자형

10 – 4 중 이자형

0

-1

+1

0

0

0

안정적인

안정적인

1000초

안정적인

안정적인

물리학은 다음과 같은 특정 질문에 직면했습니다. (어떤 질문을 할 수 있나요?)

그들의 속성은 무엇입니까?

새로운 것이 열리나요? (슬라이드 번호 5)

(슬라이드 번호 6) 소립자 물리학의 발전 역사에서는 3단계를 구분하는 것이 일반적입니다.

1단계 – 데모크리토스 원자부터 1932년까지.

세계에서 관찰되는 변형은 단순한 원자 재배열입니다. 원자는 불변입니다.

2단계 – 1932년부터 1964년까지.

1932년 과학사에 '기적의 해'로 기록됐다. 첫 번째 기적은 중성자의 발견으로 혁명적인 의미를 가졌습니다. 이는 실제로 물리학에서 전자기 개념의 붕괴를 의미했기 때문입니다. 이전에 FCM은 전자기와 중력이라는 두 가지 기본 상호 작용을 기반으로 구축되었으며 전자, 양성자 및 광자라는 세 가지 "우주의 구성 요소"로만 작동했습니다. 중성자의 출현으로 물리학에 추가적인 근본적인 상호 작용이 나타나 핵 또는 강이라고 불리기 시작했습니다. 핵의 양성자-중성자 모델이 즉시 제안되었으며, 이에 따르면 핵은 강한 상호작용에 의해 결합된 양성자와 중성자로 구성됩니다.

추가 연구를 통해 이미 알려진 입자와 달리 중성자는 불안정하다는 것이 밝혀졌습니다. 중성자는 자발적으로 다른 입자로 변하며, 그 중 하나는 P에 의해 그 존재가 예측되었지만 나중에 1955년에 발견된 입자인 중성미자입니다. 1931년의 디랙.

(슬라이드 번호 7) 이 중성자 변환은 또 다른 상호작용, 즉 약한 상호작용으로 인해 발생합니다. 이것이 기본적인 상호 작용의 네 번째입니다.

상호 작용

상호작용하는 입자

최대 범위

상대적인 상호작용력

상호작용의 미디어

중력

모든 입자

10 -39

중력자

전자기

전하를 띤 입자

10 -2

광자

강한

핵자

쿼크

10 -15

중간자

글루온

약한

렙톤

쿼크

10 -17

10 -3

중간 보존

하지만! 기적의 해는 아직 끝나지 않았습니다. 미국의 물리학자 K.D. 앤더슨은 최초의 반입자인 양전자를 발견했는데, 그 존재는 1928년 P. Dirac에 의해 이론적으로 예측되었습니다.

(슬라이드 번호 8) 양전자는 높은 에너지를 갖는 감마 양자로부터 형성됩니다: γ → e - + 전자 + (전자-양전자 쌍).

여기서 한 가지 더 중요한 점을 언급해야 합니다.

양전자의 발견으로 물질과 장 사이의 구분이 무너졌습니다. 장은 물질로 변할 수 있고, 물질은 장으로 변할 수 있다는 것이 밝혀졌습니다.

소멸 반응: e - + 전자 + → γ + γ

이제 모든 입자에는 반입자가 있다는 것이 밝혀졌습니다. 입자의 "기본적인" 성질에 대한 과학자들의 이해는 반입자가 발견되면서 바뀌었습니다.

1932년 초에 전자, 양성자, 중성자, 광자 등 4개의 기본 입자가 알려졌다면 20세기 중반에는 실험 물리학의 무기고에 강력한 가속기가 등장했으며 새로운 기술을 사용하여 발견된 기본 입자의 수가 크게 증가했습니다. , 그 수는 수백 개로 측정되기 시작했습니다 (현재까지 약 400 개의 입자가 발견되었습니다). 그중에는 중간자, 보존, 하이퍼론 등이 있습니다.

거의 모두 불안정한 것으로 나타났습니다. 가장 오래 지속되는 입자는 중성자(15분)입니다.

(슬라이드 번호 9) 또한 모든 입자는 다양한 변형(자발적 또는 다른 입자와의 충돌)을 경험할 수 있으며 이것이 특징입니다. (써 내려 가다)

1964년에 미국 물리학자 M. Gell-Mann과 독립적으로 J. Zweig는 강하게 상호 작용하는 입자가 쿼크라고 불리는 세 개의 입자로 구성된다는 가설을 제시했습니다. 이때부터 입자물리학이 시작됐다.

3단계, 그것은 오늘날까지 계속되고 있습니다. 실험 방법도 더욱 복잡해졌습니다.

(슬라이드 번호) 2008년에는 스위스와 프랑스에 위치한 대형 강입자 충돌기가 발사되었습니다. 크기 때문에 크다고 불립니다. 고리의 직경은 27km입니다. LHC를 건설하는 데는 80억 달러와 20년이 걸렸습니다. 수천 개의 탐지기에서 얻은 정보를 기록하기 위해 지구상에서 가장 큰 파일 저장소 중 하나가 만들어졌습니다. LHC를 이용하면 이전에는 불가능했던 실험이 가능해집니다.

지식의 기본 이해 및 통합.

(슬라이드 번호) 그래서,

현대 물리학에서 소립자는 원자나 원자핵이 아닌 물질의 가장 작은 입자를 말합니다.

