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16.5 跨學(xué)科實踐：制作簡易調(diào)光燈
第十六章 電壓、電阻
授課教師： .
班 級： .
時 間： .
物理觀念 ①觀察臺燈的調(diào)光功能，知道臺燈的調(diào)光原理。
②了解電路元件的作用，掌握電路連接的基本方法。
科學(xué)思維 通過觀察調(diào)光變化，引導(dǎo)學(xué)生積極思考，善于發(fā)現(xiàn)問題、解決問題。
科學(xué)探究 培養(yǎng)學(xué)生動手操作能力，提高實驗技能;經(jīng)歷調(diào)光臺燈的制作過程，明確調(diào)光裝置在電路中的作用，并嘗試固定與安裝。
科學(xué)態(tài)度 與責(zé)任 培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力;通過了解物理知識在實際生活中的應(yīng)用，進一步培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識的興趣，養(yǎng)成實事求是的科學(xué)態(tài)度。
學(xué)習(xí)目標
教學(xué)重難點
了解簡易調(diào)光臺燈原理。
制作簡易調(diào)光臺燈。
　　電燈帶給我們光明、溫暖和希望。我們在臺燈下看書時，如果燈光太亮而刺眼，這時可以通過旋轉(zhuǎn)臺燈旋鈕，從而改變臺燈的亮度.......
　　運用本章所學(xué)的知識，你也能制作一盞簡易調(diào)光臺燈，達到調(diào)節(jié)燈光亮度的目的。
【項目提出】
1. 臺燈調(diào)光原理分析
【項目分析】
　　可調(diào)光臺燈上的旋鈕就是電位器，通過調(diào)節(jié)電位器接入電路中電阻大小，達到改變電路中的電流和部分電路兩端的電壓，從而實現(xiàn)調(diào)光目的。
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S
R
R’
可調(diào)光臺燈的電路圖
2. 對照臺燈實物，思考設(shè)計制作一個簡易調(diào)光臺燈，需要考慮哪些問題
①如何選擇光源？
為保證實踐活動的安全和材料獲取的方便性，建議選用小燈泡或發(fā)光二極管作為光源。
②如何改變光源的亮度？
　　制作簡易調(diào)光臺燈的關(guān)鍵是改變臺燈的亮度，這可以通過改變燈泡兩端的電壓來實現(xiàn)。
滑動變阻器與臺燈串聯(lián)，通過連續(xù)改變連入電路中的電阻大小，從而連續(xù)改變臺燈兩端的電壓，故能連續(xù)改變臺燈的亮度。
變阻器改變電路中的電阻
改變燈泡兩端的電壓
改變燈泡的亮度
③可以從哪些方面加強臺燈的實用性？
各個器件要安排緊湊，使臺燈美觀、結(jié)實，便于移動。
選擇較重的底座作為支撐面，提高穩(wěn)定性。
a. 怎么讓底座牢固
盡量選用方便易得的材料作為臺燈支架，使做出的臺燈能穩(wěn)定地立在桌上。推薦使用PVC管。
b. 選擇什么材料做支架
c. 怎么制作燈罩
保證燈罩弧度較大，反射面光滑度......
