《第十六章 电压 电阻：5 跨学科实践：制作简易调光台灯》教学设计（表格版）-2025-2026学年人教版（2024）物理九年级全一册

该初中物理教学设计聚焦滑动变阻器调节电压实现调光，通过视频展示深夜书房灯光刺眼情境导入，任务驱动学生探究，关联串联电路、滑动变阻器前序知识，构建综合应用学习支架。 以项目式学习为主线，融合科学思维（任务卡讨论纠正观念误区）、科学探究（设计-制作-测试实践）、科学态度（反思改进工程素养），如电路设计与结构组装结合，提升学生跨学科应用能力，为教师提供可操作的跨学科实践方案。

《第十六章 电压 电阻：5 跨学科实践：制作简易调光台灯》教案 学科 初中物理 年级册别 九年级上册 共1课时 教材 人教版义务教育教科书·物理九年级全一册 授课类型 跨学科实践课 第1课时 教材分析 教材分析 本课是九年级上册第十六章“电压 电阻”中的第五节跨学科实践活动，以“制作简易调光台灯”为核心任务，将电学知识与工程设计、材料应用、生活实际深度融合。内容围绕电路连接、变阻器调节电压、光源选择等核心知识点展开，体现了“从生活走向物理，从物理走向社会”的课程理念。通过动手实践，学生能深化对串联电路中电流、电压、电阻关系的理解，提升科学探究能力与技术设计素养。该课不仅是对前序知识的综合运用，更是培养学生创新意识、工程思维和动手能力的重要载体。 学情分析 九年级学生已掌握电路基本组成、串联电路特点、电压表使用及滑动变阻器的工作原理等知识，具备一定的实验操作能力和逻辑推理能力。学生对“灯光亮度变化”有生活经验，但缺乏系统性认知，如不清楚亮度与电压、电流的具体关系。部分学生动手能力较弱，易在接线、固定元件时出现错误。针对此，教师需通过分组协作、任务驱动、实物演示等方式降低操作门槛，鼓励失败重试，增强信心。同时，引导学生关注安全性与实用性，培养严谨的科学态度。 课时教学目标 物理观念 1. 能解释调光台灯中亮度变化的本质是灯泡两端电压的变化，理解电压与亮度之间的因果关系。 2. 能说明滑动变阻器在串联电路中通过改变自身阻值来调节总电阻，从而影响电路电流和灯泡两端电压。 科学思维 1. 能基于“电压决定亮度”这一事实，提出“通过调节滑动变阻器改变灯泡电压”作为解决方案，并进行逻辑推演。 2. 能在设计方案中综合考虑电源电压、灯泡额定电压、变阻器阻值范围的匹配性，体现系统性思维。 科学探究 1. 能设计并实施实验验证不同滑片位置下灯泡亮度变化情况，记录数据并分析规律。 2. 能在小组合作中分工明确，共同完成电路连接、结构组装与功能测试，发展团队协作能力。 科学态度与责任 1. 能在制作过程中遵守安全用电规范，避免短路或过载，养成良好的实验习惯。 2. 能主动反思作品存在的问题（如灯罩反光差、支架不稳），提出改进方案，展现持续优化的责任意识。 教学重点、难点 重点 1. 理解滑动变阻器在串联电路中如何通过改变接入电阻来调节灯泡两端电压，实现亮度调节。 2. 掌握调光台灯的电路设计原则：电源电压与灯泡额定电压匹配，变阻器阻值范围合理。 难点 1. 如何在有限材料条件下，设计出既美观又稳定的灯体结构，实现照明与实用性的统一。 2. 如何引导学生从“能亮”转向“好用”，关注细节改进（如灯罩反光、导线隐藏、开关位置）。 教学方法与准备 教学方法 项目式学习、情境探究法、合作探究法、讲授法 教具准备 电池盒（3V）、小灯泡（2.5V/0.3A）、滑动变阻器（10Ω）、开关、导线若干、塑料管、底座、卡纸、剪刀、胶带、LED灯珠、反光板（铝箔纸） 教学环节 教师活动 学生活动 情境导入：点亮你的“光影艺术家”梦想【5分钟】 一、创设真实情境，激发探究欲望 （一）、播放视频片段：深夜书房阅读场景 1. 