2) 기본 입자의 주요 특성을 강조하기 위해 함께 노력합시다.

무게;

요금;

일생;

상호전환성;

기본적인 상호 작용에 참여합니다.

그리고 우리 귀에 전혀 생소한 이름을 가진 다른 것들도 있습니다.

중입자 전하;

낯설음, 매력,...

3) 입자물리학은 초소형에서 발생하는 현상을 연구한다.아르 자형 = 10 -15 m) 거리, 초단거리(티 = 10 -8 c) 일정 기간 및 초고에너지(E 1GeV).

4) 상호전환성은 모든 소립자의 특징적인 특성이다.

5) 반입자의 존재;

6) 장을 물질로, 물질을 장으로 변환(입자 및 반입자의 소멸);

7) EC 수가 400개를 초과하여 분류할 필요가 있다.

8) 기본 입자를 분류하기 위해 몇 가지 일반적인 특성을 선택할 수 있지만 EC를 분류하는 가장 성공적인 방법 중 하나는 입자 상호 작용을 기반으로 합니다.

(표 2) (슬라이드 번호)

얻은 지식을 통합하려면 시험을 치르는 것이 좋습니다. (학생들은 추가 자가 테스트를 통해 테스트를 받습니다)

시험.

다음 방사선 중 자기장에서 편향되지 않는 것은 무엇입니까?

알파 – 입자;

양성자 플럭스;

베타입자;

감마선.

원자의 구조에 관한 어떤 생각이 옳습니까? 원자의 대부분은 집중되어 있다..

핵에서 전자 전하는 양수입니다.

핵에서 핵전하는 음수입니다.

전자에서 전자의 전하는 음수입니다.

핵에서 전자는 음전하를 띠고 있습니다.

핵심은 다음과 같이 구성됩니다.

중성자와 전자;

양성자와 중성자;

양성자와 전자;

중성자.

어떤 핵 과정에서 중성미자가 생성되나요?

알파 붕괴로;

베타 붕괴 동안;

감마 양자를 방출할 때;

핵 변환 중;

전자와 양전자가 소멸되는 동안:

에너지는 방사선과 함께 방출됩니다.

새로운 전자-양전자 쌍이 탄생합니다.

에너지가 흡수됩니다.

원자는 들뜬 상태가 됩니다.

(슬라이드 번호) 테스트 결과:

질문

답변

(슬라이드 번호) 숙제: 14장, 114, 115, 쿼크에 관한 기사, 인터넷 - 더 많은 것을 배우고 싶은 사람들을 위한 자료.

수업 요약 및 반성. (슬라이드 번호)

그래서 오늘 수업에서 우리는 흥미로운 소립자 세계에 대해 알게되었지만 소립자 세계의 현대 그림은 최종적이지 않습니다. 우리가 살고 있는 세계에 대한 이해를 확장하고 심화시키며, 새로운 기술과 기회를 제공할 흥미로운 이론적, 실험적 발견이 우리를 기다리고 있습니다. 하지만 세상은 우리가 생각하는 것보다 더 복잡하다는 사실을 잊지 마세요.

수업 시작 부분의 질문으로 돌아가 보겠습니다. (슬라이드 번호)

다른 입자가 있나요?

그들의 속성은 무엇입니까?

소립자의 특징은 무엇인가?

얼마나 많은 입자가 있을 수 있나요?

새로운 것이 열리나요?

우리의 만남을 기억하기 위해 북마크를 준비했습니다.

테이블 위에는 칩이 담긴 봉투가 있고, 보드 위에는 아직 입자로 채워지지 않은 우주 모델이 있습니다. 수업이 마음에 들었고 새로운 것을 배웠다면 빨간색 칩(양성자)을 부착하고, 마음에 들지 않으면 녹색 전자를 부착하고, 무슨 일이 일어나고 있는지에 무관심하다면 파란색 중성자를 부착하세요.

귀하의 작업에 감사드립니다. 물리학 공부에서 성공하기를 바랍니다!

수업 개요

이 주제에 대해

"개념

기본 입자에 대해 "

(11학년)

물리학 교사

체르피타 발레리 니콜라예비치

GBOU 학교 2051

모스크바 도시

기본 입자의 개념.

기본 입자의 분류.

/data/files/u1514922328.pptx ("요소 입자의 개념" 주제에 대한 강의 프레젠테이션)

수업 목표: 학생들에게 10 미만 수준의 물질을 대표하는 유일한 입자인 소립자를 소개합니다.¯ ¹⁵ m 공간적 차원과 거리; 기본 입자의 일반적인 특성을 밝히고 분류합니다.

강의 계획

수업 단계	시간, 분	방법 및 기술
소개 : 수업에 대한 교육 문제 설정	3 - 5	선생님의 이야기와 공식화
신소재 연구 : 소립자의 개념, 입자의 분류, 쿼크 등	30 - 35	대화요소를 활용한 선생님의 이야기. 교과서를 가지고 작업합니다. 교과서자료. 테이블. 노트북 항목
요약하고 주요 내용을 강조합니다. 숙제	5 - 7	문제에 대한 대화. 결론의 공식화

1. 물리학 과정 전체에서 학생들은 기본 입자를 두 번 이상 만났습니다. 이미 첫 번째 단계에서 전자가 연구되었습니다. 또한 전자의 개념이 많은 경우에 사용되었습니다. 양자물리학에서는 양성자와 중성자에 대해 배웠습니다.

