Bildungsstandards Physik - Radioaktivität 1 Radioaktivität LEHRPLANZITAT Das radioaktive Verhalten der Materie: Ausgehend von Alltagsvorstellungen der Schülerinnen und Schüler soll ein grundlegendes Verständnis wichtiger Vorgänge in Atomkernen erzielt werden. Einsichten in Veränderungen im Atomkern als Ursache der Radioaktivität gewinnen (Eigenschaften von Alpha-, Beta- und Gammastrahlen); radioaktiven Zerfall als ständig auftretenden Vorgang erkennen; grundlegende Vorgänge bei der Energieumsetzung in der Sonne, in Sternen und bei Kernreaktionen verstehen können (Kernfusion, Kernspaltung). INHALTLICHE DIMENSION STANDARDMODELL Aufbau der Materie Grundlegende physikalische Begriffe und Größen (Elektron, Proton, Neutron, Atomkern, Atomhülle, Molekül, Halbwertszeit) Kräfte zwischen Teilchen Zustandsformen (fest, flüssig, gasförmig) Kernumwandlungen, Eigenschaften und Auswirkung ionisierender Strahlung, Kernfusion und Kernspaltung HINWEIS Ich habe versucht Aufgabenstellungen zu finden, die möglichst viele Handlungskompetenzen abdecken. Über die endgültige Gestaltung (Formatierung) bzw. Fragenform (Ankreuzen etc.) bin ich mir noch nicht sicher.
Bildungsstandards Physik - Radioaktivität 2 Aufgabenstellung Atombau Welches der nachstehenden Bilder zeigt das Atom, wie es die PhysikerInnen heute beschreiben? (Kreuze deine Wahl an!) Das Atom besteht aus Kern und Hülle. Beantworte die folgenden Fragen. Welche Teilchen findet man in der Atomhülle? Welche Teilchen findet man im Atomkern? Welchen Durchmesser hat die Atomhülle? Welchen Durchmesser hat der Atomkern? Um wie viel ist der Atomkern kleiner als die Hülle? Wo findet man beinahe die ganze Masse im Atom? Hülle, Kern W 1, W 3 N1
Bildungsstandards Physik - Radioaktivität 3 Radioaktivität 1991 wurde der Mann am Hauslabjoch, auch Ötzi genannt, gefunden. Wie die Wissenschaftler herausgefunden haben, stammt er aus der Jungsteinzeit. Mit Hilfe einer physikalischen Methoden, der sogenannten C-14 Methode konnte das genau bestimmt werden. Dazu verwendet man den radioaktiven Zerfall der Stoffe: Radioaktiver Zerfall bedeutet: (Kreuze die richtige Antwort an) Die Stoffe verflüchtigen sich durch die Einwirkung von Wärme. Die Atomkerne zerfallen ohne Einwirkung von aussen, wobei andere Atomkerne entstehen. Die Atome verlieren ihre Hülle. Beim radioaktiven Zerfall tritt Strahlung auf: (Kreuze richtige Antworten an) Die auftretende Strahlung nennt man Wärmestrahlung. Es entsteht dabei -, - und - Strahlung. Die Strahlung kann Atome ionisieren und heißt daher auch ionisierende Strahlung. - Strahlung ist eine elektromagnetische Strahlung. Ergänze die folgenden Sätze: Werden beim radioaktiven Zerfall Heliumkerne freigesetzt, so nennt man das - Strahlung. - Strahlung ist Strahlung. Elektronen, die beim Kernzerfall entstehen, nennt man - Strahlung. W 1, W 3, N1 Warum ist die Bezeichnung radioaktive Strahlung für a-, b- und g- Strahlung nicht richtig? Schreibe hier deine Begründung auf: Worin liegen mögliche Gefahren der ionisierenden Strahlung? Schreibe hier deine Begründung auf: W4, S4, N2
Bildungsstandards Physik - Radioaktivität 4 C-14 ist ein Isotop des Kohlenstoffs und ist in jedem organischen Körper in minimalen Mengen enthalten. Durch das Aussenden von Strahlung kann der Anteil von C-14 bestimmt werden. Stirbt ein Organismus, so nimmt der Anteil an C-14 im Körper ab. Damit kann man feststellen, wie alt der Körper war. Wir führen folgendes Experiment durch: Wir nehmen an, dass wir 100 C-14 Isotope haben. Wir beobachten nun wie schnell die Kerne dieser Isotope zerfallen. Wir werden dieses Experiment in dieser Form nicht leicht durchführen können, da es sehr lange dauert. Wir machen daher eine Zeitrafferaufnahme und bekommen folgende Wertetabelle. Zeit [Jahre] Anzahl [%] 0 100 1000 89 2000 79 3000 70 4000 62 5000 55 6000 48 7000 43 8000 38 9000 34 10000 30 11000 26 12000 23 13000 21 14000 18 15000 16 Trage die Werte in das folgende Diagramm ein 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Radioaktiver Zerfall von C-14 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000 Welchen Wert hat die Halbwertszeit von C-14 in Jahren angegeben? Wie alt ist ein Körper, wenn er noch 30% C-14 enthält? W 1, W 3, E 4, N1, N2, N3
Bildungsstandards Physik - Radioaktivität 5