资源简介

(共27张PPT)
幻灯片 1：封面
标题：16.5 跨学科实践：制作简易调光台灯
副标题：理论结合实践 体验创作乐趣
幻灯片 2：实践目标
结合串联电路、滑动变阻器的工作原理，理解调光台灯的调光机制。
学会根据电路设计选择合适的器材，完成简易调光台灯的组装与调试。
培养电路连接、故障排查的动手能力，提升跨学科知识应用能力。
体会物理知识在生活中的实际应用，激发创新思维和实践兴趣。
养成安全操作的实验习惯，树立工程实践中的规范意识。
幻灯片 3：调光台灯的工作原理
核心原理：利用滑动变阻器的阻值调节功能改变电路中的电流大小，从而控制灯泡的亮度。
电路分析：
电路组成：电源、滑动变阻器、开关、灯泡串联组成闭合回路。
调光机制：当滑动变阻器接入电阻减小时，电路总电阻减小，根据欧姆定律\( I=\frac{U}{R} \)，电流增大，灯泡亮度变亮；反之，接入电阻增大时，电流减小，灯泡变暗。
电路图：绘制调光台灯的完整电路图，标注各元件符号（电源、滑动变阻器、开关、灯泡），用箭头标注电流方向。
原理类比：滑动变阻器如同 “水流阀门”，通过调节阀门开合大小（电阻）控制水流速度（电流），进而改变灯泡的 “发光强度”。
幻灯片 4：所需器材及规格
电源：
类型：3V 直流电源（2 节 1.5V 干电池串联，或 3V 稳压电源）。
要求：电压稳定，输出电流不小于灯泡额定电流（避免供电不足）。
滑动变阻器：
规格：最大阻值 20Ω，允许通过最大电流 1A（如 “20Ω 1A”），确保阻值调节范围适配灯泡亮度变化。
灯泡：
规格：3V 小灯泡（额定电压 3V，额定电流约 0.2A），避免电压过高烧毁或过低亮度不足。
开关：单刀单掷开关（小型按压式或闸刀式），用于控制电路通断。
辅助器材：
导线：若干根带鳄鱼夹的导线（或剥好绝缘皮的铜导线），长度适中（约 15-20cm）。
灯座、变阻器支架：固定灯泡和滑动变阻器的塑料底座或支架（可选，用于美化结构）。
电工胶带、剪刀：绝缘保护和导线处理工具。
幻灯片 5：器材选择与检查
器材筛选标准：
电源电压与灯泡额定电压匹配（均为 3V），防止灯泡过压损坏。
滑动变阻器最大阻值大于电路最小总电阻（灯泡电阻约 15Ω），确保调节范围有效。
导线绝缘层无破损，鳄鱼夹或接线柱接触良好，避免短路或断路。
器材检查步骤：
检查电源：用电压表测量电源电压，确保输出电压为 3V（2 节干电池串联应约 3V）。
测试灯泡：将灯泡直接接电源正负极，观察是否发光（确认灯泡无损坏）。
检查滑动变阻器：转动滑片，观察滑片是否顺畅移动，接线柱是否松动。
开关测试：多次按压开关，检查通断是否灵敏，无接触不良现象。
幻灯片 6：制作步骤（分步骤详解）
步骤 1：绘制电路连接示意图
根据原理电路图，用简易示意图标注各元件的连接顺序：电源正极→开关→滑动变阻器（一上一下接线柱）→灯泡→电源负极。
标注各连接点的接线柱名称（如滑动变阻器接 “上左” 和 “下右” 接线柱）。
步骤 2：固定元件
将灯泡安装在灯座上，滑动变阻器固定在支架上（或放置在平稳桌面），电源和开关摆放位置便于操作（避免导线缠绕）。
确保各元件之间留有一定间距（约 5-10cm），方便后续接线和调试。