최종 수업은 대화 요소와 개별 문제에 대한 학생들의 짧은 프레젠테이션을 포함하여 학교 강의 형식으로 진행될 수 있습니다. 수업에서 학생들의 인지 활동을 유지하려면 활동의 변화를 보장하고 정보 자료(스토리, 메시지)를 재생산 자료(질문에 답하기, 교과서를 사용한 독립적 작업) 및 문제 자료(문제 제기, 가설 등을 제시합니다.) 수업을 준비할 때 시각 자료를 관리하고 테이블, 트랙 사진 등을 준비해야 합니다. 이 과정에서는 더 이상 도입된 개념을 반복적으로 적용할 시간이 없기 때문에 새로운 것을 이전에 배운 것과 최대한 연결하는 것이 필요합니다.

2. 새로운 자료의 발표.과학은 물질의 구조를 더 깊이 탐구하면서 분자, 원자를 발견하고 원자가 핵과 전자로 구성되어 있음을 발견했으며 마침내 양성자와 중성자를 포함하는 핵의 복잡한 구조를 확립했습니다.

이 정보를 고려하여 물질의 구조를 고려하면 작은 거리 수준의 소우주에서 약 10̅²⁴ - 10̅²⁵ m, 물질은 양성자, 중성자, 전자로 구성되어 있다고 결론을 내릴 수 있습니다. 그러나 물질은 물질뿐만 아니라 전자기장으로도 자연적으로 표현됩니다. 전자기장은 또한 미립자, 즉 광자로 구성됩니다.

미립자(광자, 전자, 양성자, 중성자)를 기본 입자라고 합니다. "기본"이라는 단어는 물질의 기초가 되는 가장 간단한 요소를 의미합니다. 모든 물질적 물체(체, 필드)는 이러한 입자로 구성됩니다. 이 용어가 도입되었을 때, 소립자는 내부 구조가 없다고 가정했습니다. 더 이상 아무것도 구성되지 않습니다. 이제 아래에서 논의되는 바와 같이 초등성의 개념이 명확해졌습니다.

현재 위에 나열된 것과 크기, 질량, 전하(및 일부 기타 특성)가 비슷한 400개 이상의 미세 입자가 발견되었습니다. 그들 모두는 초급이라고도합니다.

대부분의 기본 입자의 특징은불안정. 공극 속 광자, 전자, 양성자, 중성자(핵 내) 및 중성미자 입자를 제외한 모든 입자는 자발적으로 붕괴되어 결국 안정됩니다. 이러한 과정은 핵의 방사성 붕괴와 유사합니다. 불안정한 기본 입자의 평균 수명; 수명이 극히 짧거나 상대적으로 안정적인 입자는 다음과 같은 것으로 간주됩니다.10 ¯ ⁶ - 10 ¯ ¹⁴ 초, 에오직 살아있는 입자도 있습니다10 ¯ ²² - 10 ¯ ²³ 와 함께.

핵 외부의 중성자도 불안정합니다. 평균 수명은 16분이지만 수명이 짧은 입자의 수명과 비교하면 매우 긴 시간입니다.

우주가 일단 발생했다면 현재까지 존재하는 동안 모든 불안정한 기본 입자는 붕괴되거나 안정된 것으로 변하거나 사라져 안정된 물질 입자의 열 운동에 에너지를 포기했을 것임이 분명합니다. 수명이 짧은 입자는 어디에서 오는가? 그들은 핵반응과 안정한 기본 입자와의 다양한 반응에서 발견되고 얻어졌습니다. 반응은 하나의 기본 입자가 다른 기본 입자와 충돌하거나 자발적으로 분해될 때 발생합니다. 반응의 결과로 새로운 입자가 형성되고, 입자의 상호변형이 일어난다.

분해 반응의 예로서 다음과 같은 반응을 제시합니다.

N → 피 + 이자형¯+ ṽ ,

중성자가 양성자, 전자, 반중성미자로 붕괴하는 곳입니다.

반중성미자와 중성미자는 정지 질량이 매우 낮은 입자로, 가장 가벼운 입자인 전자보다 수천 배 더 작습니다. 그들은 전기적으로 중성입니다. 중성미자는 안정한 입자이다. 오랫동안 이론적 예측 이후에도 중성미자의 활동을 실험적으로 기록할 수 없었습니다. 마침내 1956년에 반응이 이루어졌다.

피 + ṽ → N + 이자형˖

중성자와 양으로 하전된 전자(양전자)가 형성되었습니다.

양전자는 전자를 만날 때 경험적으로 발견되며 전자와 함께 "사라집니다".

이자형˖ + 이자형̅ → 2와이

반응이라고 합니다전멸전자양성쌍; 결과적으로 두 개의 광자가 형성되고 특수 카운터에 기록됩니다.

상호전환성초등학교상호 작용 중 입자는 두 번째 특징입니다.

