Naturwissenschaften

Quantisierung der Ladung - RCL “Millikan-Versuch”

Veröffentlicht am 22.05.2009
  • Sekundarstufe II
  • etwa 5 Stunden
  • Arbeitsmaterial, Thematischer Hintergrund, Arbeitsblatt, Experiment
  • 1 Arbeitsmaterial

Schülerinnen und Schüler bestimmen mit einem ferngesteuerten Experiment eigenständig die Elementarladung.

Didaktisch-methodischer Kommentar

Der Millikan-Versuch und die Versuchsinhalte gehören für Schülerinnen und Schüler und für Lehrkräfte zu den schwierigen Versuchen in der Sekundarstufe II. Die Ursachen sind vielfältig:

  • Versuchsstatistik: Für eindeutige Aussage zur Ladungsquantelung sind zeitaufwändige Messungen mit vielen Ladungsbestimmungen notwendig.
  • Schülerbeteiligung: Nur wenige Schülerinnen und Schüler können im Unterricht Messungen durchführen.
  • Stokessche Reibungskraft: Eine deduktive Herleitung auf Schulniveau ist nicht möglich. Ein induktiver Zugang ist im Vergleich zum einmaligen Gebrauch beim Millikan-Versuch zu zeitaufwändig. Für Lernende ist das Auftreten von relevanten Gültigkeitsgrenzen bei Gesetzen ungewohnt (Korrektur nach Cunningham, nur kleine Geschwindigkeiten).
  • Ladungsquantelung: Erstmalig tritt bei diesem Versuch eine gequantelte physikalische Größe in der Sekundarstufe II auf.
  • Versuchtheorie: Für Schülerinnen und Schüler ist die umfassende Versuchstheorie (Inhalte aus der Mechanik und Elektrostatik) ungewohnt umfangreich.

Die Unterrichtseinheit zielt gerade wegen dieser Schwierigkeiten auf ein eigenständigeres Lernen der Schülerinnen und Schüler.

Download

Vermittelte Kompetenzen

Die Schülerinnen und Schüler sollen

  • die reibungsbehaftete Bewegung der Öltröpfchen in Luft qualitativ erklären können.
  • das Ziel "Ladungsbestimmung" des Millikan-Versuchs erkennen.
  • möglichst eigenständig die Formel einer Messmethode zur Bestimmung der Öltröpfchenladung herleiten.
  • einzeln oder in Gruppen mit dem RCL "Millikan-Versuch" Messdaten erheben, zusammentragen und in Diagrammen darstellen.
  • die Ladungsquantelung als Hypothese formulieren und bestätigen sowie die Elementarladung bestimmen.

Kurzinformation zum Unterrichtsmaterial

ThemaDer Millikan-Versuch als RCL - Bestimmung der Elementarladung
AutorSebastian Gröber
FachPhysik
ZielgruppeSekundarstufe II
Zeitraumetwa 5 Stunden
Technische VoraussetzungenComputer mit Internetzugang und Beamer im Physikraum
SoftwareZur Auswertung der Messdaten des Millikan-Versuchs: Tabellenkalkulationsprogramm (zum Beispiel Excel); Zur Aufnahme von Messwerten aus Videos: Videoanalyseprogramm (zum Beispiel das kostenlose Easyvid oder Coach 6 Studio MV)  

Kommentare zu dieser Unterrichtseinheit

Keine Kommentare gefunden!

Bitte melden Sie sich an, um einen Kommentar zu schreiben.

Frei nutzbares Material
Die von Lehrer-Online angebotenen Materialien können frei für den Unterricht genutzt und an die eigene Zielgruppe angepasst werden.