教师播放一段温馨的夜晚书房画面：一位学生坐在书桌前，台灯发出刺眼白光，他皱眉揉眼，伸手调整灯头角度无效，最终关灯休息。 2. 提问引导：“同学们，你们有没有遇到过类似的情况？灯光太亮会怎样？” 3. 学生自由发言后，教师总结：“灯光过强不仅伤眼，还影响专注力。如果有一种灯能像调音量一样调节亮度，那该多好！” 4. 引出课题：“今天，我们就是‘光影艺术家’！要亲手制作一盏‘可调光台灯’，让光线随心而变。” 二、任务发布：你是一名工程师，接受挑战！ （一）、展示教材图片：图16.5-1简易调光台灯 1. 教师投影教材第88页图16.5-1，引导观察： - 电池盒、开关、电位器（滑动变阻器）固定在底座上； - 小灯泡通过导线穿过塑料管，另一端也固定在底座； - 灯罩扣在灯泡上方，整体结构简洁稳固。 2. 提问：“这盏灯为什么能调光？它用了什么关键器件？” 3. 学生回答后，教师强调：“正是滑动变阻器，让我们可以控制电流大小，从而改变灯泡亮度。” 4. 明确任务：“现在，请你们以小组为单位，设计并制作一盏属于自己的简易调光台灯。” 1. 观看视频，感受灯光过亮带来的不适。 2. 分享生活经历，表达对调光需求的看法。 3. 对比观察教材图片，识别关键元件。 4. 明确任务目标，进入角色——“光影艺术家”。 评价任务 情境代入：☆☆☆ 任务理解：☆☆☆ 兴趣激发：☆☆☆ 设计意图 以真实生活问题为切入点，唤醒学生对“调光”功能的需求感，建立“物理源于生活”的认知。通过视觉冲击与情感共鸣，激发学习动机。借助教材图示建立直观印象，降低认知门槛，使抽象概念具体化，为后续设计提供参照。 项目分析：拆解“调光”背后的秘密【10分钟】 一、小组讨论：调光的关键是什么？ （一）、分发任务卡，组织小组合作探究 1. 教师发放“项目分析任务卡”（含四个问题）： - 问题1：你认为调光的核心是什么？是改变电流？电压？还是功率？ - 问题2：在串联电路中，如何改变灯泡两端的电压？ - 问题3：为什么选用滑动变阻器而不是固定电阻？ - 问题4：除了调光，还可以从哪些方面提升台灯实用性？ 2. 每组4人，按“记录员—发言人—操作员—观察员”角色分工，每组10分钟完成讨论。 3. 巡视指导，关注学生是否混淆“电流决定亮度”与“电压决定亮度”概念，及时纠正。 4. 指定两组代表上台汇报，其他组补充。 5. 总结：“亮度由灯泡的实际功率决定，而功率P=U²/R。当灯泡电阻R不变时，电压U越大，功率越大，亮度越高。因此，调光的本质是调节灯泡两端电压。” 二、知识链接：滑动变阻器的奥秘 （一）、实物演示+讲解滑动变阻器原理 1. 教师拿出一个10Ω滑动变阻器，拆开外壳展示金属杆与电阻丝结构。 2. 引导学生观察：滑片移动时，接入电路的电阻丝长度变化，导致电阻改变。 3. 连接简单电路：电源→开关→滑动变阻器→小灯泡→回路，闭合开关。 4. 移动滑片，让学生观察灯泡亮度变化，同时读出电压表示数（若配备电压表）。 5. 提问：“当滑片向右移动时，接入电阻增大，电路总电阻增加，电流减小，灯泡两端电压下降，亮度变暗。反之则变亮。这就是调光的原理！” 6. 强调：“必须将滑动变阻器串联在电路中，才能有效分压。” 1. 小组内分工协作，围绕任务卡展开深度讨论。 2. 记录员整理观点，发言人准备汇报。 3. 观察教师演示，理解滑动变阻器结构与工作原理。 4. 通过实验现象，验证“电压变化→亮度变化”的因果关系。 