모든 기본 입자에 내재된 세 번째 특징은 다음과 같습니다.각 입자에는 쌍둥이, 즉 반입자가 있습니다.입자가 전하를 띠면 반입자는 반대 부호의 전하를 띤다. 그러나 전하를 띠지 않은 입자에도 반입자가 있습니다. 그들이 만나면 입자와 반입자 사이의 상호 작용으로 인해 소멸이 발생합니다. 소멸, 광자 또는 다른 입자로의 변형. 현재 반양성자와 반중성자를 포함하여 알려진 거의 모든 입자에 대해 반입자가 발견되었습니다. 반입자로 구성된 원자인 반헬륨도 얻어졌으므로 원칙적으로 반물질의 존재 가능성에 대해 이야기할 수 있습니다. 물질과 반물질의 결합은 에너지, 운동량 및 전하 보존 법칙의 틀 내에서 물질이 장으로 전환되고 물질이 소멸되는 것으로 이어져야 합니다. 이는 안정 질량과 동등한 에너지를 방출합니다.MC². 그러나 이제 우주는 물질로만 구성되어 있고 안정된 반입자가 없거나 거의 없는 것처럼 그 안에 반물질도 없다는 것이 알려져 있습니다.

다음으로 주어야 할 것소립자의 분류모든 입자를 질량별로 렙톤, 중간자, 중입자 클래스로 나눕니다. 소립자 표를 고려하고 분석할 때 우리는 질량, 전하, 수명과 같은 특성에 주의를 기울입니다. 테이블에는 안정적이고 상대적으로 안정적인 주 입자가 포함되어 있음을 알려드립니다. 많은 불안정한 입자 - 중간자와 중입자라고 함공명, - 표에 포함되지 않습니다.

입자 크기에 대해 논의해 봅시다. 현대 데이터에 따르면 광자와 렙톤은 실험에서 확장이나 내부 구조를 나타내지 않습니다. 이러한 점에서 이들은 진정한 기본(1차) 입자로 분류될 수 있습니다. 중간자와 중입자의 크기는 10 정도입니다.¯ ¹⁵ m. 러더퍼드의 실험과 유사하게 매우 높은 에너지의 전자를 산란시키는 실험은 중간자와 중입자의 내부 구조가 존재한다는 결론에 도달합니다. 우리는 그것들이 기본이 아니라,쿼크.

소립자를 연구할 때 우리는 자연에 존재하는 두 번째 거시적 장인 중력장을 다루지 않습니다. 미시적 수준에서는 장 양자라고 불리는 장 양자로 구성된다는 것이 이론적으로 확립되었습니다.중력. 이는 광자와 마찬가지로 정지 질량과 전하가 없는 입자입니다. 그러나 중력자는 실험적으로 발견되지 않았습니다.

3. 요약합니다. 반사

숙제

\ 물리학 선생님의 경우

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보낸 자료: Khasan Aliyev 시립 교육 기관 KBR S. Karasu Chereksky 지역 Karasu 마을의 중등 학교

입자 물리학 발전의 주요 역사적 단계: 첫 번째 - 전자에서 양전자까지, 두 번째 - 양전자에서 쿼크까지, 세 번째 - 쿼크 가설에서 현재까지. 기본 입자의 개념. 그들의 상호 변화.

목표:

• "이 주제에 관한 자료를 요약하고 체계화하십시오.
• "기본 입자와 그 상호 작용에 대한 아이디어를 바탕으로 학생들의 추상적, 생태학적, 과학적 사고를 개발합니다.

수업 유형:,체계화와 일반화.

수업 형태: 대화 요소와 독립 작업 요소를 갖춘 강의입니다.

교육방법: 대화적이고 자극적입니다.

수업 중

• I. 조직적인 순간.
• 강의 계획:
• 1) 역사 여행.
• 2) 소립자에 대한 견해 발달의 3단계를 식별하기 위한 학생들의 독립적인 작업
• 3) 우리 생활에서 소립자의 역할
• II. 강의.

이제 질문 하나 드리겠습니다. 러시아 알파벳에는 몇 개의 글자가 있습니까? 맞습니다 - 33 글자이지만 단어-문장, 문장-이야기로 단어를 만들 수 있습니다. 저것들. 말씀은 우리 소통의 기초이기 때문에 노래로 모임을 시작했습니다. 하지만 지금은 다른 것에 대해 이야기하고 있습니다. 왜냐하면 우리는 문학, 특히 입자 물리학이 아닌 물리학 수업을 듣고 있기 때문입니다. 이것이 어떤 관련이 있습니까? 그리고 그것은 매우 간단합니다! 주기율표를 살펴보자. 얼마나 많은 요소가 있습니까?

예. 단지 92. 어떻게? 더 있나요? 사실이지만 나머지는 모두 인위적으로 얻은 것이며 자연에서는 발생하지 않습니다. 이제 누가 그것들을 나열할 수 있습니까? 불쌍해. "골드 러시" 프로그램 중 하나에서 플레이어는 이 지식에 대해 1kg의 금을 받았습니다!

그래서 - 92개의 원자. 당신은 또한 그것들로부터 단어를 만들 수도 있습니다: 분자, 즉. 물질! 말처럼! 예 - 수소 원자 2개, 산소 원자 1개! 이게 뭔가요? 물. 그러나 모든 물질이 원자로 구성되어 있다는 사실은 데모크리토스(기원전 400년)에 의해 진술되었습니다. 그는 훌륭한 여행가였으며 그가 가장 좋아하는 말은 다음과 같습니다. "원자와 순수한 공간 외에는 아무것도 존재하지 않으며, 그 밖의 모든 것은 풍경입니다."

