DOWNLOAD. Physik kompetenzorientiert: Atomphysik. Physik III. Anke Ganzer. Downloadauszug aus dem Originaltitel: kompetenzorientierte Aufgaben

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1 DOWNLOAD Anke Ganzer Physik kompetenzorientiert: Atomphysik Anke Ganzer Bergedorfer Unterrichtsideen Downloadauszug aus dem Originaltitel: 9./10. Klasse Physik III kompetenzorientierte Aufgaben Optik, Mechanik, Elektrizitätslehre, Atomphysik, Schwingungen und Wellen

2 Das Werk als Ganzes sowie in seinen Teilen unterliegt dem deutschen Urheberrecht. Der Erwerber des Werkes ist berechtigt, das Werk als Ganzes oder in seinen Teilen für den eigenen Gebrauch und den Einsatz im eigenen Unterricht zu nutzen. Die Nutzung ist nur für den genannten Zweck gestattet, nicht jedoch für einen schulweiten Einsatz und Gebrauch, für die Weiterleitung an Dritte (einschließlich aber nicht beschränkt auf Kollegen), für die Veröffentlichung im Internet oder in (Schul-)Intranets oder einen weiteren kommerziellen Gebrauch. Eine über den genannten Zweck hinausgehende Nutzung bedarf in jedem Fall der vorherigen schriftlichen Zustimmung des Verlages. Verstöße gegen diese Lizenzbedingungen werden strafrechtlich verfolgt.

3 Atomphysik Atommodelle 1. Vervollständige den Lückentext. Atome bestehen aus einer mit negativ geladenen und einem mit positiv geladenen und elektrisch neutralen. Die Masse des Atoms ist im konzentriert. Die Massenzahl A ergibt sich aus der und der, kurz. 2. Der Aufbau der Atome wird mit dem Rutherford schen und dem Bohr schen Atommodellen beschrieben. Ordne die Aussagen zu und verbinde. Bohr sches Atommodell Rutherford sches Atommodell Elektronen en auf bestimmten Bahnen Atommodell ähnlich dem Planetensystem Elektronen n können Bahnen verlassen Bahnen haben elliptische Form Energie bestimmt die Bahn 3. Atomkerne lassen sen sich kurz und übersichtlich in der Symbolschreibweise darstellen. a) Leite jeweils 3 Angaben zum Atombau folgender Elemente e ab Mg 19 9 F b) Zeichne je ein Modell des Atoms in deinem Heft. 4. Vervollständige e die Tabelle. Atom Massenzahl Kernladungszahl Anzahl der Protonen Anzahl der Neutronen Uran kommt in 3 verschiedenen Arten vor. Sie unterscheiden sich in der Anzahl der Elektronen Anzahl der Protonen Anzahl der Neutronen 238 U 92 ; 235 U 92 ; 234 U 92 Diese Elemente werden als bezeichnet. 1