评价任务 概念辨析：☆☆☆ 协作参与：☆☆☆ 现象解释：☆☆☆ 设计意图 通过“任务卡+小组讨论”模式，引导学生主动思考调光机制，突破“亮度由电流决定”的常见误区，建立“电压决定亮度”的正确认知。结合实物演示与实验验证，将抽象的电学原理转化为可感知的现象，强化学生的直观体验与科学推理能力。同时，为后续设计提供理论支撑。 项目实施：动手建造你的“光影艺术品”【20分钟】 一、设计阶段：绘制你的调光台灯草图 （一）、分发设计图纸，明确设计要求 1. 教师分发A4纸，要求每组画出“调光台灯设计草图”，包含： - 电源（标注3V） - 开关位置（建议位于电源正极） - 滑动变阻器（标注10Ω） - 小灯泡（标注2.5V/0.3A） - 导线走向（尽量隐蔽） - 支架与灯罩结构（可用线条表示） 2. 强调设计要点： - 电源电压与灯泡额定电压匹配，避免烧毁； - 滑动变阻器必须与灯泡串联； - 灯罩应具有反光性能（可用铝箔纸示意）； - 支架要稳定，能立于桌面。 3. 教师巡视，对设计不合理者给予提示，如“你这个变阻器接错了，会影响调光效果”。 二、制作阶段：从图纸到实物 （一）、分发材料包，启动制作流程 1. 每组领取材料包：电池盒（3V）、小灯泡（2.5V/0.3A）、滑动变阻器（10Ω）、开关、导线、塑料管、底座、卡纸、剪刀、胶带、铝箔纸。 2. 教师示范正确连接顺序： - 电源正极 → 开关 → 滑动变阻器A端 → 滑动变阻器滑片 → 小灯泡一端 → 小灯泡另一端 → 电源负极。 - 强调：“滑片不能接错，否则无法调光。” 3. 学生按设计图开始连接电路，教师巡回指导，重点关注： - 接线是否牢固，有无松动； - 是否误将变阻器并联； - 灯泡是否安装到位。 4. 完成电路后，先不闭合开关，由组长检查无误后，再请教师检查。 5. 教师检查通过后，允许闭合开关，调节滑片，观察亮度变化。 6. 若灯泡不亮，引导学生排查： - 电源是否有电？ - 开关是否闭合？ - 导线是否断开？ - 滑动变阻器是否接反？ 7. 成功调光后，进入结构组装阶段： - 将电池盒、开关、变阻器固定在底座上（用胶带或卡纸加固）； - 将小灯泡插入塑料管一端，导线从管中穿过，另一端固定在底座； - 用铝箔纸制作灯罩，扣在灯泡上方，增强聚光效果。 8. 教师展示优秀范例，鼓励学生追求美观与实用并重。 1. 小组合作绘制设计草图，明确各部件布局。 2. 按照图纸连接电路，确保串联关系正确。 3. 通电测试，观察亮度变化，调试滑片位置。 4. 组装支架与灯罩，提升台灯稳定性与美观度。 评价任务 设计合理：☆☆☆ 连接正确：☆☆☆ 结构稳定：☆☆☆ 设计意图 将抽象知识转化为具体工程任务，让学生在“做中学”。通过“设计—制作—调试”三步走，培养系统思维与工程素养。教师全程介入指导，及时发现并纠正错误，保障实验安全。强调“先设计后制作”原则，防止盲目操作。通过结构美化环节，融合艺术与科技，提升综合素养。 展示交流：你的台灯，值得被看见【5分钟】 一、作品展示与互评 （一）、分组轮流展示，分享设计亮点 1. 每组派一名代表上台，打开台灯，调节滑片，展示亮度变化过程。 2. 介绍本组的设计特色： - 为什么选择这种灯罩材料？ - 支架是如何固定的？能否抗住外力？ - 有没有加入额外功能？如按钮开关、防滑底座等。 3. 其他组同学认真倾听，记录优点与改进建议。 4. 教师点评时聚焦： - 是否实现了调光功能？ - 电路连接是否规范？ - 结构是否稳固美观？ 5. 