16.5 跨学科实践：制作简易调光台灯 - 2025-2026学年物理人教版九年级全一册

第5节　跨学科实践：制作简易调光台灯 1．(2024南宁模拟)在“设计制作一个调光灯”的实践活动中，小明设计了如图所示的电路，用A、B两个金属夹子将一根铅笔芯接入电路中，当B夹子左右移动时，小灯泡的亮度会发生变化。下列关于这一装置的说法中正确的是( ) A．将铅笔芯换成塑料吸管，灯泡也能亮起 B．本实验可通过灯泡的亮暗反映接入电路中的电阻大小 C．实验过程中电阻变化的主要因素是改变了横截面积 D．增加一节干电池，灯泡会更亮，说明铅笔芯电阻随电压的增大而减小了 B 2．如图所示为可调光台灯内部简化电路，其中电源电压为U0且保持不变。 (1)闭合开关S，无论怎么移动滑片P，灯L始终不发光。若电路中仅有一处故障，且只发生在滑动变阻器R或灯L上。请判断该电路中存在的故障可能是________。 A．R断路　B．R短路　C．L断路　D．L短路 ACD (2)为进一步判断故障情况，小李在电路中MN之间接入一个电压表。你认为小李的方案是否可行。若不可行，请说明理由；若可行，请写出对开关S的操作、电压表示数及对应的故障 可行；开关S断开时，若电压表示数为0，则R断路；开关S闭合时，若电压表示数为0，则L短路；开关S闭合时，若电压表示数为U0，则L断路。 3．某同学准备利用所学物理知识制作一个简易调光台灯。 (1)能改变接入电路中电阻大小的元件叫作_________，其中有一种是学生实验室中常用的滑动变阻器，如图甲所示；还有一种是如图乙所示的电位器，其内部结构如图丙所示，它们都是通过改变接入电路中电阻丝的______来改变接入电路中电阻大小的。 (2)学习完“练习使用滑动变阻器”后，该同学从网上买了一个合适规格的电位器，准备制作一个简易的调光台灯。如图丁所示，若要使旋钮顺时针转动时台灯变亮，则应将电位器的_______两个接线柱分别与电路中的M、N两点相连，闭合开关后，旋转旋钮，台灯________(选填“能”或“不能”)完全熄灭。 变阻器 长度 b、c 不能 4. 如图1所示，小明用铅笔芯做滑动变阻器，设计并制作一个模拟的调光灯。器材有：电池(电压为3 V)、小灯泡(2.5 V 0．3 A)、铅笔芯、金属回形针、开关、导线、电流表。 环节一：探究改变铅笔芯电阻的方法 AB为铅笔芯，P为金属回形针。移动金属回形针P，用刻度尺测量铅笔芯AP段的长度L，闭合开关记录电流表的示数。 实验序号 1 2 3 4 5 L/cm 10.0 8.0 6.0 4.0 2.0 I/A 0.15 0.19 0.25 0.38 0.75 (1)实验中铅笔芯的电阻大小可以通过____________来反映。 (2)分析表格可以得到结论：___________________________________________。 环节二：模拟调光灯 将铅笔芯、小灯泡等器材按照如图2所示的方式连接。 (3)闭合开关，导线与铅笔芯左端固定，回形针向左移，小灯泡亮度变_____。 (4)为了安全使用调光灯，可将电流表____联接入电路，调节回形针的位置，当电流表的示数为______A时，在铅笔芯上标记此时回形针的位置O(图中未标出)。 电流表示数 在材料和横截面积一定时，长度越长，电阻越大 亮 串 0.3 (5)甲、乙两根铅笔芯的长度都是10 cm，甲的电阻为20 Ω，乙的电阻为10 Ω。调节效果可以从两个方面评价：一是小灯泡亮度的变化范围；二是调节的精度，回形针移动一定距离时，电阻变化越小调节精度越高。则铅笔芯甲和乙相比______。 A．调节范围大，调节精度高 B．调节范围大，调节精度低 C．调节范围小，调节精度高 D．调节范围小，调节精度低 B 5. 跨学科实践：设计和制作模拟调光灯。 调光灯为什么能变光？我们能否设计一个类似的能连续调节灯泡亮度的电路？ 【项目分析】 让灯泡的亮度发生变化可以有多种方法。改变电池组中串联电池的节数会影响灯泡的亮度；在不改变电源两端电压的情况下，在电路中接入一个滑动变阻器，就可以连续改变灯泡的亮度。 【项目实施】 活动一：正确使用滑动变阻器 (1)按照图甲连接电路，闭合开关前，滑片P应滑到______(选填“A”或“B”)端。 (2)滑动变阻器的铭牌上标有“20 Ω　2 A”字样。其中“20 Ω”指的是________两接线柱间的电阻值。 (3)在电路连接完成后闭合开关，发现灯泡立刻发出耀眼的光并很快熄灭。则实验操作中的不当之处可能是将滑动变阻器的________两个接线柱接入了电路。 A A、B C、D 活动二：认识电位器 调光台灯通过旋转旋钮调节亮度，这个旋转旋钮是一个电位器。 (1)电位器的构造：如图乙是电位器的结构示意图，电阻片的两端分别与接线端A、C相连，滑动片的一端通过转轴与接线端B相连，另一端与电阻片接触良好，并能绕转轴在电阻片上滑动。 (2)电位器的工作原理：电位器是一个变形的滑动变阻器，通过改变连入电路中电阻片的_________来改变电阻，进而改变电流，改变小灯泡的亮度。 长度 活动三：自制一个模拟的调光灯 如图丙，请选择电位器A、B、C三个接线端其中的两个连入电路中，要求顺时针旋转滑片时，灯泡变暗。 【展示交流】 图丁、图戊是两个同学设计的台灯调光电路，老师认为图戊方案更好一些，理由是 串联一个定值电阻R0，防止滑动变阻器移动到最左端时，电路中电流过大，对灯泡起到保护作用。 $$