4 Atomphysik Der unsichtbare Feind Man sieht sie nicht. Man hört sie nicht. Doch sie trifft kontinuierlich auf den Menschen aus unterschiedlichen Bereichen: Die Strahlenbelastung, der jeder Mensch durchschnittlich in einem Jahr ausgesetzt ist, setzt sich aus mehreren Faktoren zusammen: 27 % aus Radon in der Luft, 14 % aus Boden und Gesteinen, 8 % aus unserer Nahrung, 8 % aus dem Kosmos und 2 % von Kernkraftwerken oder Atombombenversuchen. Sie wird von den Menschen gefürchtet und gleichzeitig genutzt die radioaktive Strahlung. Was ist radioaktive Strahlung und warum fürchten sich die Menschen vor ihr? Je größer die Atome der chemischen Elemente, desto instabiler werden sie. Ab einer stimmten Masse sind sie so instabil, dass sie be- in andere Elemente zerfallen. Elemente ente wie Uran, Radon, Cäsium, Polonium oder Plutonin Atomkernen und setzen dabei α-,, β- oder γ-strahlung frei. Die Alphastrahlung hlung besteht aus doppelt um zerfallen in Atome mit kleineren positiv geladenen Heliumkernen 4 2 α, die Beta- strahlung aus Elektronen n 1 0 e mit hoher Geschwindigkeit, wenn sich ein Neutron in ein Proton umwandelt und die Gammastrahlung astrahlun ist eine energiereiche elektromagnetische Strahlung. Radioaktive Strahlung wurde erstmals mithilfe von Fotoplatten nachgewiesen. Später wurden in Nebelkammern die Spuren der Strahlung sichtbar. Heute verwendet man Halbleiterdetektoren und Geiger-Müller-Zählrohre. -Zählro Die Stärke der Strahlung wird auf 1kg Körpergewicht von Organismen n bzw. Menschen bezogen und in Millisievert (1 J/kg) angegeben. gebe Ab einer Strahlenbelastung elastun von 250 msv treten beim Menschen bereits Schädigungen des Erbguts auf. Ab msv kann sie sogar tödlich sein. Seit über 50 Jahren werden in der Nuklearmedizin radioaktive Arzneimittel eingesetzt. Die dadurch erzeugte durchschnittliche jährliche Strahlenbelastung für den Menschen liegt dabei zwar über 41 % der Gesamtbelastung, jedoch ergeben sich vielfältige Untersuchungs- und Behandlungsmethoden, die den Menschen helfen. 1. Stelle e die Strahlenbelastung für den Menschen in einem geeigneten Diagramm dar. Entscheide, ob es sich bei den unterschiedlichen Bereichen um natürliche oder künstliche radioaktive Strahlung handelt. 2. Vervollständige die Zerfallsreihen. a) Th 4 α 2 + b) Pb 1 0 e + 3. Erstelle ein Plakat oder erarbeite einen Kurzvortrag über die Untersuchungs- und Behandlungsmethoden der Nuklearmedizin. 2

5 Atomphysik Radioaktive Strahlung 1. Ruben und Magdalena haben Aussagen zur Alpha-, Beta- und Gammastrahlung zusammengestellt. Sie müssen nur noch geordnet werden. wenige Millimeter dicke Aluminiumplatten Verringerung um 4 ein Blatt Papier doppelt positiv geladene Heliumkerne dicke Bleiplatten mittlere Ablenkung energiereiche elektromagnetische Strahlung, Energie des Atomkerns nimmt ab einige Meter Elektron mit hoher Geschwindigkeit Erhöhung um 1 sehr starke Ablenkung keine Veränderung nur wenige Zentimeter größere Entfernungen keine Veränderung keine Ablenkung Verringerung erun um 2 keine Veränderung Alphastrahlung Betastrahlung Gammastrahlung Bestandteil Veränderung der Kernladungszahl Veränderung der Massenzahla Absorption durch Ablenkung im elektrischen und magnetischen Feld Reichweite in der Luft 3

6 Atomphysik Die Kernspaltung 1. Otto Hahn und sein Team entdeckten die Kernspaltung und kamen zu folgenden ungeordneten Ergebnissen. Finde die richtige Reihenfolge. a) Dabei werden gleichzeitig 2 bis 3 Neutronen freigesetzt. b) Uran 235 wird mit einem langsamen Neutron beschossen. c) Es kann zu einer Kettenreaktion kommen. d) Es wird sehr viel Energie frei. e) Der Urankern teilt sich in verschiedene Spaltprodukte. f) Diese Neutronen können weitere Spaltungen erzeugen. g) Außerdem entsteht die energiereiche elektromagnetische γ -Strahlung. Richtige Reihenfolge: 2. Die Nutzung der Kernspaltung in Kernkraftwerken wird in der Gesellschaft mit verschiedenen Pro- und Contra-Argumenten diskutiert. Die Argumente können naturwissenschaftlicher oder ethischer Art sein. Ein naturwissenschaftliches Argument beruht auf Beobachtungen und Messwerten. Ein ethisches Argument beruht auf Werten und Normen. In der Tabelle sind einige Argumente aufgeführt. Entscheide e und kreuze an: Ist das jeweilige Argument pro oder contra Kernkraftwerke? Ist es naturwissenschaftlich nschaftlic oder ethischer Art? Pro Contra Argument naturw. ethisch Bei der Spaltung von 1 kg Uran wird so viel Energie frei, wie in etwa bei der Verbrennung von 2300 t Steinkohle. Die Erzeugung elektrischer Energie auf der Welt darf kein Menschenleben aufs Spiel setzen. Die elektrische ek Energie kann auch ohne Kernkraftwerke erzeugt werden. Kernkraftwerke nehmen im Naturraum im Gegensatz zu Windkraftanlagen oder Staudämmen nur wenig Platz ein. Bei der Erzeugung der elektrischen Energie stoßen Kernkraftwerke kein Kohlendioxid aus. Trotz verschiedenster Sicherheitsbarrieren kann im Falle von Naturkatastrophen, menschlichem Versagen oder kriegerischen Angriffen der Austritt radioaktiver Strahlung nicht verhindert werden. 4