步骤 3：电路连接（核心步骤）
连接电源正极与开关：用一根导线将电源正极接线柱与开关的一个接线柱相连。
连接开关与滑动变阻器：用导线将开关的另一个接线柱与滑动变阻器的 “下右” 接线柱相连（选择 “一上一下” 中的下端接线柱）。
连接滑动变阻器与灯泡：用导线将滑动变阻器的 “上左” 接线柱（上端任意一个）与灯泡的金属触点（或灯座接线柱）相连。
连接灯泡与电源负极：用导线将灯泡的另一个触点与电源负极接线柱相连，形成闭合回路。
连接要点：导线接头需紧密接触（鳄鱼夹夹紧接线柱，或导线缠绕 2-3 圈后用胶带固定），避免松动导致断路。
步骤 4：检查电路连接
对照电路图逐点检查：接线顺序是否正确，有无漏接、错接（如滑动变阻器是否接 “一上一下”）。
绝缘检查：导线绝缘层是否覆盖裸露金属部分，防止接线柱之间短路（可用电工胶带包裹接头）。
滑片位置：闭合开关前，将滑动变阻器滑片移到阻值最大位置（保护电路，初始电流最小）。
幻灯片 7：调试与调光测试
首次通电测试：
确认所有连接无误后，闭合开关，观察灯泡是否发光。
若灯泡不亮，立即断开开关，进行故障排查（见幻灯片 8）；若发光，进行下一步调光测试。
调光功能测试：
缓慢移动滑动变阻器滑片，从阻值最大位置向最小位置滑动，观察灯泡亮度变化（应逐渐变亮）。
反向移动滑片，观察灯泡亮度是否逐渐变暗，验证调光功能是否正常。
记录现象：在滑片不同位置时，灯泡亮度的变化梯度（如 “最亮→较亮→较暗→最暗” 四档）。
稳定性测试：
保持滑片在某一位置，观察灯泡亮度是否稳定（无闪烁），若闪烁可能是接触不良。
连续调光 3-5 次，检查滑动变阻器调节是否顺畅，无卡顿现象。
幻灯片 8：常见故障及排查方法
故障 1：灯泡不亮（电路断路）
可能原因：
导线接头松动或接触不良（如鳄鱼夹未夹紧接线柱）。
滑动变阻器接线错误（接 “同上” 或 “同下” 接线柱，导致电阻为 0 或无穷大）。
灯泡灯丝烧断（用电压表测灯泡两端电压，若有电压但不亮，说明灯丝断）。
开关接触不良（开关未闭合或内部触点氧化）。
排查方法：
用 “分段检测法”：将电压表并联在各元件两端，闭合开关，若某段电压等于电源电压，则该段之后断路。
重新插拔导线接头，打磨氧化的接线柱，更换可疑元件（如灯泡）。
故障 2：灯泡亮度不变（调光失效）
可能原因：
滑动变阻器接 “同上” 接线柱（电阻为 0，无法调节）。
滑动变阻器接 “同下” 接线柱（电阻为最大值，成为定值电阻）。
滑片与合金丝接触不良（氧化或卡住，无法改变接入长度）。
排查方法：
检查滑动变阻器接线是否为 “一上一下”，重新接线并测试。
移动滑片时观察电流表读数（若有电流表），若读数不变，更换滑动变阻器。
故障 3：灯泡亮度过亮或烧毁
可能原因：
电源电压过高（超过灯泡额定电压 3V）。
滑动变阻器接入电阻过小，电流超过灯泡额定电流。
排查方法：
用电压表测量电源电压，确保为 3V；更换合适电源。
闭合开关前将滑片移到最大阻值位置，限制初始电流。
幻灯片 9：安全操作注意事项
电源安全：
禁止使用高于 3V 的电源（如家用 220V 交流电），防止触电或烧毁元件。