그래서: 원자 - 민주주의자(우주의 구성 요소).

2000년이 채 지나지 않아 톰슨이 지휘봉을 잡게 됩니다.

톰슨 - 전자. 20세기 초.

러더퍼드 - 양성자

채드윅 - 중성자

소립자 물리학의 역사는 관례적으로 전자의 발견에서부터 시작됩니다. 그런 다음 원자핵의 구조가 명확해졌습니다. 양성자(E. Rutherford, 1910)와 중성자(J. Chadwick, 1932)가 발견되었습니다. 입자 물리학 발전의 첫 번째 단계는 전통적으로 1930년대 중반에 완료되었습니다. 이때까지 기본 입자 목록은 작았습니다. 전자 e-, 양성자 p 및 중성자 n이라는 세 개의 입자가 모든 원자의 일부입니다. 광자 g(전자기장 양자)가 참여합니다.

하전 입자의 상호 작용과 빛의 방출 및 흡수 과정. 가장 중요한 이론적 발견은 1929년 P. Dirac이 반입자(질량과 스핀은 동일하지만 모든 유형의 전하 값이 반대인 입자, 아래 참조)의 존재에 대한 예측이었습니다. 1932년에 최초의 반입자인 양전자 e+가 발견되었습니다. 마지막으로 W. Pauli는 핵의 b-붕괴 특성을 연구하던 중 1930년에 또 다른 입자인 n 중성미자의 존재를 예측했습니다. Pauli의 주장은 매우 설득력이 있어서 중성미자의 검출은 실제로 1956년에야 가능했지만 Pauli가 자신의 가설을 표현한 직후에는 누구도 이 입자의 존재를 의심하지 않았습니다.

책상 위에 기본 입자 테이블이 있습니다. 이 입자들을 찾아 특성화해 봅시다.

1928년- 디랙과 앤더슨은 전자의 반입자인 양전자를 발견합니다. 그리고 위대한 아인슈타인은 "자신의" 광자를 돕고 제공하기로 결정했습니다.

1931년- 파울리는 중성미자와 반중성미자를 발견합니다. 1935년에는 다소 일관성 있는 시스템이 형성되었습니다. 소립자의 발견이 소강 상태였습니다. 그러나 그것은 거기에 없었습니다!

1935년- 유카와는 최초의 중간자를 발견합니다.

"...바닥에 도달한 줄 알았는데...아래에서 노크 소리가 들렸습니다..." S. Lemm

입자 물리학 발전의 두 번째 단계는 제2차 세계 대전 이후 1947년 우주선에서 파이 중간자 p가 발견되면서 시작되었습니다. 올해부터 100개 이상의 기본 입자가 발견되었습니다.

약 15년 ​​동안(1960년대 초반까지) 가속기와 입자 탐지 장비 개발의 발전 덕분에 질량이 140MeV에서 2GeV에 이르는 수백 개의 새로운 기본 입자가 발견되었습니다.

이 입자들은 모두 불안정했습니다. 더 낮은 질량의 입자로 붕괴되어 결국 안정된 양성자, 전자, 광자 및 중성미자(및 이들의 반입자)가 됩니다. 다른 실험에서 열린 입자 중 하나를 생성하는 것이 가능했기 때문에 그들 모두는 똑같이 기본적으로 보였습니다.

다른 입자의 충돌 과정. 이론 물리학자들은 발견된 입자의 전체 "동물원"을 정렬하고 기본 입자의 수를 최소한으로 줄여 다른 입자가 기본 입자로 구성되어 있음을 증명해야 하는 가장 어려운 작업에 직면했습니다.

입자 물리학 개발의 세 번째 단계는 M. Gell-Mann과 독립적으로 J. Zweig가 기본 입자인 쿼크에서 강하게 상호 작용하는 입자의 구조 모델을 제안한 1962년에 시작되었습니다. 이 모델은 이제 알려진 모든 유형의 입자 상호 작용에 대한 일관된 이론으로 바뀌었습니다.

세 번째 단계는 1995년에 예상되었던 마지막 쿼크인 여섯 번째 쿼크의 발견으로 끝났다고 볼 수 있습니다. 현재 표준 모델이라고 불리는 기존 소립자 이론과 모순되고 이 이론의 틀 내에서 정량적 설명을 찾지 못하는 실험은 알려진 바가 하나도 없습니다.

테이블을 살펴보자. 테이블은 프로젝터로 스크린에 투영됩니다.

4가지 주요 입자 종류를 말해보세요:

• 1. 광자
• 2. 렙톤
• 3. 중간자
• 4. 중입자

소립자란 무엇입니까? (소립자는 모든 물질을 구성하는 기본적이고 더 이상 분해되지 않는 입자입니다.)

이제 수업의 다음 부분으로 넘어가겠습니다. 교과서와 보충 노트를 사용하여 소립자 이론의 3단계 발전을 명확하게 구분합니다. 노트와 교과서를 참조하세요.

Asya는 이사회에서 일하고 있습니다.

III. 에코포즈.

왜 기본 입자가 필요한가요?

