Zehn Übungen zum Goldfolienversuch — von den Beobachtungen bis zum Atomkern.
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Übungsaufgaben
Zehn interaktive Übungen zum Klicken, Ziehen und Knobeln — von AFB I bis AFB III. Jede Übung gibt dir sofort Rückmeldung; bei Schwierigkeiten helfen dir die gestuften Tipps.
A1
Memory: Wer macht was im Versuch?
AFB I
Finde die sechs Paare aus Bauteil und seiner Aufgabe im Streuversuch.
Decke zwei Karten auf, die zusammengehören. Mit der Tastatur: Tab zur Karte, Enter aufdecken, Pfeiltasten zum Wandern.
Ohne den Bleiblock flögen die α-Teilchen in alle Richtungen — dann könnte man die Ablenkung gar nicht messen.
Frag dich bei jedem Bauteil: Was würde fehlen, wenn man es weglässt?
Der Schirm leuchtet, das Mikroskop zählt, das Blei bündelt.
A2
Stimmt's? — Fünferserie
AFB I
Fünf Behauptungen zum Streuversuch.
5 Aussagen nacheinander. Eine falsche Einschätzung reicht — dann startest du die Serie mit „Neue Runde“ neu.
Aussage 1 von 5
Das Überraschende war nicht, dass Teilchen durchkommen, sondern dass einige zurückkommen.
Denke an die drei Beobachtungen: fast alle, einige, sehr wenige.
Thomsons Modell hat keinen Kern — was folgt daraus für die Ablenkung?
A3
Lückentext mit Wortbank
AFB I
Setze die Fachbegriffe ein — zwei Wörter bleiben übrig.
Wort anklicken, dann Lücke anklicken (oder umgekehrt) — mit Tab und Enter geht es genauso. Ein Klick auf eine gefüllte Lücke legt das Wort zurück.
Fast alle α-Teilchen durchdringen die Goldfolie . Also besteht ein Atom größtenteils aus . Einige Teilchen werden , weil ein geladenes Zentrum sie abstößt. Dieses winzige Zentrum heißt .
Gleiche Ladungen stoßen sich ab: Ein positives α-Teilchen wird nur von einem positiven Zentrum weggedrückt. „Negativ“ würde es anziehen.
α-Teilchen sind positiv. Welche Ladung muss ein Zentrum haben, das sie abstößt?
Die Wörter „negativ“ und „Elektronen“ bleiben übrig.
A4
Beobachtung → Schluss
AFB II
Verbinde jede Beobachtung mit dem Schluss, den Rutherford daraus zog.
Klicke links einen Eintrag an und dann rechts den passenden — es entsteht eine Verbindungslinie. Mit der Tastatur: Enter zum Auswählen, ↑/↓ zum Wandern.
Selten heißt: Die Trefferfläche ist klein — also ist der Kern winzig. Zurückprallen heißt: Das Hindernis ist schwer.
Unterscheide „wie oft“ (Größe des Kerns) von „wie stark“ (Masse und Ladung).
Ein leichtes Hindernis kann ein schweres Geschoss nicht umdrehen.
A5
Thomson oder Rutherford?
AFB II
Welche Aussage passt zu welchem Atommodell — oder zu beiden?
Ziehe jede Karte in den passenden Korb — oder wähle sie mit Enter aus und drücke dann die Ziffer des Korbs (0 legt sie zurück).
1Thomson-Modell
2Kern-Hülle-Modell
3beide Modelle
Thomson kannte die Elektronen schon (er hatte sie 1897 entdeckt). Neu bei Rutherford ist der Kern — nicht die Elektronen.
Beide Modelle erklären, warum Atome neutral sind und Elektronen enthalten.
Nur ein Modell hat einen Kern — alles mit „Zentrum“ oder „zurückprallen“ gehört dorthin.
A6
Vom Versuch zum Modell
AFB II
Bringe die Schritte des Erkenntniswegs in die richtige Reihenfolge.