【項目實施】
1.設(shè)計臺燈
①選擇光源
實驗室用的小燈泡可以作為光源。另外，市面上很容易買到各種型號的發(fā)光二極管，也可以作為光源。
發(fā)光二極管比較容易固定。
②選擇變阻器
因為滑動變阻器體積較大，不容易固定在底座上，這里可選擇選擇更小巧的電位器做變阻器。
③設(shè)計電路
設(shè)計調(diào)光臺燈的電路，選擇合適的電源小燈泡和電位器（變阻器）。
注意：電源電壓和小燈泡的規(guī)格要匹配。
a.畫出建議臺燈電路圖
b.電位器的連接
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向右旋轉(zhuǎn)旋鈕，電位器接入電路的電阻變小，電路中的電流變大，燈泡變亮。
向右旋轉(zhuǎn)旋鈕，電位器接入電路的電阻變大，電路中的電流變小，燈泡變暗。
方案一
方案二
④設(shè)計底座、燈罩
底座：選擇木板或小木盒做底座（便于打孔安裝），可將電路裝置可以安裝在底座下或底座內(nèi)，也可直接安裝在底座上面；
燈罩：使用大號一次性紙杯或方便面桶作為臺燈燈罩，為了美觀可以根據(jù)自己喜好，在燈罩表面進行裝飾，涂色或畫出圖案等。
燈泡
（支架）PVC管
底座
燈罩
電源
電位器
開關(guān)
燈泡
電路裝置示意圖
　　根據(jù)設(shè)計方案，列出所需器材及制作工具的清單，分工收集、準備，可分組進行。按設(shè)計方案動手制作調(diào)光燈，完成制作任務(wù)。小組成員相互協(xié)作，共同解決制作過程中出現(xiàn)的各種問題。
2.制作臺燈
①準備材料：
電池盒(或直流電源)、開關(guān)、電位器、燈泡（發(fā)光二極管）、導(dǎo)線、底座、PVC管、燈罩等。
②制作步驟：
a. 把電池盒、開關(guān)、電位器固定在一個底座上；
b. 將PVC管的一端固定小燈泡，使小燈泡的導(dǎo)線從管中穿過，
管的另一端也固定在底座上；
c. 制作一個燈罩，扣在小燈泡上。
d. 檢查電路閉合開關(guān)，看看怎么調(diào)節(jié)變阻器會使小燈泡越來越亮。
③注意事項：
a. 調(diào)光臺燈的亮度能夠連續(xù)調(diào)節(jié)；
b. 盡量選用方便易得的材料作為臺燈支架，使做出的臺燈能穩(wěn)定地立在桌上，燈罩要具有較好的反光性能；
c. 要正確連接電位器；
d. 注意安全，在調(diào)節(jié)的過程中要避免損壞小燈泡，焊接導(dǎo)線要牢固，防止接觸不良或短路；
e. 如果找不到某些器材和工具，想一想能否用其他器材代替；
f. 制作過程中可能會遇到許多原來沒有想到的問題或發(fā)現(xiàn)原來設(shè)計方案中的不足，請共同商議解決方法或調(diào)整設(shè)計方案。
【項目分析】
1. 請各小組展示自己的臺燈設(shè)計并介紹作品；
2. 與其他小組交流，對各小組的作品進行評價，評價優(yōu)點和缺點。
3. 在展示交流中，如何對所設(shè)計的調(diào)光燈進行優(yōu)化，使之更加實用、美觀
4. 在條件允許情況下，老師可組織對學(xué)生制作的簡易調(diào)光臺燈科學(xué)性、創(chuàng)新性等綜合評價，并提出改進意見。
評分（滿分100分） 改進意見
科學(xué)性
創(chuàng)新性 材料易收集性 總分 【拓展交流】
1. 臺燈的燈罩設(shè)計成凹形，應(yīng)用了凹面鏡會聚光，增強燈光的反射；
2. 將臺燈的支架做成可折疊的，提高臺燈實用性；
3. 使用為數(shù)字電位器更換機械式電位器；
4. 可以把電池換為容量更大的充電電池或充電寶，延長使用時間......
