Atommodelle gibt es schon seit dem Altertum. Davon ausgehend werden die Schülerinnen und Schüler mit einem geeigneten Video oder in Form eines Referates in das Thema eingeführt. Die von Bohr aufgestellten Postulate sind zwar nur in Teilbereichen für das Wasserstoffatom experimentell bestätigt, sie sind aber durch entsprechende Gesetzmäßigkeiten und den daraus resultierenden Modellrechnungen aus dem Bereich der elektrischen Felder gut nachvollziehbar. Das Unterrichtsmaterial ist daher gut geeignet und auch verständlich für Schülerinnen und Schüler, die Physik nicht als Leistungs- und Abiturfach gewählt haben.
Das Bohrsche Atommodell: Erfolge und Mängel
Unterrichtseinheit
In dieser Unterrichtseinheit lernen die Schülerinnen und Schüler die Erfolge und die Mängel des Bohrschen Atommodells kennen. Das Atommodell von Niels Bohr, mit dem er im Jahr 1913 an die Öffentlichkeit ging, wird aus Sicht des heute allseits anerkannten quantenmechanischen Atommodells als Zwischenstation bei der Modellentwicklung betrachtet. Sowohl die anschaulichen Elektronenbahnen um den Kern als auch seine teilweise nicht begründeten Postulate sind zu kritisieren. Dennoch stellt das Bohrsche Atommodell mit der von Planck und Einstein übernommenen Quantisierung einen Meilenstein auf dem Weg zu den heutigen Erkenntnissen dar, den man Schülern und Schülerinnen nicht vorenthalten sollte.
- Physik / Astronomie
- Sekundarstufe II
- 2 Unterrichtsstunden
- Arbeitsblatt, Video, Ablaufplan
- 3 Arbeitsmaterialien
Beschreibung der Unterrichtseinheit
Unterrichtsablauf
Inhalt
-
Einstieg
Anhand eines Videos oder in Form von ein bis zwei Kurzreferaten werden einzelne Atommodelle bis hin zum Bohrschen Atommodell vorgestellt.
10 Minuten -
Herleitung
Anhand der Postulate werden die Grundgedanken des Bohrschen Atommodells besprochen und die zugehörigen Gleichungen hergeleitet (Arbeitsblatt 1).
30 Minuten -
Hausaufgabe
Als Hausaufgabe sollen die Lernenden die einzelnen Bohrschen Postulate beschreiben und erläutern (Arbeitsblatt 1). Zusätzlich sollen die Übungsaufgaben A 1 a,b gelöst werden (Arbeitsblatt 2).
5 Minuten -
Ergebnispräsentation
Die Ergebnisse aus der Hausaufgabe werden besprochen, erläutert und gegebenenfalls verbessert (Arbeitsblatt 2).
10 Minuten -
Vertiefung mithilfe von Übungsaufgaben
Die restlichen Übungsaufgaben werden gemeinsam berechnet; anschließend werden die Ergebnisse intensiv diskutiert (Arbeitsblatt 2 und 3).
35 Minuten
Didaktisch-methodischer Kommentar
Das Bohrsche Atommodell im Physik-Unterricht
Das Bohrsche Atommodell mit seinen Erfolgen und Mängeln soll die Schülerinnen und Schüler in die komplizierte Beschreibung der Vorgänge in Atomen einführen. Am Beispiel des noch halbwegs "einfach" zu beschreibenden Wasserstoffatoms wird den Lernenden gezeigt, wie man sich die Vorgänge in der Atomhülle anschaulich vorstellen kann. Das Bohrsche Atommodell kann aufgrund der gut nachvollziehbaren Mathematik als Grundlage für die quantenmechanische Betrachtung des Wasserstoffatoms gesehen werden.
Vorkenntnisse
Grobe Vorkenntnisse von Lernenden können insofern vorausgesetzt werden, dass im Rahmen der Elektrizitätslehre bereits die Gesetzmäßigkeiten in elektrischen Feldern einschließlich der Verläufe von Potentialen besprochen sind - und bei dieser Thematik wieder zum Tragen kommen.
Didaktische Analyse
Bei der Behandlung dieses Themas muss man darauf achten, dass die Erfolge und Mängel des Modells aufgezeigt werden. Die realistischen und experimentell in allen Bereichen bestätigten Abläufe können nur mittels der Quantenmechanik und der Einführung von Wahrscheinlichkeitswellen beschrieben und berechnet werden, was allerdings im Rahmen der für die Schule zur Verfügung stehenden mathematischen Mitteln nur eingeschränkt möglich ist.
Anhand der aus der Elektrizitätslehre bekannten Abläufe in elektrischen Feldern und Potentialen können Gleichungen hergeleitet und angewendet werden, deren Ergebnisse in Teilen für das Wasserstoffatom auch experimentell bestätigt sind.
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Unterrichtsmaterial "Bohrsches Atommodell" zum Download (PDF)
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Das Arbeitsblatt zeigt neben einem kurzen historischen Abriss die Bohrschen Überlegungen anhand von aussagekräftigen Skizzen sowie seine Postulate.
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In diesem Arbeitsblatt werden mithilfe von Übungsaufgaben und Fragen die Vorgänge rund um das Bohrsche Atommodell ergänzt.
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Das Arbeitsblatt zeigt neben einem kurzen historischen Abriss die Bohrschen Überlegungen anhand von aussagekräftigen Skizzen sowie seine Postulate.
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In diesem Arbeitsblatt werden mithilfe von Übungsaufgaben und Fragen die Vorgänge rund um das Bohrsche Atommodell ergänzt.
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Dieses Arbeitsblatt enthält die Lösungen zu den Übungsaufgaben und Fragen rund um das Bohrsche Atommodell.
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Vermittelte Kompetenzen
Fachkompetenz
Die Schülerinnen und Schüler
- erhalten einen historischen Einblick in die Entwicklung der Atomvorstellung.
- wissen, dass das Bohrsche Atommodell nur in Teilen die Realitäten in einer Atomhülle widerspiegeln kann.
- können die Vorgänge in der Atomhülle des Wasserstoffatoms in grober Näherung beschreiben und berechnen.
Medienkompetenz
Die Schülerinnen und Schüler
- recherchieren selbständig Fakten, Hintergründe und Kommentare im Internet.
- überprüfen die Inhalte von Videos, Clips und Animationen auf ihre sachliche Richtigkeit hin.
Sozialkompetenz
Die Schülerinnen und Schüler
- lernen durch Partner- und Gruppenarbeit das Zusammenarbeiten als Team.
- setzen sich mit den Ergebnissen ihrer Mitschülerinnen und Mitschüler auseinander und lernen so, deren Ergebnisse mit den eigenen Ergebnissen konstruktiv zu vergleichen.
Externe Links
- youtube.com
In diesem Video wird das Bohrsche Atommodell dargestellt, einschließlich einer Herleitung der dazu nötigen Gleichungen.
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