鼓励学生说出“我最欣赏的是……因为……” 二、总结提升：从“能用”到“好用” （一）、引导反思与改进 1. 提问：“你们的作品还有哪些可以改进的地方？” 2. 学生自由发言，如： - 导线太长，影响美观； - 灯罩反光不够强； - 支架容易倾倒。 3. 教师总结：“真正的工程师，不是做出第一个能用的模型，而是不断优化，让它更好用、更耐用。下次我们可以尝试用3D打印、智能调光模块等技术升级。” 1. 上台展示作品，操作调光功能。 2. 口头介绍设计理念与创新点。 3. 认真聆听他人作品，提出建设性意见。 4. 反思自身作品不足，思考改进方向。 评价任务 表达清晰：☆☆☆ 互评积极：☆☆☆ 反思深入：☆☆☆ 设计意图 搭建展示平台，增强学生成就感与归属感。通过同伴互评，促进多元视角交流，提升批判性思维。引导学生从“功能实现”上升到“品质优化”，培养精益求精的工匠精神。为未来拓展学习埋下伏笔，激发持续探究热情。 作业设计 一、基础巩固：填空与判断 1. 在串联电路中，当滑动变阻器的滑片向右移动时，接入电路的电阻__________，电路中的总电阻__________，通过小灯泡的电流__________，小灯泡两端的电压__________，亮度__________。 2. 小灯泡的亮度主要由其__________决定，而这个物理量与灯泡两端的__________有关。 3. （判断）只要把滑动变阻器接入电路，就能实现调光功能。（ ） 4. （判断）在调光台灯中，滑动变阻器应与小灯泡并联连接。（ ） 二、拓展应用：设计升级方案 1. 请你在原有设计基础上，提出至少两种改进方案，使台灯更实用或更美观。 - 方案一：_____________________________________________________ - 方案二：_____________________________________________________ 2. 如果给你一个数字电位器（可编程调光），你会如何改造这盏台灯？简述思路。 _____________________________________________________ 【答案解析】 一、基础巩固：填空与判断 1. 增大；增大；减小；减小；变暗 2. 实际功率；电压 3. × 4. × 二、拓展应用：设计升级方案 1. 示例： - 方案一：用3D打印技术制作个性化灯罩，增强艺术美感； - 方案二：在底座加防滑垫，提高稳定性。 2. 思路：将数字电位器替换传统滑动变阻器，通过按键或手机APP调节亮度，实现智能化控制。 板书设计 调光台灯：从“能亮”到“好用” ★ 核心原理：电压决定亮度 → 滑动变阻器分压 ↓ 电路设计：电源(3V) → 开关 → 滑动变阻器(10Ω) → 小灯泡(2.5V) → 回路 ↑ 结构设计：支架稳固 + 灯罩反光 + 导线隐藏 关键词：串联、分压、匹配、安全、美观 工程思维：设计→制作→测试→改进 教学反思 成功之处 1. 以真实生活情境导入，极大激发了学生的学习兴趣与参与热情，课堂氛围活跃。 2. 通过“设计—制作—展示”全流程实践，学生真正实现了“做中学”，知识内化程度高。 3. 小组合作机制运行良好，学生分工明确，沟通协调能力强，体现了良好的团队精神。 不足之处 1. 部分小组在电路连接时仍存在接线错误，尤其是滑动变阻器接法不当，需加强前期指导。 2. 个别学生过度关注外观设计，忽视了电路安全与功能实现，需平衡“美”与“实” 3. 时间分配略显紧张，部分小组未能完成全部改进，后续可适当延长至45分钟以上。 学科网（北京）股份有限公司 $