干电池正负极不可直接短接（避免短路发热，损坏电源）。
操作规范：
电路连接或调试时，必须断开开关，防止触电或短路。
导线裸露部分不可用手直接触摸（尤其通电时），避免手部汗液导致接触不良或触电。
器材保护：
滑动变阻器调节时动作要缓慢，避免用力过猛损坏滑片或合金丝。
灯泡安装时轻拿轻放，防止灯丝震断；灯座接线柱拧紧，避免松动短路。
应急处理：
若发现导线发热、元件冒烟，立即断开开关，切断电源，检查故障后再操作。
遇到无法排查的故障，及时请教指导老师，不可盲目尝试。
幻灯片 10：作品优化与拓展
结构优化：
外壳设计：用硬纸板或塑料盒制作台灯底座和灯罩，固定各元件，使作品更美观实用（如底座挖槽固定电源，灯罩聚光）。
导线整理：用扎带或胶带将导线固定在底座边缘，避免杂乱缠绕，提升安全性。
功能拓展：
亮度指示：在电路中串联一个小量程电流表，直观显示电流大小与亮度的关系。
多档调光：更换阻值更大的滑动变阻器（如 50Ω），增加亮度调节的细腻度。
节能设计：改用 LED 灯珠（3V LED）替代传统灯泡，降低功耗，延长电源使用时间。
创意改造：
主题台灯：结合美术设计，在灯罩上绘制图案，制作个性化主题台灯（如星空灯、卡通灯）。
声控调光：尝试加入声控开关，实现 “拍手调光” 等趣味功能（需额外电子元件）。
幻灯片 11：实践评价与反思
评价标准：
电路连接：接线是否正确规范，有无短路、断路现象。
调光效果：滑动变阻器调节时，灯泡亮度是否连续变化，无卡顿或失效。
安全规范：操作过程是否符合安全要求，器材使用是否得当。
作品完整性：结构是否稳固，功能是否正常，有无优化设计。
反思要点：
本次实践中遇到的最大困难是什么？如何解决的？（如故障排查方法、接线技巧）。
滑动变阻器的阻值调节与灯泡亮度变化是否成正比？为什么？（结合欧姆定律分析）。
若要制作可调光的家用台灯（220V），需要哪些改进？（如高压电源适配、安全保护措施）。
幻灯片 12：实践总结与作业
实践总结：
回顾调光台灯的制作过程，梳理滑动变阻器在电路中的核心作用。
总结电路连接、故障排查的关键技巧，强化 “理论指导实践” 的认知。
作业任务：
绘制本次制作的调光台灯实物连接图，标注各元件名称和规格。
撰写实践报告，记录制作步骤、遇到的问题及解决方法，分析调光原理。
基于本次实践，设计一个 “可调速小风扇” 的电路方案，说明所需器材和工作原理。
幻灯片 13：常见问题解答
Q1：为什么滑动变阻器调节时，灯泡亮度变化不明显？
A1：可能是滑动变阻器阻值过小（如 10Ω），与灯泡电阻差距小，调节范围不足；建议更换 20Ω 以上的变阻器。
Q2：闭合开关后，灯泡一闪即灭，是什么原因？
A2：可能是电源电压过高（超过灯泡额定电压），或滑动变阻器初始阻值为 0（未移到最大位置），导致电流过大烧毁灯丝；需检查电源电压和滑片位置。
Q3：如何判断滑动变阻器的接线是否正确？
A3：移动滑片时，若电流表读数变化（或灯泡亮度变化），说明接线正确（一上一下）；若读数不变，可能接了同上或同下接线柱，需重新接线。
2024人教版物理九年级全册
16.5跨学科实践：制作简易调光台灯
第十六章 电压 电阻
授课教师： . 班 级： . 时 间： .