制作簡易調(diào)光臺燈時，可以進一步改進的有關(guān)建議：
制作簡易桿秤
項目提出
項目分析
項目實施
展示交流
【課堂總結(jié)】
1.（2024 福建三模）小明的書桌上有一個調(diào)光書寫臺燈，臺燈上調(diào)節(jié)燈光亮度的旋鈕實質(zhì)上是一個（　　）
A．電源
B．電流表
C．開關(guān)
D．變阻器
解：調(diào)光書寫臺燈是燈泡和一個滑動變阻器串聯(lián)在一起，改變滑動變阻器連入電路電阻大小，來改變電路中的電流，改變燈泡的亮度。
故選：D。
點評：本題考查了滑動變阻器的應(yīng)用，屬于基礎(chǔ)題。
D
課堂練習(xí)1
2.（2024秋 鹽田區(qū)校級期中）某調(diào)光臺燈簡化電路圖如圖所示，電源電壓保持不變。為使臺燈變亮，滑片應(yīng)向____（A/B）端移動。臺燈工作一段時間后，發(fā)現(xiàn)無論怎樣調(diào)節(jié)滑片，臺燈一直很亮且亮度不變，電路發(fā)生的故障可能是滑動變阻器_____。
解：閉合開關(guān)，燈泡和滑動變阻器串聯(lián)，為使臺燈變亮，要增大電路中的電流，電源電壓不變，由歐姆定律可知滑動變阻器接入電路的阻值應(yīng)變小，滑片應(yīng)向左端移動。臺燈工作一段時間后，發(fā)現(xiàn)無論怎樣調(diào)節(jié)滑片，臺燈一直很亮且亮度不變，說明滑動變阻器不能改變接入阻值大小，故電路發(fā)生的故障可能為滑動變阻器短路。
故答案為：A；短路。
點評：本題考查滑動變阻器的有關(guān)知識，是一道綜合題。
A
短路
L
S
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A
B
課堂練習(xí)2
3.設(shè)計調(diào)光電路時，必須包含的元件是以下哪組 A.電源、小燈泡、滑動變阻器（　　）
A．電源、小燈泡、電容
B．電源、小燈泡、二極管
C．電源、小燈泡、滑動變阻器
D．電源、小燈泡、電感線圈
C
解：核心元件作用電源：提供電能(實驗中明確要求選擇匹配電壓的電池組)；小燈泡：作為負載發(fā)光(實驗核心目標)；滑動變阻器：通過改變電路總電阻，調(diào)節(jié)燈泡兩端電壓。
點評：本題考查電路元件的認識及其作用屬于基礎(chǔ)題性。
課堂練習(xí)3
4. （2024秋 江漢區(qū)期中）某同學(xué)準備利用所學(xué)物理知識制作一個簡易調(diào)光臺燈。
（1）能改變接入電路中電阻大小的元件叫做_______，其中有一種是學(xué)生實驗室中常用的滑動變阻器，如圖甲所示；還有一種是如圖乙所示的電位器，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖丙所示，它們都是通過改變接入電路中電阻絲的______來改變接入電路中電阻大小的。
（2）學(xué)習(xí)完“練習(xí)使用滑動變阻器”后，該同學(xué)從網(wǎng)上買了一個合適規(guī)格的電位器，準備制作一個簡易的調(diào)光臺燈。如圖丁所示，若要使旋鈕順時針轉(zhuǎn)動時臺燈變亮，則應(yīng)將電位器的______兩個接線柱分別與電路中的M、N兩點相連，閉合開關(guān)后，旋轉(zhuǎn)旋鈕，臺燈______（填“能”或“不能”）完全熄滅。
長度
變阻器
b、c
不能
課堂練習(xí)4
解：（1）能改變接入電路中電阻大小的元件叫做變阻器，它是通過改變接入電路中電阻絲的長度來改變接入電路中電阻大小的。
（2）如圖丁所示，若要使旋鈕順時針轉(zhuǎn)動時臺燈變亮，即接入電路的電阻絲變短，則應(yīng)將電位器的b、c兩個接線柱分別與電路中的M、N兩點相連，閉合開關(guān)后，旋轉(zhuǎn)旋鈕，臺燈不能完全熄滅，因為電路還是通路。
故答案為：（1）變阻器；長度；（2）b、c；不能。
點評：本題考查滑動變阻器的原理，屬于基礎(chǔ)題，難度很小。
1.基礎(chǔ)性作業(yè)：完成課件中的課堂練習(xí)。
2.拓展性作業(yè)：
①對本節(jié)制作的簡易調(diào)光臺燈進行優(yōu)化設(shè)計，使之更加實用、美觀。
②課后收集有關(guān)調(diào)光臺燈的材料，寫一篇小論文。
布置作業(yè)：
下 課
Thanks!
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