Ausgehend von Grundkenntnissen aus der Sekundarstufe I werden die Schülerinnen und Schüler zunächst genauer in das Thema Radioaktivität eingeführt, bevor durch einen Versuch mit einem kurzlebigen radioaktiven Präparat der Verlauf des Zerfalls gezeigt und ausgewertet wird. Anhand der Ergebnisse der Auswertung wird das radioaktive Zerfallsgesetz mathematisch abgeleitet und anschließend in Form von Beispielen und ergänzenden Übungsaufgaben näher erläutert. Weitere Versuche mit anderen Präparaten führen zudem die Unterschiedlichkeit und Gefährlichkeit der einzelnen Präparate vor Augen.
Das radioaktive Zerfallsgesetz
Unterrichtseinheit
In dieser Unterrichtseinheit zum Thema Radioaktivität werden die Abläufe des radioaktiven Zerfalls anhand von Versuchen dargestellt, ausgewertet und zu einer aussagekräftigen Formel zusammengefasst. Ergänzt durch Beispiele und Übungsaufgaben wird auch der Bedeutung der Radioaktivität hinsichtlich ihrer Gefährlichkeit Rechnung getragen.
- Physik / Astronomie
- Sekundarstufe II
- 4 Unterrichtsstunden
- Arbeitsblatt, Didaktik/Methodik, Ablaufplan, kooperatives Lernen
- 5 Arbeitsmaterialien
Beschreibung der Unterrichtseinheit
Unterrichtsablauf
Inhalt
-
Einstieg
In einem kurzen Statement weist die Lehrkraft - zum Beispiel anhand von Tschernobyl oder Fukushima - auf die Gefährlichkeit der radioaktiven Strahlung hin und regt zu einer kurzen Diskussion an.
10 Minuten -
Wiederholung/Ergänzung/Vertiefung
Die Vorkenntnisse aus der Sekundarstufe I werden wiederholt. Unterschiede von natürlicher und künstlicher Radioaktivität werden herausgearbeitet. Eigenschaften der verschiedenen Strahlenarten werden angesprochen und zur vertieften Recherche als Hausaufgabe gestellt (Arbeitsblatt 1).
35 Minuten -
Erarbeitung
Eine Versuchsdurchführung wird mittels eines t-y-Schreibers aufgezeichnet. Die Lernenden sehen so direkt, wie ein Präparat in einer Ionisationskammer über einen bestimmten Zeitraum verfällt. (Arbeitsblatt 2)
20 Minuten -
Herleitung der Ergebnisse
Mithilfe eines Tafel- oder Folienbildes erfolgt die schrittweise Herleitung des Zerfallsgesetzes. Die Lernenden übertragen die Herleitung in das Arbeitsblatt 3. Einfache Übungsaufgaben zum Verstehen des Gelernten werden als Hausaufgabe aufgegeben.
25 Minuten -
Vertiefung des Gelernten
Der Begriff "Aktivität" wird ausgehend vom Schulversuch definiert und anschließend als Formel aus dem Zerfallsgesetz abgeleitet (Arbeitsblatt 4).
25 Minuten -
Festigung des Gelernten
Einfache Aufgaben zum Einüben des Gelernten werden vorgestellt - die Lehrkraft gibt zusätzliche Tipps für die Lösung (Arbeitsblatt 4).
20 Minuten -
Vertiefung des Stoffes
Die Schülerinnen und Schüler sollen an anspruchsvollen Übungsaufgaben Anwendungen der abgeleiteten Gesetze verstehen lernen (Arbeitsblatt 5).
35 Minuten -
Hausaufgabe
Weitere Übungsaufgaben werden vorbesprochen (Arbeitsblatt 5), für die Lösungen im Download-Bereich zur Verfügung stehen.
10 Minuten
Didaktisch-methodischer Kommentar
Der radioaktive Zerfall
Radioaktivität und ihre Auswirkungen auf die Natur und die menschliche Gesundheit sind seit langem, insbesondere aber verstärkt nach den Unfällen von Tschernobyl und Fukushima in aller Munde. Dies bedeutet, dass man auch im Unterricht mit diesem Thema sehr feinfühlig umgehen muss. Gleichzeitig ist aber das Wissen um die Vorgänge beim radioaktiven Zerfall von großer Wichtigkeit, denn nur so kann man mitdiskutieren und seine Meinung mit Fakten belegen.
Für den Unterricht sollten Lehrkräfte deshalb gut präpariert sein, um auf kritische Fragen sachkompetent eingehen und antworten zu können.