ㅏ)지원 요약을 살펴보겠습니다. 입자 사이에 존재하는 상호작용의 4가지 유형을 말하십시오.(중력(GV), 예외 없이 모든 입자에 내재되어 있습니다(질량이 0인 입자도 일반적으로 말해서 중력을 끄는 것은 질량이 아니라 에너지이기 때문입니다!). 강(SV) , 쿼크를 하드론으로 통합 - 강하게 상호 작용하는 입자는 두 그룹으로 나뉩니다. 중입자 - 세 개의 쿼크로 구성된 반정수 스핀을 갖는 입자(B ~ qqq)와 중간자 - 쿼크로 구성된 정수 스핀을 갖는 입자 안티쿼크(M ~ `qq) .광자(원자의 구조, 원자에 의한 빛의 방출 및 흡수, 원자 구조 및 물질의 특성 등)와 관련된 모든 과정을 담당하는 전자기(EMW), 마찰력과 같은 거시적 표현까지 ). 중성미자와 일부 강입자의 붕괴 과정에서 나타납니다.)

물리학에서 가장 아름다운 공식!!!

E = mc2

질량은 에너지이다! 무슨 일이야? 광자를 가속시켜 물질을 얻을 수 있습니다!

에너지에서 물질을 얻을 수 있어요! 보여주세요 - 노력하세요.

(아인슈타인의 삶에서 흥미로운 사건 중 하나를 말해주세요).

비)당신과 나는 지구상에 존재하는 중성미자 망원경 2개 중 1개가 있는 곳에 살고 있습니다. 중성미자는 다른 입자와 상호작용하지 않거나 매우 약하게 상호작용하는 입자입니다. 우주 탄생 순간에 등장해 많은 정보를 담고 있다. 그들은 망원경으로 잡혔습니다. 1 s.k. = 5개의 중성미자.

안에)양전자 단층 촬영 장치와 같은 장치가 있습니다. 사람이 방사성 원소를 혈액에 흡입하거나 주입하면 양전자가 방출되어 신체의 전자와 반응합니다. 그들은 감지기에 포착된 감마선을 소멸시키고 방출합니다.

교과서를 사용하여 말해보세요. 소멸이란 무엇입니까?

G)이제 기본 입자가 제기하는 위험에 대해 설명합니다. 매우 빠른 전자 또는 감마 양자(멸멸 중에 나타남)는 신체에서 최대 50억 개의 이온을 형성할 수 있습니다. 이러한 하전된 이온은 신경계에 좋지 않습니다. 우리가 신경계의 소리를 “들을” 수 있다면 라디오 수신기에 간섭이 들어올 때 들리는 것과 똑같은 딱딱거리는 소음을 들을 수 있을 것입니다. 그러나 작고 합리적인 복용량에서는 기본 입자에 노출되는 것이 좋습니다.

디)지원 요약의 두 번째 요점을 살펴 보겠습니다. 이번 주제는 반입자에 관한 것입니다. 물질이 있습니다 - 반물질이 있습니다. 그들을 연결하는 방법을 찾을 수만 있다면! 그런 다음 우리는 지구에서 먼지를 모두 파괴하고 감마 양자 형태로 가장 순수한 에너지를 얻을 수도 있습니다. 여기에 귀하의 지식을 적용할 수 있는 또 다른 영역이 있습니다. 과학의 사각지대 - 도전하세요!

IV. 강의 요약.

중고 도서:물리학11 Myakishev, Bukhovtsev - Bustard., CD 디스크 개방형 물리학, 그림 속 물리학, 물리학사 강좌

주제에 대한 물리학 수업: 기본 입자 물리학의 개발 단계. 소립자의 물리학.

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Kaptelova N.V., 물리학 교사, 시립 교육 기관 "Gymnasium No. 79", Barnaul, Altai Territory

11학년

"기본 입자" 주제에 대한 수업(2시간)

학과목 – 물리학

레벨 – 기본

수업 프로필 – 인도주의자

사용된 텍스트 - § 64 "기본 입자"(Mansurov A.N., Mansurov N.A., 인도주의 학교용 교과서 "Physics-10-11")

기술 “읽기와 쓰기를 통한 비판적 사고의 발달”(RDMCHP)

수업 유형: 정보 텍스트 작업

목표:

교훈적 – 텍스트에 대한 간접적인 연구를 통해 학생들에게 기본 입자에 대한 과학적 지식 시스템을 형성합니다.

발달 – 학생의 교육 정보를 효과적으로 처리하는 방법을 개발하고, 독립적인 학습 방법, 인지 및 의사소통 능력을 지속적으로 형성합니다.

교육 – 자신의 인지 능력과 변증법적 유물론적 세계관에 대한 학생들의 자신감을 지속적으로 발전시키는 것

방법론 - 학생들이 RKMChP 기술을 기반으로 한 독립적 학습 방법을 습득할 수 있는 조건을 조성합니다.

예상 결과:

기본 입자에 대한 과학적 지식 시스템과 클러스터 형태의 표현에 대한 학생들의 동화;

개인, 쌍, 그룹, 집단 작업 형태(RKMChP 기술)를 통해 텍스트 작업을 기반으로 각 학생이 독립적인 인지 활동에 대한 자신의 경험을 얻고 이해합니다.