7 Atomphysik Lernzielkontrolle 1. Vervollständige den Lückentext für das Atom 13 C 6 Den Atomkern bilden die und. In der Atomhülle bewegen sich auf verschiedenen die auf. Das Atom hat eine Kernladungszahl von und eine Massenzahl von. Ein Isotop dieses Elements hat zwar gleich viele, jedoch ist die unterschiedlich. 2. Vervollständige die Tabelle. Atom Massenzahl Kernladungszahl Wahr oder falsch? Kreuze wahre Aussagen sagen an. Anzahl der Protonen Anzahl der Neutronen Die Gammastrahlung besteht eht aus Elektronen mit hoher Geschwindigkeit. Die Gammastrahlung besteht nicht aus Teilchen. Radioaktive Strahlung wird stets im elektrischen Feld abgelenkt. Ein dicker Bleiblock schirmt gut vor jeder radioaktiven Strahlung ab. Alphastrahlung ist zweifach positiv geladen. 4. Vervollständige die Zerfallsreihe. e Po 4 2 α + 5. Nachricht aus einer regionalen n Zeitung / Energiewende Solarzelle gegen Kernkraftwerk Forscher haben Sonnenlicht mit einer einfachen Solarzelle in Wasserstoff umgewandelt. Dieses Verfahren könnte das Energieproblem der Menschen lösen und die Energiewende das Abschalten der Kernkraftwerke in Deutschland weiter vorantreiben. Was spricht für die Solarzelle? Was für Kernkraftwerke? Gib je zwei Argumente an. 5

8 Lösungen/Physik Atomphysik Atommodelle S Atome bestehen aus einer Atomhülle mit negativ geladenen Elektronen und einem Atomkern mit positiv geladenen Protonen und elektrisch neutralen Neutronen. Die Masse des Atoms ist im Atomkern konzentriert. Die Massenzahl A ergibt sich aus der Kernladungszahl (Protonenanzahl) Z und der Neutronenanzahl N, kurz A = Z + N. 2. Bohrsches Atommodell Rutherfordsches Atommodell Elektronen auf bestimmten Bahnen Atommodell ähnlich dem Planetensystem Elektronen können Bahnen verlassen Bahnen haben elliptische Form Energie bestimmt die Bahn 3. a) 24 Mg Elektronen in der Atomhülle, 3 Elektronenbahnen (2 8 2) 12 Protonen im Atomkern 12 Neutronen im Atomkern b) Magnesium 19 F 9 9 Elektronen in der Atomhülle, 2 Elektronenbahnen (2 7) 9 Protonen im Atomkern 10 Neutronen im Atomkern Fluor 4. Atom Massenzahl Kernladungszahl Anzahl der Protonen Anzahl der Neutronen Cr Chrom Au Gold Sie unterscheiden sich in der Anzahl der Neutronen. Diese Elemente werden als Isotope bezeichnet. Der unsichtbare Feind S Helle Flächen: natürliche Radioaktivität Dunkle Flächen: künstliche Radioaktivität medizinische Anwendungen; 41 % sonstige (Tschernobyl, KKW, Atombombenversuche); 2 % kosmische Strahlung; 8 % innere Strahlung (Nahrungsaufnahme); 8 % Inhalation von Radon; 27 % von außen, Boden, Gesteine; 14 % 2. a) b) Th 4 2 α Ra Pb 1 0 e Bi 3. individuelle Antworten 6

