Giáo án Vật lý Lớp 12 - Chương VIII: Từ vi mô đến vĩ mô - Tiết 67, Bài 40: Các hạt sơ cấp

Ngày soạn: /	/ Ngày dạy: /	/
Tiết 67
MỤC TIÊU BÀI HỌC
Về kiến thức
Nêu được hạt sơ cấp là gì.
CHƯƠNG VIII
TỪ VI MÔ ĐẾN VĨ MÔ CÁC HẠT SƠ CẤP
Nêu được tên một số hạt sơ cấp.
Về kĩ năng
Vận dụng được các biểu thức làm các bài tập đơn giản và nâng cao trong SGK hoặc SBT vật lý 12.
Về thái độ
Rèn thái độ tích cực tìm hiểu, học tập, tự lực nghiên cứu các vấn đề mới trong khoa học
Năng lực hướng tới
a, Phẩm chất năng lực chung
Phẩm chất: Tự lập, tự tin, tự chủ; Có trách nhiệm bản thân và cộng đồng
Năng lực chung: Năng lực tự học; năng lực giải quyết vấn đề; Năng lực giao tiếp; Năng lực hợp tác; Năng lực sử dụng ngôn ngữ; Năng lực tính toán.
b, Năng lực chuyên biệt môn học
Năng lực sử dụng ngôn ngữ, năng lực tính toán, năng lực thực hành, thí nghiệm
PHƯƠNG PHÁP-KĨ THUẬT
Phương pháp
PP dạy học Gợi mở - vấn đáp, PP thuyết trình, PP hoạt động nhóm, PP công tác độc lập
Kĩ thuật dạy học
Kĩ thật dặt câu hỏi, kĩ thuật XYZ
CHUẨN BỊ
Chuẩn bị của giáo viên:
Gíao án, tranh, ảnh trong SGK.
SGK, SGV, một số dụng cụ thí nghiệm
Giao một số câu hỏi trong bài học mới cho học sinh tìm hiểu trước ở nhà.
Chuẩn bị của học sinh:
Đọc trước bài học, tự tìm thông tin trong SGK sách tham khảo, mạng để trả lời các câu hỏi trong SGK và các câu hỏi giáo viên giao về nhà cho HS tiết trước.
HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC
Ổn định lớp
Kiểm tra bài cũ
Bài mới
Họat động của giáo viên
Họat động của học sinh
Nội dung
HOẠT ĐỘNG 1: Khởi động (2’)
Mục tiêu:	HS biết được các nội dung cơ bản của bài học cần đạt được, tạo tâm thế cho học sinh đi vào tìm hiểu bài mới.
Phương pháp dạy học: Dạy học nhóm; dạy học nêu và giải quyết vấn đề; phương pháp thuyết trình; sử dụng đồ dung trực quan
Định hướng phát triển năng lực:	Năng lực thực nghiệm, năng lực quan sát, năng lực
Trang 256
sáng tạo, năng lực trao đổi. Phẩm chất tự tin, tự lập, giao tiếp.
Trong vật lý hiện đại, các hạt như các quark, lepton (electron, positron, neutrino...), gauge boson, photon là các hạt sơ cấp. Vậy hạt sơ cấp là gì?
Chúng ta cùng tìm hiểu bài học hôm nay..
HS ghi nhớ
HS đưa ra phán đoán
CHƯƠNG VIII
TỪ VI MÔ ĐẾN VĨ MÔ
Tiết 67
CÁC HẠT SƠ CẤP
HOẠT ĐỘNG 2: Hình thành kiến thức (20’) Mục tiêu: - Nêu được hạt sơ cấp là gì.
- Nêu được tên một số hạt sơ cấp.
Phương pháp dạy học: Dạy học nhóm; dạy học nêu và giải quyết vấn đề; phương pháp thuyết trình; sử dụng đồ dung trực quan
Định hướng phát triển năng lực: Năng lực thực nghiệm, năng lực quan sát, năng lực sáng tạo, năng lực trao đổi. Phẩm chất tự tin, tự lập, giao tiếp.
Y/c HS đọc Sgk và cho biết hạt sơ cấp là gì?
Nêu một vài hạt sơ cấp đã biết?
Y/c Hs đọc Sgk từ đó cho biết cách để đi tìm các hạt sơ cấp?
Nêu một số hạt sơ cấp tìm được?
Hạt muyôn có khối lượng cỡ 207me.
Hạt p+ và p- có khối lượng 273,2me.
Hạt po có khối lượng 264,2me.
Các hạt kaôn có khối lượng cỡ 965me.
(Xem ở Bảng 40.2: Một số hạt sơ cấp)
Y/c HS đọc sách và cho biết các hạt sơ cấp được phân loại như thế nào?
Học sinh đọc Sgk để trả lời.
Phôtôn (g), êlectron (e-), pôzitron (e+), prôtôn (p), nơtrôn (n), nơtrinô (n).