참고: 클러스터 - 주제의 키워드를 식별하기 위해 구조화되고 체계화된 형태로 정보를 제시할 수 있는 그래픽 방법입니다. 클러스터는 타원으로 구성된 그래픽 다이어그램입니다. 클러스터 중앙의 주요 타원에는 주요 문제, 주제, 아이디어가 있습니다. 다음 수준의 타원 - 체계화를 위한 기능 또는 근거 분류, 세 번째 수준의 타원 - 추가 세부 사항 등 클러스터는 매우 광범위할 수 있으므로 항상 중지할 수 있는 세부 수준을 선택해야 합니다. 클러스터를 사용하면 많은 양의 정보를 체계적으로 표시할 수 있습니다.

클러스터에는 텍스트 주제 간의 논리적 연결을 나타내는 핵심 아이디어인 키워드가 포함되어 있습니다. 연결은 그림의 무결성과 선명도를 제공합니다.

클러스터(모든 그래픽 다이어그램과 마찬가지로)는 연구 중인 주제의 모델로, "조감도에서" 주제를 전체적으로 볼 수 있습니다. 동기 부여가 증가하기 때문에 주제의 아이디어가 더 쉽게 인식됩니다. 사람은 항상 그래픽 이미지가 필요합니다. 뇌는 패턴을 기억합니다. 학생들이 클러스터 형태로 정보를 표현하는 것은 창의적인 처리에 기여하여 이해 수준에서 정보의 동화를 보장합니다. 클러스터(다른 계획과 마찬가지로)를 사용하면 사고를 "강화"하고, 더 유연하게 만들고, 고정관념을 없애고, 독단적인 사고를 비판적 사고로 바꿀 수 있습니다.

또한 클러스터 구축을 통해 인터넷 검색에 사용할 수 있는 키워드 시스템을 식별할 수 있을 뿐만 아니라 학생 연구의 주요 영역을 결정하고 교육 프로젝트의 주제를 선택할 수 있는 것도 중요합니다.

숙제(과외활동):

1. § 65(RKMChP 기술을 독립적으로 사용)

2. ICT를 활용한 클러스터

(2와 3은 선택사항)

강의 스크립트.

부르다.

무대 목표:

새로운 정보로 작업하도록 장려하고 주제에 대한 관심을 불러일으킵니다.

- 해당 주제에 대한 기존 지식을 표면으로 가져오기

- 갈등 없는 의견 교환

"제안적인 질문"

"무리"

1. 조직적인 순간

2. 학생들에게는 다음 사항에 대해 생각하고 토론할 질문이 제공됩니다.

논리 사슬로 나가십시오: 자연-신체-물질-분자-원자-핵-핵자(양성자, 중성자)-전자.

당신이 아는 기본 입자가 무엇인지 기억하십니까? 클러스터라고 생각하세요.

(양성자, 중성자, 전자, 광자, π-중자)

학생들은 노트북에서 개별적으로 작업한 다음 쌍으로 작업합니다., 그들의 제안에 따라 교사는 칠판에 클러스터를 그립니다. 학생들이 제안한 클러스터 중 하나:

1. 선생님: 1932년부터 문을 열었어요. 400(!) 개 이상의 기본 입자.

그토록 많은 수가 "우주 최초의 벽돌", 즉 진정한 기본 입자라고 주장할 수 있습니까?

1. “혼자서/짝으로/그룹으로 생각해보세요.” 답변에 대한 집단 토론. 개념화 및 공식화 수업 목표. 활동 계획. (“선택된 특성에 따라 소립자를 분류, 체계화하여 연구하고 그 결과를 클러스터 형태로 제시한다.”

   §64 "Physics-10-11" Mansurov A.N., Mansurov N.A) 텍스트를 독립적으로 연구하고 정보를 클러스터 형태로 제시하는 것이 제안되었습니다.

이해력

무대 목표:

새로운 지식 얻기

다양한 유형의 읽기 습득: 입문, 학습, 동화, 검색, 정보 텍스트 이해 기술

분석력, 토론력, 의사소통 능력 개발

"I.N.S.E.R.T. 시스템"

"무리"

“혼자서/짝으로/그룹으로 생각해보세요”

텍스트를 사용한 독립적인 작업

정보의 인식. 이 단계에서 학생은 일을 합니다. 개별적으로("생각하다 스스로"). 입문 독서, 텍스트 주제에 대한 일반적인 아이디어 얻기.

독서를 공부하세요. 개인일하십시오 (“스스로 생각해 보세요”). 텍스트 요소의 의미 인식 작업, 단어, 문장, 단락 이해, 텍스트 주제(주요 개념, 키워드, 아이디어) 분리, 텍스트 주제의 연결 식별(논리적, 원인 및 결과, 공간적, 시간적 등). 주어진 텍스트의 내용과 연구된 다른 텍스트의 내용 사이의 연관성을 이해하고, 이러한 연결을 기반으로 주어진 텍스트를 해석합니다. I.N.S.E.R.T.를 표시하는 텍스트를 사용하면 내용을 이해하는 데 도움이 됩니다. (I.N.S.E.R.T. - "읽기와 사고력 향상을 위한 대화형 표기법 시스템")

- "모두 다 아는"

- - "생각과 모순됨"

+ - “흥미롭고 예상치 못한”

? - "더 알아보기"

! - "중요한"

동화 읽기. 텍스트에 대한 이해를 확인합니다. 재학생 파리에서(“쌍으로 생각하기”)가 사용됩니다 당신의 말로본문에 관한 질문에 서로 대답하십시오.