知道简易台灯的工作原理。
01
能制作一台简易台灯。
02
项目提出
当人们在台灯下看书时，如果感觉灯光太亮，有点刺眼，可以通过调光装置改变台灯的亮度。实际的调光台灯电路是比较复杂的。
你可以运用本章所学的知识制作一盏简易调光台灯，达到调节灯光亮度的目的。
项目分析
3
要制作简易调光台灯，需要重点考虑以下几个问题。
1.选择哪种光源？
2.怎样改变光源的亮度？
3.可以从哪些方面加强台灯的实用性？
项目实施
4
1.设计台灯
设计原理
制作简易调光台灯的关键是改变台灯的亮度，这可以通过改变灯泡两端的电压来实现。
变阻器
变化
电阻
变化
亮度变化
电压
变化
（1）选择光源：实验室用的小灯泡、市面上容易买到的发光二极管等，均可以作为光源。
我们选用发光二极管。
（2）选择变阻器：
滑动变阻器
旋钮式电阻箱
带旋钮的电位器
铅笔芯
（3）设计电路：如图所示。
说 明
电源：3节干电池串联
光源：10只白光发光二极管并联
开关：按钮开关
电位器：最大阻值为20Ω的电位器
选择合适的电源、小灯泡和变阻器，电源电压和小灯泡的规格要匹配。
（4）设计支架和灯罩：如图所示。
正视图
木板上安装位置（俯视图)
要求：美观、结实，便于移动。尽量选用方便易得的材料作为台灯支架，使做出的台灯能稳定地立在桌上。灯罩需要具有较好的反光性能。
2.制作台灯
（1）制作：把电池盒、按钮开关、电位器及一段稍粗的短塑料管粘在底座上。在较细塑料管靠近下端侧壁上开一孔，穿入导线，然后将较细塑料管的下端固定在底座上。将发光二极管并联后，连在较细塑料管上端导线上，将下端导线按设计图连好，最后将灯罩扣在发光二极管上。
（2）测试：检查电路，闭合开关，通过电位器调节发光二极管的亮度。
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展示交流
4
1.向其他同学展示介绍你的作品。
2.与其他同学交流，看看谁做的台灯既实用又漂亮，还有哪些地方需要改进。
【项目提出】
1.制作简易调光台灯的主要目的是什么( )
B
A.增加台灯的亮度 B.改变台灯的亮度以适应不同需求
C.延长台灯的使用寿命 D.减少台灯的耗电量
2.请你列举出在生活中需要用到调光台灯的几个场景：______________
______________________________________________________________
_____________。
阅读时调节灯光亮度；夜间休息时降低灯光亮度；营造氛围（如餐厅、卧室等场景）（合理即可）
【项目分析】
（一）光源的选择
3.在制作简易调光台灯时，______（填“可以”或“不可以”）选用实验室
小灯泡作为光源。
可以
4.在日常生活中使用发光二极管 作为调光台灯的光源，主要有以
下两个优点：一是__________，二是____________。
节能高效
使用寿命长
（二）怎样改变光源的亮度
5.调光台灯可以通过在电路中增加一个调光装置来改变台灯的亮度，该调
光装置其实就是一个________，该元件应与灯泡____联，通过改变该装
置________________，进而改变通过灯泡的______，从而调节灯泡的亮度。
变阻器
串
接入电路的阻值
电流
（三）台灯的实用性设计
6.为了使得台灯结构小巧，选择________（填“滑动变阻器”或“电位器”）
接入电路。
电位器
7.调光台灯的制作涉及多方面的物理知识，如灯罩的作用是利用光的
______来增强台灯亮度；灯座应使用较重的材料制作，这是通过降低台
灯整体的______来提高其稳定性。
反射
重心
【项目实施】
8.小明选择器材制成了如图甲所示的台灯，其中所用到的电位器是一种
变阻器，它的原理是通过改变______________________来改变接入电路
中的电阻。
接入电路的电阻丝长度
9.如图乙所示是电位器的结构示意图，为了保证顺时针转动时，灯泡变
亮，应该选择______接线柱接入电路。
A、
10.小明按第9题要求正确连接电路制成台灯后发现，变阻器电阻最大时，
灯泡仍发光，说明此时电路中____（填“有”或“没有”）电流，于是他设
想在电阻片某一端加上一层绝缘层，保证灯泡可以调到熄灭，此时绝缘
层应靠近图中___（填“”或“ ”）端。
有
【展示交流】
11.如图为某探究小组设计的四种调光台灯的电路图，其中能实现“利用
滑动变阻器控制灯泡由亮到灭”的最佳电路是（各元件规格完全相同）
( )
C
A. B. C. D.
12.小张没有电位器，于是用探究实验中的电阻设计了一个电路，如图
所示，此电路中____（填“能”或“不能”）改变灯泡的亮度，与小明的电
路对比，其缺点是__________________________________________。
能
不能连续改变灯泡的亮度（或灯泡不能熄灭）
通过本节课的学习，你有什么收获？
谢谢观看！

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