Dùng các máy gia tốc hạt nhân.
HS nêu các hạt sơ cấp tìm được.
HS ghi nhận một số hạt sơ cấp.
+ Các leptôn (các hạt nhẹ) có khối lượng từ 0 đến 200me): nơ tri nô, êlectron, pôzitron, mêzôn
m.
+ Các hađrôn có khối lượng trên 200me.
Mêzôn: p, K có khối lượng trên 200me, nhưng nhỏ hơn khối lượng nuclôn.
Khái niệm các hạt sơ cấp
Hạt sơ cấp là gì?
- Hạt sơ cấp (hạt vi mô, hay vi hạt) là những hạt có kích thước vào cỡ kích thước hạt nhân trở xuống.
2. Sự xuất hiện các hạt sơ cấp mới
Để tạo nên các hạt sơ cấp mới, người ta sử dụng các máy gia tốc làm tăng vận tốc của một số hạt và cho chúng bắn vào các hạt khác.
Một số hạt sơ cấp:
+ Hạt muyôn (m-) - 1937.
+ Hạt p+ và p-.
+ Hạt po.
+ Các hạt kaôn K- và Ko.
+ Các hạt rất nặng (m > mp): lamđa (Ùo); xicma: So, S±; kxi:
Xo, X-; ômêga: W-.
3. Phân loại
Các hạt sơ cấp
Phôtôn Các leptôn Các hađrôn Mêzôn Nuclôn Hipêron
BarTiornan
g 257
Hipêron có khối lượng lớn hơn khối lượng nuclôn.
Thời gian sống của các hạt sơ cấp là gì?
Thông báo về thời gian sống của các hạt sơ cấp.
Ví dụ:	n ® p + e- +
ne
n ® p+ + p-
Y/c Hs đọc Sgk và cho biết phản hạt là gì?
Nêu một vài phản hạt mà ta đã biết?
Trường hợp hạt sơ cấp không mang điện như nơtrôn thì thực nghiệm chứng tỏ nơtrôn vẫn có momen từ khác không ® phản hạt của nó có momen từ ngược hướng và cùng độ lớn.
Y/c HS xem bảng 40.1 và cho biết hạt nào là phản hạt của chính nó.
Thực nghiệm và lí thuyết chứng tỏ rằng mỗi hạt vi mô tồn tại một đại lượng gọi là momen spin (hay thông số spin hoặc số lượng tử spin)
Thông báo về số lượng tử spin, từ đó phân loại các vi hạt theo s.
Lưu ý:
+ Các fecmion có s là các số bán nguyên: e-, m-, n, p, n, 
+ Các boson là các số không	âm:
g, p 
Là thời gian từ lúc nó được sinh ra đến khi nó mất đi hoặc biến đổi thành hạt sơ cấp khác.
HS trả lời.
+ êlectron (e-) và pôzitron (e+)
+ nơtrinô (n) và phản nơtrinô (n ) 
Các hạt piôn và phôtôn.
HS ghi nhận đại lượng momen spin.
HS ghi nhận phân loại các vi hạt theo s.
II. Tính chất của các hạt sơ cấp
1. Thời gian sống (trung bình)
- Một số ít hạt sơ cấp là bền, còn đa số là không bền, chúng tự phân huỷ và biến thành hạt sơ cấp khác.
2. Phản hạt
Mỗi hạt sơ cấp có một phản hạt
tương ứng.
Phản hạt của một hạt sơ cấp có cùng khối lượng nhưng điện tích trái dấu và cùng giá trị tuyệt đối.
Kí hiệu:
Hạt: X; Phản hạt: X
3. Spin
Đại lượng đặc trưng cho chuyển động nội tại của hạt vi mô gọi là momen spin (hay thông số spin hoặc số lượng tử spin)
Độ lớn của momen spin được tính theo số lượng tử spin, kí hiệu s.
Phân loại các vi hạt theo s
Các hạt sơ cấp
Fecmiôn	Bôzôn
(fecmion)	(boson)
s = 0, 1, 2 
- Thông báo về các tương tác của các hạt sơ cấp.
- HS ghi nhận 4 loại tương tác cơ bản.
III. Tương tác của các hạt sơ cấp
- Có 4 loại cơ bản
1. Tương tác điện từ
Tương tác điện từ là gì?
Tương tác điện từ là bản chất của các lực Cu-lông, lực điện từ, lực Lo-ren
Tương tác mạnh là gì?
Một trường hợp riêng của tương tác mạnh là lực hạt nhân.
Tương tác yếu là gì?
Ví dụ:	p ® n + e+ +
ne
n ® p + e- + ne
Các nơtrinô ne luôn đi đối với e+ và e-. Sau đó tìm được 2 leptôn tương tự như êlectron là m- và t-, tương ứng với hai loại nơtrinô nm và nt.