정보 처리. 개인일하십시오 (“스스로 생각해 보세요”). 정보를 관련 부분으로 분류합니다. 수신된 정보의 체계화 및 분류 근거 식별.

처리된 정보의 합성. 개인일하십시오 (“스스로 생각해 보세요”). 그룹화, 정보 결합, 클러스터 생성. 수신된 정보를 "다른 언어로" 번역: 단어 언어에서 다이어그램 언어로, 언어에서 그래픽으로.

개별 클러스터의 표시 및 보호 파리에서(“쌍으로 생각하기”), 그 다음에 그룹으로(“함께 생각해요”)

정보의 "역번역": 도표의 언어에서 단어의 언어로, 그래픽 언어에서 언어로, 정보가 자신의 말로 전달됩니다. 토론이나 토론에서 아이디어를 교환합니다. 논쟁, 건설적인 비판, 설명, 관절클러스터 마무리.

반사

지금까지 다룬 내용의 의미를 생각해 보십시오.

자신의 인생 경험에 비추어 수업 내용을 살펴보십시오.

"클러스터로 돌아가기"

"출국 카드"

학급 앞에서 그룹 클러스터에 대한 여러 옵션을 제시하고 방어하며, 집단논의.

제안된 최종 클러스터 옵션:

2. 과제: 이 클러스터를 수업 시작 부분에서 제안한 클러스터와 비교하십시오. (!!!)

전자, 양성자, 중성자, 광자, π-중간자가 있는 위치를 찾으세요.

결론을 도출. ( 소립자에 대한 지식이 대폭 늘어납니다!)

3. (추가 인지 활동에 대한 요약 및 동기 부여). 수업을 시작할 때의 질문으로 돌아가 보겠습니다. 그들에 대한 답을 찾았나요? 어떤 질문에 답이 남아 있습니까? 어떤 새로운 것들이 등장했나요? 답을 어디서 찾을 수 있나요?

우리 주변의 세상은 무엇으로 구성되어 있습니까?

물질의 구조는 끝없이 겹겹이 쌓인 인형과 비슷합니까, 아니면 분할할 수 없는 기본 입자가 발견되면 분할 과정이 중단됩니까?

다른 모든 입자를 구성하는 가장 원시적인 기본 입자는 무엇입니까?

자연에 그보다 더 깊은 것이 없을 정도로 물질의 조직 수준이 있습니까?

그러한 숫자(400개 이상)가 "우주 최초의 벽돌", 즉 진정한 기본 입자라고 주장할 수 있습니까?

이렇게 풍부한 기본 입자를 탐색하는 방법은 무엇입니까?

어떤 입자가 실제로 "기본"입니까?

(스스로/쌍으로/그룹으로 생각해 보세요). 논의.

개인 작문(10분) “출국 카드” - 1) 수업의 가장 중요한 아이디어; 2) 수업 주제에 대한 질문 하나 3) 수업 자료에 대한 일반적인 논평

수업 시간에 자신의 작업에 대해 자기 평가를 하십시오(자신에 대해 만족함, 별로 행복하지 않음, 행복하지 않음, 왜?).

IV. 숙제(과외활동)

학생들에게 수업 중에 습득한 지식을 심화하기 위해 독립적인 작업을 수행할 수 있는 기회를 제공합니다.

독립적인 학습 활동 기술을 연습합니다.

학생들의 창의적인 능력을 개발하십시오

1. 연구 § 65(RKMChP 기술을 독립적으로 사용)

2. ICT를 사용하여 만들어진 § 65의 클러스터

3. 관심 주제에 대한 창의적인 작업.

(2와 3은 선택사항)

학생들의 관찰 클러스터의 구성이 다음과 같이 인식된다는 것을 보여줍니다. 창의적인 작품, 문제에 대한 자신의 비전, 접근 방식, 가변성, 방법을 구현할 수 있습니다. 수단자기 실현, 자기 확인.

개인, 쌍, 그룹 및 공동 작업의 가능성은 교육 과정에서 심리적 편안함을 제공합니다. 세 가지 유형의 각 학생을 포함

활동(사고, 쓰기, 말하기)은 "내부 정보 처리"를 제공합니다. 이러한 요소는 학생들이 이해, 이해, 교육-인지적 동기 및 활동 개발 수준에서 새로운 자료를 동화하는 데 기여합니다(특히 전통적, 설명적, 설명적 교육 시스템에 잘 맞지 않는 학생들의 경우). 그리고 가장 중요한 것은 - 그들은 거의주인 독립적으로 새로운 지식을 얻는 방법, 그들은 기능적 읽고 쓰기 능력을 개발합니다.

위에서 설명한 창의적인 텍스트 처리를 기반으로 한 교육 기술을 통해 다음과 같은 교육이 가능합니다. 흥미롭고 빠르며 고품질그리고 학생들에게 만족감을 줍니다.

"기본 상호 작용" 및 "기본 입자" 주제에 대한 클러스터 수행의 예: