综合实践活动——设计和制作一个模拟的调光灯（教学课件）-【上好课】九年级物理上册同步高效课堂（苏科版）

江苏凤凰科学技术出版社 九年级物理 上册 义务教育教科书 第十四章 欧姆定律 综合实践活动— 设计和制作一个模拟的调光灯 舞台灯光的亮度需要调节， 收音机、电视机的音量需要调节， 电扇的转速也需要调节…… 这些都是通过改变电路中电流的大小来实现的 . 那么，电路中电流的大小是如何改变的？ 它遵守怎样的规则？ 导入新课 一、复习 （1）影响导体电阻大小的因素有哪些？导体电阻的大小与各影响因素有什么关系？ （2）分别说出几个常见的导体和绝缘体。 （3）变阻器的原理是什么？常见变阻器有哪些？ （4）滑动变阻器如何正确连接使用？ 导入新课 二、问题 今天老师带来了一盏调光台灯（演示），你知道台灯的调光原理吗？能画出这盏台灯的电路图吗？ 学习目标 1 巩固本章的电学知识，能运用电阻、变阻器以及欧姆定律的相关内容，根据要求设计并连接电路。 2 通过设计和制作模拟的调光灯，激发学生的学习兴趣和求知欲望，培养学生的动手能力，发展学生的思维能力和创新意识。 实验器材 直流电源（电压9V）、小灯泡（2.5V 0.3A）、灯座、开关、导线、滑动变阻器、电位器、三种规格的定值电阻（20Ω、2Ω、1Ω）、电流表（量程为0⁓0.6A和0⁓3A）、电压表（量程为0⁓3V和0⁓15V）、各种材料和工具。 01 学习新课 综合实践活动—设计和制作一个模拟的调光灯 活动一、自制一个模拟的台灯 【提出问题】 现在同学们手边有9V的电源一个，一个标有“2.5V 0.3A”的小灯泡，三种规格的定值电阻（20Ω、5Ω、2Ω），一个开关、若干导线，下面请同学们自己制作一个模拟台灯。 （1）如何才能使小灯泡正常发光呢？（小组讨论交流） （2）现有三种规格的电阻应如何选择呢？ 活动一、自制一个模拟的台灯 【设计实验】 如图甲所示，若把小灯泡直接接在电源上，由于电源电压远高于小灯泡的额定电压，小灯泡会被烧掉，所以在电路中必须串联定值电阻R。 设计电路如图乙所示。 甲 L R 乙 活动一、自制一个模拟的台灯 （1）定值电阻R0的计算： 小灯泡正常发光的电流为0.3A， 电阻R灯=U灯/I灯=2.5V/0.3A=8.3Ω 电源电压U=9V，电路的总电阻为 R=U/I=9V/0.3A=30Ω 定值电阻的大小为R0=R-R灯=30Ω-8.3Ω=21.7Ω （2）方案： 结合串联电路总电阻的知识，可以组装出的电路的电阻为 20Ω+1Ω=21Ω 20Ω+2Ω=22Ω 20Ω+1Ω+2Ω=23Ω 选20Ω与2Ω的串联是最好的方案。 L R0 S “2.5V 0.3A” U=9V 【进行活动】 下面请同学们画出你所设计的电路图，连接好器材，让小灯泡亮起来，再用电压表和电流表验证一下小灯泡是否正常工作了。（以小组为单位进行实验，比比哪一个小组完成的快，请学生展示自己的设计，老师及时的给予表扬和评价） 活动一、自制一个模拟的台灯 L R0 S 活动二、自制一个模拟的调光灯 【设计实验】 首先请同学们在学案上完成可连续调光灯的电路设计，小组讨论，选择一个最佳的方案，然后利用老师提供给你们的实验器材，自由选择，完成电路的连接。并进行展示、小组交流。 【提出问题】 展示调光台灯，台灯是如何实现调节灯泡的亮度的？ 同学们能否画出这台调光灯的电路图？试一试。（展示学生画出的电路图，并进行适当的点评） （1）方案一 电路如图甲所示，可以改变小灯泡的亮度，但是滑动变阻器的滑片不能移到阻值最小处，因为移到阻值最小处，小灯泡两端的电压是9V，高于额定电压2.5V，会被烧坏。 甲 活动二、自制一个模拟的调光灯 （2）方案二 电路如图所示，在电路中再串联一个定值电阻R0，通过前面的计算可知，当滑动变阻器连入电路的阻值最小，定值电阻为22Ω时，小灯泡最大的电压为2.5V，移动滑动变阻器的滑片时，能够改变小灯泡的亮度。 活动二、自制一个模拟的调光灯 【提出问题】 在电路中接入了一个滑动变阻器，可以改变灯泡的亮度，请同学们想一想家里的调光台灯是通过移动滑片改变亮度的吗？ 自己家的调光台灯其实是旋转旋钮调节亮度的，那么这种台灯里面装的是的什么变阻器呢？ 活动二、自制一个模拟的调光灯 【电位器】 （1）电位器的构造 如图是电位器的结构示意图，电阻片R的两端分别与接线端A、C相连，滑动片P的一段通过转轴O与接线端B相连，另一端与电阻片R接触良好，并能绕转轴O在电阻片R上滑动。 活动二、自制一个模拟的调光灯 电位器 电位器的构造示意图 （2）电位器的工作原理 如图所示，把电位器的b、c接线端接入电路，当旋钮带动滑片顺时针转动时，电位器连入电路中电阻丝的长度变短，电阻变小，则电路中的电流变大，灯泡变亮。反之，灯泡变暗。 （3）电位器与滑动变阻器的区别 电位器能够转动，使用比较方便，其实电位器就是一个变形的滑动变阻器。 活动二、自制一个模拟的调光灯 （3）电位器与滑动变阻器的区别 电位器能够转动，使用比较方便，其实电位器就是一个变形的滑动变阻器。 活动二、自制一个模拟的调光灯 C O D 活动二、自制一个模拟的调光灯 视频讲解——《电位器的工作原理》 学生以小组为单位，思考讨论设计方案，画出电路图。 活动二、自制一个模拟的调光灯 利用电位器设计出模拟调光灯的电路图 学生思考讨论设计方案，以下三种方案供参考。分析：设计一、设计二都能实现调光的功能，但是设计三不能实现调光的作用。 请同学们根据设计一和设计二，选择一种设计方案，利用身边的器材组装出一台模拟调光灯。比一比哪一组做得最快。 设计一 R0 设计二 R0 设计三 R0 活动二、自制一个模拟的调光灯 活动三：自制一个模拟的子母调光灯 1. 介绍子母调光灯 这种子母调光灯接通电源后，两灯都是亮的，但是在调节旋钮的过程中发现一个灯变亮，另外一个灯变暗。 该灯的设计是为了方便老师办公。当老师在批作业或者在备课的时候会让下面的灯亮一点，顶部照明灯暗一些。当老师在办公室里处理其他事情的时候，会将下面的灯调暗一些，让顶部的照明灯亮一些。 2. 任务一 这只台灯的两个灯泡是什么连接方式，串联还是并联？ 根据灯泡的亮度变化不一致性得出只有并联才会出现以上情况。 3. 任务二 现给每个小组提供两个电位器，请问如何设计电路实现以上功能？（以小组为单位设计出电路图，并展示交流，如何实现以上功能） 总结归纳：如图所示，只要使一个电位器连入电路的阻值变大，另一个电位器连入电路的阻值变小就可实现子母调光灯的功能了。 设计一 活动三：自制一个模拟的子母调光灯 设计二 设计三 4. 任务三 同学们有没有发现用两个电位器调节起来并不是很方便，能否用一个电位器就能达到目的？若能的话，操作起来更简单快捷。 只用一个电位器实现一个灯变暗，另一个灯变亮的方案（小组讨论交流，尝试设计出电路图，再组内讨论验证是否可行） 学生展示他们组的设计方案，并阐述其工作原理，同学一起来评判一下该小组的设计方案是否可行。 活动三：自制一个模拟的子母调光灯 如图所示，电位器的滑片顺时针转动时，灯L1变亮；灯L2变暗；反之，电位器的滑片逆时针转动时，灯L1变暗；灯L2变亮。 同学们，今天我们学习设计了两种调光灯，并且亲自动手设计制作了一个简易的调光灯。随着科技的发展，生活中的照明工具也发生着巨大的变化，一个小小的照明工具，从最开始的只能由普通开关控制亮暗，到现在我们楼道里随处可见的声控灯、光控灯，以及各种形式的调光灯，甚至是各种人工智能，走进了我们的生活，比如现在常见的小爱同学，它可以根据你的需要，工作、阅读、娱乐来调节灯的亮度。我们也可以通过手机APP实现远程控制，那这些都是什么原理呢？感兴趣的同学课后可以去研究一下，未来还有无限的空间，等着同学们去实现。 归纳总结 02 实践与练习 1．下列电路图能用滑动变阻器单独控制L1亮度的是（　　） A A．灯泡L1、L2并联，滑动变阻器与L1串联，所以滑动变阻器能单独控制L1亮度，故A符合题意； B．灯泡L1、L2并联，滑动变阻器与L2串联，所以滑动变阻器能单独控制L2亮度，故B不符合题意； C．灯泡L1、L2并联，然后与滑动变阻器串联，所以滑动变阻器同时能控制L1、L2亮度，故C不符合题意； D．灯泡L1、L2和滑动变阻器并联，滑动变阻器不能控制L1亮度，故D不符合题意。 故选A。 A B C D 实践与练习 2．在设计和制作一个“模拟的调光灯”的综合实践活动中，9年级的物理兴趣小组设计了下面的几个调光灯的电路图，图中小灯泡的规格都是“3V 0.5A”，所用的定值电阻的电阻值都是6Ω，电源电压图上所示。要求：滑片滑动时，灯泡的亮度连续调节且不能烧坏小灯泡。你认为设计最合理的调光灯电路是（　　） D 实践与练习 A B C D A．该电路电灯泡的电压一直为3V，无法调节亮度，故A选项不符合题意； B．该电路由于串联一个定值电阻后，而电源电压又只有3V，那么当滑动变阻器不接入时，电路中所通过的电流比较小，都不能正常发光，故B选项不符合题意； C D．根据电源电压6V，电路中的最大电流为0.5A，则最小的电阻为12Ω，小灯泡的电阻也为6Ω，那么再串联一个电阻，滑动变阻器阻值为零时，此时小灯泡正常发光，再将滑片往右滑动，阻值变大，灯泡变暗，故C选项不符合题意，D选项符合题意。 实践与练习 故选D。 3. 如图所示，为某种调光型台灯中使用的电位器示意图，P为旋片，可随转动旋钮改变在碳膜（相当于一根电阻丝）上的位置，A、C分别连在碳膜两端。用笔画线代替导线，将电位图连接在b图所示电路中，要求顺时针转动旋钮可使灯泡亮度增加。 实践与练习 旋钮P顺时针旋转时，灯泡变亮，原因是电流变大，电源电压不变时，电阻变小，一定连入了接线柱A，如果把A、C连在电路中，电位器相当于定值电阻，不符合题意。所以把A、B连入电路，如图所示。 4．如图所示是调节台灯亮度的电位器的外形及其内部构造，图中A、B、C三个焊接点相当于变阻器的三个接线柱。下列说法正确的是（　　） A．台灯上的LED灯是由导体材料制成的 B．将B和C接入电路时，当滑片顺时针旋转时，电位器接入电路的电阻变小 C．将A和B接入电路时，当滑片逆时针旋转时，电位器接入电路的电阻变大 D．电位器是通过改变电阻丝的横截面积来改变接入电路中的电阻大小 A．LED灯是由半导体材料制成的，故A错误； B．只将B、C两点接入电路，接入了右半段，当滑片顺时针旋动时，接入电路中电阻丝的长度变小，电位器接入电路电阻变小，故B正确； C．把A和B接入电路，接入了左半段，当滑片逆时针旋动时，接入电路中电阻丝的长度变小，电位器接入电路电阻减小，故C错误； D．电位器是通过改变接入电路中电阻丝的长度来改变阻值大小的，故D错误。 B 故选B。 实践与练习 5．如图所示，甲为亮度可调的台灯，电位器是一个 电阻_____（选填：“可变”或“定值”）；乙为电位器的内部结构示意图，a、b、c是它的三个接线柱，旋钮带动滑片转动。若顺时针旋转旋钮时灯泡发光变亮，则需将______接线柱接入电路。（选填：“a和b”、“a和c”或“b和c”，下同）如将______接线柱接入电路则亮度不可调节。 电位器能改变灯泡的亮度，则可知电位器实际上是一个可变电阻。 顺时针旋转旋片时，灯泡变亮，说明电流变大，因电源电压不变，则电位器接入电路中的电阻应变小，则由图可知应将b、c接线柱接入电路。 由于灯泡的亮度不可调节，说明电路的电路不变，也即电阻不变，此时为定值电阻，则由图可知应将a、c接线柱接入电路。 a和c 可变 实践与练习 b和c 6．在“设计和制作一个模拟调光灯”的综合实践活动中，小明设计的电路图如图所示，已知电源电压为9V，小灯泡上标有“6V 0.6A”字样（小灯泡灯丝电阻固定不变），滑动变阻器的规格是“20Ω 1A”。他正确连接电路且操作规范后闭合开关，此时电路中的电流是____ A，移动滑动变阻器的滑动片，当灯泡正常发光时，滑动变阻器接入电路的阻值为 ____Ω，该电路不足是当滑动变阻器接入电阻过小时，会烧坏灯泡，对此你改进的措施是__________。 实践与练习 串联一个5Ω的电阻 0.3 5 根据I=U/R可得灯泡的电阻： 刚闭合开关时，变阻器的阻值为20Ω，则电路中的电流： 灯泡正常发光时，根据串联电路的总电压等于各电阻两端的电压之和可得：变阻器两端的电压： U滑=U-UL=9V-6V=3V； 滑动变阻器的阻值： 由以上分析知，若变阻器的阻值为5Ω，灯泡恰好正常发光，则应在电路中串联一个阻值为5Ω的保护电阻。 实践与练习 Lavf59.27.100 $$