Tương tác hấp dẫn là gì? Ví dụ: trọng lực, lực hút giữa	Trái	Đất	và	Mặt Trăng, giữa Mặt Trời và các hành tinh
Thông báo về sự thống nhất của các tương tác khi có năng lượng cực cao. Y/c HS đọc Sgk để tìm hiểu về sự thống nhất đó.
HS đọc Sgk và trả lời câu hỏi.
HS đọc Sgk và trả lời câu hỏi.
HS đọc Sgk và trả lời câu hỏi.
HS đọc Sgk và trả lời câu hỏi.
HS đọc Sgk để tìm hiểu.
- Là tương tác giữa phôtôn và các hạt mang điện và giữa các hạt mang điện với nhau.
2. Tương tác mạnh
- Là tương tác giữa các hađrôn.
3. Tương tác yếu. Các leptôn
Là tương tác có các leptôn tham gia.
Có 6 hạt leptôn:
æ e- ö æ m - ö æt - ö
ç v ÷ ; ç v ÷ ; çn ÷
è e ø è m ø è t ø
4. Tương tác hấp dẫn
- Là tương tác giữa các hạt (các vật) có khối lượng khác không.
5. Sự thống nhất của các tương tác
- Trong điều kiện năng lượng cực cao, thì cường độ của các tương tác sẽ cùng cỡ với nhau. Khi đó có thể xây dựng một lí thuyết thống nhất các loại tương tác đó.
HOẠT ĐỘNG 3: Hoạt động luyện tập (10') Mục tiêu: Luyện tập củng cố nội dung bài học
Phương pháp dạy học: dạy học nêu và giải quyết vấn đề; phương pháp thuyết trình
Định hướng phát triển năng lực:	Năng lực thực nghiệm, năng lực quan sát, năng lực sáng tạo, năng lực trao đổi. Phẩm chất tự tin, tự lập, giao tiếp.
1. Trong phạm vi kích thước và cấu tạo xét trong bài này, những hạt nào không thể coi là hạt sơ cấp ?
A. Electron.	B. Hạt nhân hiđrô.
C. Nơtron.	D. Hạt nhân .12C
6
.2. Electron là hạt sơ cấp thuộc loại
A. leptôn.	B. hipêron.	C. mêzôn.	D. nuclon.
3. Hạt nào sau đây không phải là hạt sơ cấp ?
A. prôtôn (p).	B. anpha (α).
C. pôzitron (e+).	D. êlectron (e).
1
2
3
D
A
B
HOẠT ĐỘNG 4: Hoạt động vận dụng (8’)
Mục tiêu: Vận dụng làm bài tập
Phương pháp dạy học: Dạy học nhóm; dạy học nêu và giải quyết vấn đề; phương pháp thuyết trình
Định hướng phát triển năng lực:	Năng lực thực nghiệm, năng lực quan sát, năng lực sáng tạo, năng lực trao đổi. Phẩm chất tự tin, tự lập, giao tiếp.
Yêu cầu HS thảo luận :
Nêu những đặc trưng của các hạt sơ cấp.
GV Phân tích nhận xét, đánh giá, kết quả thực hiện nhiệm vụ học tập của học sinh.
Thực hiện nhiệm vụ học tập:
HS sắp xếp theo nhóm, dưới sự hướng dẫn của GV
Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận
Đại diện các nhóm nhận xét kết quả
Những đặc trưng của các hạt sơ cấp là:
Khối lượng nghỉ m0 . Thí dụ: me = 9,1.10-31kg
Năng lượng nghỉ E0 = m0c2. Thí dụ:
E0 = 0,511MeV
Điện tích Q có đơn vị là điện tích nguyên tố e.
Thí dụ: proton Q = +1, photon Q = 0
Spin: là đặc trưng cho chuyển động nội tại của một hạt cơ bản.
+ Momen spin được tính theo số lượng tử spin s.
Thí dụ: Electron, proton, neutron s = 1/2; photon s = 1.
+ Mômen động lượng riêng: Tính bởi công thức: s.h/(2π)
Thời gian sống trung bình T:
+ Hạt bền: Hạt bền là hạt không phân rã. Có 4 hạt: proton, electron, photon, neutrino
+ Không bền: là các hạt phân rã thành hạt khác. Các hạt có thời gian sống ngắn: từ 10-24 đến 10-6s. Nơtron thời gian sống dài, khoảng 932s.
HOẠT ĐỘNG 5: Hoạt động tìm tòi và mở rộng (2’) Mục tiêu: Tìm tòi và mở rộng kiến thức
Phương pháp dạy học: dạy học nêu và giải quyết vấn đề
Định hướng phát triển năng lực:	Năng lực thực nghiệm, năng lực quan sát, năng lực sáng tạo, năng lực trao đổi. Phẩm chất tự tin, tự lập, giao tiếp.
Tìm hiểu thêm về các loại hạt mới khác trên các tư liệu mạng
Hướng dẫn về nhà
Chuẩn bị bài mới
- Làm tất cả các bài tập trong SGK trang 208, 209 và SBT