Rutherfordscher Streuversuch als RCL
Schülerinnen und Schüler entdecken das Rutherfordsche Atommodell beim Experimentieren mit einem Remotely Controlled Laboratory (RCL).
Ein Remotely Controlled Laboratoy (RCL) ist ein über das Internet fernbedienbares Realexperiment. Die hier vorgestellte Unterrichtsreihe in der Atomphysik nutzt die mediendidaktischen Eigenschaften des RCLs "Rutherfordscher Streuversuch". Lernende können das an Schulen nur selten vorhandene Demonstrationsexperiment als Hausexperiment durchführen, Messdaten in Gruppen zusammentragen und auswerten. Diese werden mit den Vorhersagen der Atommodelle von Dalton, Thomson und Rutherford verglichen.
Kompetenzen
Die Schülerinnen und Schüler sollen
- Kenntnisse aus der Mechanik, Elektrostatik und Radioaktivität zur Erklärung der Streuung von Alpha-Teilchen anwenden.
- mit dem RCL "Rutherfordscher Streuversuch" die Streuung von Alpha-Teilchen experimentell untersuchen.
- die Vorhersagen zur Streuung der Alpha-Teilchen nach dem Daltonschen, Thomsonschen und Rutherfordschen Atommodell mit den Messergebnissen vergleichen.
- Arbeitsergebnisse sachgerecht präsentieren.
Kurzinformation zum Unterrichtsmaterial
| Thema | Entdeckung des Rutherfordschen Atommodells mit dem RCL "Rutherfordscher Streuversuch" |
|---|---|
| Autor | Sebastian Gröber |
| Fächer | Physik, Chemie |
| Zielgruppe | Sekundarstufe II, Grundstudium Physik und Chemie |
| Zeitraum | 10-15 Unterrichtsstunden, je nach Lerngruppe und Unterrichtszielen |
| Technische Voraussetzungen | Computer mit Internetanschluss in der Schule oder Zuhause, javafähiger Browser |
| Software | Zur Auswertung der Messergebnisse: Tabellenkalkulationsprogramm (zum Beispiel Excel) oder Computeralgebrasystem (zum Beispiel (debug link record:lo_unit_subpage:tx_locore_domain_model_unitsubpages:646351) als kostenfreie 30-Tage-Testlizenz) Zur Simulation der Ablenkung von Alpha-Teilchen: Modellbildungsprogramm (zum Beispiel kostenlose Version von Powersim oder Coach 6 Studio MV. |
Didaktisch-methodischer Kommentar
Der Rutherfordsche Streuversuch gehört zu den zentralen Versuchen der Physik. Historisch bildet das mit ihm abgeleitete Rutherfordsche Atommodell den Übergang von früheren Atomvorstellungen (antike Atommodelle und Thomsonsches Atommodell) zu unserer heutigen Atomvorstellung, nach der ein Atom aus einem positiv geladenen Kern und einer negativ geladenen Atomhülle besteht. Der Rutherfordsche Streuversuch liefert ebenso die physikalischen Grundlagen für die heutige Standardmethode der elementspezifischen Analyse von Festkörperproben mittels Rutherford Backscattering Spectroscopy (RBS). Damit ist dieser Versuch sowohl allgemeinbildend für Lernende in Schule und Hochschule als auch fachbildend für Studierende der Physik und Chemie.
- Vorteile und Lernpotentiale des RCL
Welche Vorteile hat das RCL gegenüber dem traditionellen Experiment? Welches Lernpotenzial hat der Rutherfordsche Streuversuch? - Steckbrief und Materialien zum RCL ?Rutherfordscher Streuversuch?
Informationen zum Versuchsaufbau, zu den Experimentiermöglichkeiten und Link zum RCL; kommentierte Materialien der Unterrichtseinheit zum Herunterladen.
Download
- rcl_rutherford_streuversuch_materialien.zip
Alle Materialien: Unterrichtsstruktur als kommentiertes Flussdiagramm, umfangreiche Aufgabensammlung, Dateien zur Modellierung der Ablenkung eines Alpha-Teilchens mit Powersim oder Coach 6, Streuratenmessung für Gold bei Streuwinkeln bis zu 50 Grad
Im Classroom-Manager speichern
Internetadresse
- RCLs - Remotely Controlled Laboratories
Das RCL finden Sie auf dem RCL-Portal der Fakultät für Informatik der Universität der Bundeswehr München unter "RCLs" - "Rutherfordscher Streuversuch". Unter "Labor" können Sie das Experiment starten.
Zusatzinformationen
- The Scattering of Particles by Matter and the Structure of the Atom (PDF)
Originalartikel von Rutherford (Philosophical Magazine 1911): Herleitung der Rutherfordschen Streuformel und Vergleich mit experimentellen Daten