9 Lösungen/Physik Atomphysik Radioaktive Strahlung S. 3 Bestandteil Veränderung der Kernladungszahl Veränderung der Massenzahl Absorption durch Alphastrahlung Betastrahlung Gammastrahlung doppelt positiv geladene Heliumkerne Elektron mit hoher Geschwindigkeit energiereiche elektromagnetische Strahlung, Energie des Atomkerns nimmt ab Verringerung um 2 Erhöhung um 1 keine Veränderung Verringerung um 4 keine Veränderung keine Veränderung ein Blatt Papier wenige Millimeter dicke Aluminiumplatten dicke Bleiplatten Ablenkung im elektrischen und magnetischen Feld mittlere Ablenkung sehr starke Ablenkung keine e Ablenkung Reichweite in der Luft nur wenige Zentimeter einige Meter größere Entfernungen Die Kernspaltung S richtige Reihenfolge: b), e), a), f), c), g), d) 2. Pro Contra Argument naturw. ethisch Bei der Spaltung von 1 kg Uran wird so viel Energie frei, wie in etwa bei der Verbrennung von 2300 t Steinkohle. Die Erzeugung elektrischer Energie auf der Welt darf kein Menschenleben aufs Spiel setzen. Die elektrische Energie kann auch ohne Kernkraftwerke erzeugt eugt werden. Kernkraftwerke nehmen im Naturraum im Gegensatz zu Windkraftanlagen agen oder Staudämmen nur wenig Platz ein. Bei der Erzeugung der elektrischen Energie stoßen Kernkraftwerke rke kein Kohlendio- xid aus. Trotz verschiedenster Sicherheitsbarrieren ren kann im Falle von Naturkatastrophen, menschlichem Versagen oder kriegerischen ischen Angriffen der Austritt radioaktiver Strahlung nicht verhindert ert werden. Lernzielkontrolle S Den Atomkern bilden die Protonen und Neutronen. In der Atomhülle bewegen sich auf verschiedenen Bahnen die Elektronen. Das Atom hat eine Kernladungszahl von 6 und eine Massenzahl von 13. Ein Isotop dieses Elements hat zwar gleich viele Protonen, jedoch ist die Massenzahl/Anzahl der Neutronen unterschiedlich. 2. Atom Massenzahl Kernladungszahl Anzahl der Protonen Anzahl der Neutronen K Kalium P Phosphor Die Gammastrahlung besteht nicht aus Teilchen. Ein dicker Bleiblock schirmt gut vor jeder radioaktiven Strahlung ab. Alphastrahlung ist zweifach positiv geladen Po 4 2 α Pb 5. Individuelle Antworten 7

10 Bergedorfer Weitere Downloads, E-Books und Print-Titel des umfangreichen Persen-Verlagsprogramms finden Sie unter Hat Ihnen dieser Download gefallen? Dann geben Sie jetzt auf direkt bei dem Produkt Ihre Bewertung ertung ab und teilen Sie anderen Kunden Ihre Erfahrungen mit Persen Verlag, Hamburg AAP Lehrerfachverlage age GmbH Alle Rechte vorbehalten. en. Das Werk als Ganzes sowie in seinen Teilen unterliegt dem deutschen Urheberrecht. Der Erwerber des Werkes ist berech gt, das Werk als Ganzes oder in seinen Teilen für den eigenen Gebrauch und den Einsatz im Unterricht zu nutzen. Die Nutzung ist nur für den genannten Zweck gesta et, nicht jedoch für einen weiteren kommerziellen Gebrauch, für die Weiterleitung an Dri e oder für die Veröffentlichung im Internet oder in Intranets. Eine über den genannten Zweck hinausgehende Nutzung bedarf in jedem Fall der vorherigen schri lichen Zus mmung des Verlages. Sind Internetadressen in diesem Werk angegeben, wurden diese vom Verlag sorgfäl g geprü. Da wir auf die externen Seiten weder inhaltliche noch gestalterische Einflussmöglichkeiten haben, können wir nicht garan eren, dass die Inhalte zu einem späteren Zeitpunkt noch dieselben sind wie zum Zeitpunkt der Drucklegung. Der Persen Verlag übernimmt deshalb keine Gewähr für die Aktualität und den Inhalt dieser Internetseiten oder solcher, die mit ihnen verlinkt sind, und schließt jegliche Ha ung aus. Illustrationen: MouseDesign Medien AG, Zeven Satz: Satzpunkt Ursula Ewert GmbH, Bayreuth Bestellnr.: 23275DA10