对贵港市2017年中考物理第8题的商榷

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　　[摘   要]广西贵港市2017年中考物理第8题，存在一定的缺陷，值得商榷。通过查阅相关书籍和资料，具体分析了题目中的缺陷及其影响，以期能引起命题者的重视，促进各地中考命题的严谨性和科学性。
　　[关键词]贵港市;2017年;中考物理;第8题
　　[中图分类号]    G633.7        [文献标识码]    A        [文章编号]    1674-6058（2019）14-0066-01
　　每年中、高考，都会有很多令人耳目一新的原创题，这些新题往往结合科技前沿，联系生活经验，在考查学生知识掌握程度的同时，又注重对学生核心素养的培养。但编制试题时，应当深入了解科技前沿、深入考证所列举的物理知识是否科学严谨，从而避免错误。下面结合广西贵港市2017年中考物理第8题进行分析。
　　一、中考原题再现
　　下列各项排列中，按照尺度的数量级由大到小排列的是（ ）。
　　A.银河系、太阳系、地球、生物体、分子、原子核、夸克、电子
　　B.太阳系、银河系、地球、生物体、原子核、分子、电子、夸克
　　C.银河系、太阳系、地球、生物体、原子核、分子、夸克、电子
　　D.太阳系、银河系、地球、生物体、分子、原子核、夸克、电子
　　根据题意，按照空间尺寸由大到小排列，应该是：银河系、太阳系、地球、生物体、分子、原子核。因此根据排除法可得答案为A。但是A选项却认为按照空间尺度，夸克比电子大，这一点是没有任何理论依据的。
　　二、夸克和电子的大小目前仍未确定
　　1.电子的大小目前仍未確定
　　从1897年汤姆生发现电子起，人们便一直试图测量电子的大小。
　　1965年，著名物理学家丁肇中（1976年诺贝尔物理学奖获得者）打破权威，在德国使用不同的方法测量电子半径，证明电子是没有体积的，它的半径小于10-16米。
　　德国-美国物理学家汉斯·格奥尔格·德默尔特因“开发离子阱技术”而获得1989年诺贝尔物理学奖，他从1956年开始研究怎样建造离子阱，且不断改善此技术，并最终取得成果。通过势阱对电子进行了长达3个月的限制，并不断减小势阱，但是，并没有做出小到电子放不进去的势阱，由此得出电子半径小于10-22米。
　　到目前截止，包括丁肇中在内的许多科学家都一直在找电子的半径，但仍没有答案。
　　2.夸克的大小目前也仍未确定
　　从1964年盖尔曼提出夸克理论，到1995年费米实验室观测到最后一种夸克顶夸克，目前，实验中已经观测到六味夸克。夸克理论认为，夸克都是被囚禁在粒子内部的（称为夸克禁闭），不存在单独的夸克。迄今为止，人类尚未观测到“独立”的夸克。对于夸克的大小，目前尚无结论，只能给出其半径上限，小于10 -19米。
　　目前，夸克半径究竟多大，仍没有答案。
　　3.半径概念是宏观概念，微观世界里不存在半径概念
　　现代物理的基础理论是量子场论，电子和夸克都是场的激发态，场理论的自洽性要求所有基本粒子都是无测度的点，也就是说基本粒子没有大小。
　　2012年7月，欧洲大型强子对撞机发现了希格斯玻色子（即所谓“上帝粒子”），填补了标准模型所缺失的这最后一片拼图。彼得·希格斯亦因为从理论上预测了万物质量之源——希格斯玻色子的存在而获得2013年诺贝尔物理学奖。根据标准模型，每一种基本粒子都有不同的质量、电荷、自旋、磁矩等特性。标准模型并不是很关心基本粒子的“大小”，因为基本粒子在一般的理论上， 都被直接当作“质点”，都是无内部结构的零直径粒子。
　　量子力学认为，包括夸克，弦在内的物质单元都是量子，即波粒二象性物质形式。粒子性决定了粒子是有半径的，但量子力学的测不准原理不允许我们精确测量基本粒子的大小;波动性决定了粒子不会有固定占据多少空间的量（也就是我们所谓的没有体积），波有频率、有波长、有振幅……但是不会有体积。
　　因此，物理学里通常不会论及基本粒子的半径大小，因为半径概念是宏观概念，微观世界里不存在半径概念。如果硬要说粒子大小，亦不是其线度大小，而是其相互作用的尺度大小（丁肇中教授亦是利用散射测定电子所占据的空间的大小）。
　　三、题目错误分析及修改建议
　　目前夸克和电子的大小都未有具体数据，仅有半径上限。因此题中认为夸克尺度的数量级大于电子尺度的数量级显然是不合理的。
　　更重要的是，半径概念是宏观概念，微观世界里不存在半径概念。现代物理学中，夸克与电子都属于基本粒子，具有波粒二象性，题目用宏观概念去恒量微观粒子，并不妥当。
　　初中阶段，学生主要掌握物质的基本结构即可，不必深究基本粒子与量子力学。因此，笔者建议，每个选项里可以把电子或夸克去掉，考查学生对物质的基本结构是否了解即可。
　　（责任编辑 易志毅）
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