Ziehe die Karten in die richtige Reihenfolge — mit der Tastatur: ↑/↓ verschiebt, Shift+↑/↓ wechselt nur den Fokus.
1Thomsons Modell sagt voraus: kaum Ablenkung.
2Eine dünne Goldfolie wird mit α-Teilchen beschossen.
3Die Lichtblitze auf dem Schirm werden in allen Richtungen gezählt.
4Einige Blitze erscheinen sogar auf der Seite der Quelle.
5Rutherford folgert: Es gibt einen winzigen, positiven Kern.
Die Vorhersage steht am Anfang: Erst wer weiß, was er erwartet, erkennt ein überraschendes Ergebnis.
Naturwissenschaft beginnt mit einer Erwartung und endet mit einem Modell.
Beobachten (Blitze zählen) kommt vor dem Deuten (Kern).
A7
Atom im Maßstab
AFB II
In einem Modell wird ein Atomkern durch einen Stecknadelkopf mit 2 mm Durchmesser dargestellt. Ein Atom ist etwa 10 000-mal so groß wie sein Kern. Welchen Durchmesser hätte das Atom im Modell — in Metern?
Rechne selbst und trage das Ergebnis ein — Enter prüft direkt.
2 mm · 10 000 = 20 000 mm = 20 m. Häufiger Fehler: 20 000 als Meterangabe stehen lassen — erst mm, dann durch 1000 teilen.
Multipliziere den Kerndurchmesser mit 10 000.
20 000 mm — wie viele Meter sind das? (1 m = 1000 mm)
A8
Mix: Blattgold nachgezählt
AFB III
Rutherfords Folie war Blattgold. Ein Stück hat die Masse 0,0197 g, die molare Masse von Gold beträgt 197 g/mol (Kapitel 1). Die Folie ist 0,0004 mm = 400 nm dick, ein Goldatom hat etwa 0,29 nm Durchmesser.
Rechne die Kette Schritt für Schritt: Erst wenn ein Schritt stimmt, wird der nächste freigeschaltet. Enter prüft.
Stoffmenge n in molmol
Anzahl der Goldatome N in Einheiten von 10¹⁹· 10¹⁹
Anzahl der Atomlagen (400 nm : 0,29 nm), gerundetLagen
n = m : M = 0,0197 g : 197 g/mol = 0,0001 mol; N = n · NA = 6,022 · 10¹⁹ Atome. 400 : 0,29 ≈ 1380 Lagen — und trotzdem kamen fast alle α-Teilchen durch.
Stoffmenge: n = m : M. Teilchenzahl: N = n · NA mit NA = 6,022 · 10²³ pro mol.
0,0001 · 6,022 · 10²³ = 6,022 · 10¹⁹ — trage 6,022 ein. Für die Lagen teilst du die Dicke durch den Atomdurchmesser.
A9
Fehlersuche im Versuchsprotokoll
AFB III
Sechs Sätze aus einem Protokoll — drei davon sind fachlich falsch.
In diesem Text stecken Fehler. Klicke genau die falschen Zeilen an — die richtigen musst du stehen lassen.
Ein gutes Protokoll trennt sauber: Beobachtung = was man sieht (Blitze), Deutung = was man daraus schließt (Kern).
Prüfe bei „Beobachtung“: Kann man das wirklich sehen?
Zwei Fehler betreffen die Größe bzw. die Anordnung der Atome.
A10
Trickaufgabe: 1000 Lagen und trotzdem durch?
AFB III
Die Folie enthält rund 1000 Atomlagen. Warum kommen trotzdem fast alle α-Teilchen hindurch?
Mehrere Antworten sind richtig. Markiere alle zutreffenden und klicke dann auf „Prüfen“.
Die Falle: „Lücken zwischen den Atomen“. In einem Metall liegen die Atome dicht gepackt — die Teilchen fliegen mitten durch die Atome.
Die Atome in Gold liegen dicht an dicht wie Kugeln in einer Kiste.
Drei Antworten sind richtig — alle haben mit dem Inneren des Atoms zu tun.
