Entdeckung des Atomkerns - RCL Rutherford-Streuversuch

Unterrichtseinheit

Schülerinnen und Schüler entdecken das Rutherfordsche Atommodell beim Experimentieren mit einem Remotely Controlled Laboratory (RCL).

  • Astronomie / Physik
  • Sekundarstufe II
  • 10–15 Unterrichtsstunden, je nach Lerngruppe und Unterrichtszielen
  • Video, Arbeitsblatt
  • 1 Arbeitsmaterial

Beschreibung der Unterrichtseinheit

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.

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.

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Vermittelte 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

ThemaEntdeckung des Rutherfordschen Atommodells mit dem RCL "Rutherfordscher Streuversuch"
AutorSebastian Gröber
FächerPhysik, Chemie
ZielgruppeSekundarstufe II, Grundstudium Physik und Chemie
Zeitraum10-15 Unterrichtsstunden, je nach Lerngruppe und Unterrichtszielen
Technische VoraussetzungenComputer mit Internetanschluss in der Schule oder Zuhause, javafähiger Browser
SoftwareZur Auswertung der Messergebnisse: Tabellenkalkulationsprogramm (zum Beispiel Excel) 

Zur Simulation der Ablenkung von Alpha-Teilchen: Modellbildungsprogramm (zum Beispiel kostenlose Version von Powersim oder Coach 6 Studio MV.

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