Vorkenntnisse
Physikalische Vorkenntnisse von Lernenden zum Thema Radioaktivität können nur insoweit vorausgesetzt werden, wie in der Sekundarstufe I das Thema behandelt beziehungsweise angerissen wurde. Allerdings ist damit zu rechnen, dass kritische Schülerinnen und Schüler durchaus aufgrund der Brisanz des Themas und den vielfältigen Informationswegen über fundiertes Grundwissen verfügen.
Didaktische Analyse
Die wertfreie Behandlung des brisanten Themas Radioaktivität im Unterricht kann durchaus dazu führen, dass sich Schülerinnen und Schüler verstärkt dem Thema zuwenden und das Für und Wider der Radioaktivität im Positiven (zum Beispiel große Erfolge in der Tumorbehandlung) wie im Negativen (zum Beispiel Gefahr von Verstrahlung bei Unfällen in Kernkraftwerken) genau verstehen wollen.
Methodische Analyse
Das Thema Radioaktivität dürfte bei Lernenden auf hohes Interesse stoßen. Durch ein großes Angebot an Medien mit entsprechendem Material sowie den einfachen Zugang zu aktuellen und ausführlich beschriebenen Fakten über das Internet sollte es nicht schwierig sein, Methoden zu finden, mit denen den Lernenden das Thema nahegebracht werden können.
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Unterrichtsmaterial "radioaktives Zerfallsgesetz" zum Download (PDF)
- radioaktives-zerfallsgesetz-arbeitsblatt-1.pdf
Mithilfe dieses Arbeitsblattes werden Begriffe zur Radioaktivität definiert. Zudem werden Ursachen und Eigenschaften der verschiedenen Strahlenarten besprochen.
VorschauIm Classroom-Manager speichern - radioaktives-zerfallsgesetz-arbeitsblatt-2.pdf
In diesem Arbeitsblatt werden der Versuchsablauf und die graphische Auswertung zur Ableitung des radioaktiven Zerfallsgesetzes dargestellt.
VorschauIm Classroom-Manager speichern - radioaktives-zerfallsgesetz-arbeitsblatt-3.pdf
In diesem Arbeitsblatt erfolgt die Herleitung des Zerfallsgesetzes. Einfache Übungsaufgaben sollen das Verständnis für das Gelernte fördern.
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Mithilfe dieses Arbeitsblattes erfolgt der Übergang vom radioaktiven Zerfallsgesetz zum Begriff der Aktivität. Beispielaufgaben sollen das Gelernte näher erläutern.
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In diesem Arbeitsblatt sind Übungsaufgaben verschiedener Schwierigkeitsstufen enthalten.
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Mithilfe dieses Arbeitsblattes werden Begriffe zur Radioaktivität definiert. Zudem werden Ursachen und Eigenschaften der verschiedenen Strahlenarten besprochen.
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In diesem Arbeitsblatt werden der Versuchsablauf und die graphische Auswertung zur Ableitung des radioaktiven Zerfallsgesetzes dargestellt.
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In diesem Arbeitsblatt erfolgt die Herleitung des Zerfallsgesetzes. Einfache Übungsaufgaben sollen das Verständnis für das Gelernte fördern.
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Mithilfe dieses Arbeitsblattes erfolgt der Übergang vom radioaktiven Zerfallsgesetz zum Begriff der Aktivität. Beispielaufgaben sollen das Gelernte näher erläutern.
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In diesem Arbeitsblatt sind Übungsaufgaben verschiedener Schwierigkeitsstufen enthalten.
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Vermittelte Kompetenzen
Fachkompetenz
Die Schülerinnen und Schüler
- können die Ursachen des radioaktiven Zerfalles erläutern.
- kennen die verschiedenen Arten des radioaktiven Zerfalles und wissen um deren unterschiedliche Wirkung.
- können das radioaktive Zerfallsgesetz anwenden.
Medienkompetenz
Die Schülerinnen und Schüler
- recherchieren selbständig Fakten und Hintergründe im Internet.
- überprüfen die Sachinhalte von Videos, Clips und Applets auf ihre Richtigkeit.
Sozialkompetenz
Die Schülerinnen und Schüler
- lernen durch Partner- und Gruppenarbeit das Zusammenarbeiten als Team.
- müssen sich mit den Ergebnissen anderer Gruppen auseinandersetzen und lernen so, deren Ergebnisse mit den eigenen Ergebnissen konstruktiv zu vergleichen.
- erwerben eine gewissen Fachkompetenz, um mit anderen Lernenden, Eltern, Freunden diskutieren zu können.
Externe Links
- youtube.com
Unter diesem Link finden Sie eine Übersicht zu Strahlungsarten, Aktivität und Halbwertszeit - anschaulich dargestellt von Prof. Harald Lesch.
- youtube.com
Dieser Link führt zu einer weiteren Herleitung des radioaktiven Zerfallsgesetzes, ausgehend von der Aktivität eines radioaktiven Präparates.
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