第5节 跨学科实践：制作简易调光台灯（培优教学课件）物理新教材人教版九年级全一册

该初中物理课件聚焦“制作简易调光台灯”跨学科实践，从特高压输电工程导入，衔接电压、电阻知识，通过项目式学习支架，引导学生在实践中巩固电路相关物理观念。 其亮点在于以科学探究为主线，通过“提出问题—分析方案—动手制作—展示交流”培养学生设计电路、连接电位器等科学思维能力，融入废旧材料利用等实践，提升合作与创新的科学态度与责任。学生能深化知识应用，教师可依托结构化实践方案优化教学效果。

第十六章 电压 电阻 九年级全一册•人教版 第5节 跨学科实践：制作简易调光台灯 我国西部地区的水能和煤炭资源丰富，可以用来大量发电。为了把这些电能输送到数千千米以外电力紧缺的东部地区，同时减少损耗，人们采用了一种叫作特高压输电的方式。 2018年，我国新疆昌吉至安徽古泉建成了目前世界上电压等级最高、输送容量最大、输送距离最远、技术最先进的特高压直流输电工程。 通过这一章的学习，我们将了解电压是什么，它有什么作用。 学习目标 物理观念 经历简易调光台灯的制作过程，巩固电路相关知识。 科学思维 在实践活动中，能对简易调光台灯电路设计的合理性提出自己的见解，发展科学推理和分析论证能力。 科学探究 设计简易调光台灯方案并完成制作，培养综合运用所学知识解决实际问题的能力。 科学态度 与责任 在方案设计、台灯制作和展示交流中，提升合作学习能力，养成严谨认真的科学态度。 教学重点 设计台灯和制作台灯。 教学难点 电位器的正确连接以及整个装置的安装与固定。 重点难点 1. 项目提出 2. 项目分析 3. 项目实施 4. 展示交流 5. 课堂总结 6. 提升训练 学习内容 一、项目提出 第5节 跨学科实践：制作简易调光台灯 一、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。 二、项目分析 第5节 跨学科实践：制作简易调光台灯 二、项目分析 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？ 二、项目分析 1. 选择哪种光源？ 为保证实践活动的安全和材料获取的方便性，建议选用小灯泡或发光二极管作为光源。 小灯泡 发光二极管 二、项目分析 2. 怎样改变光源的亮度？ 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。所以可以在电路中与灯泡串联一个变阻器。 改变灯泡 两端的电压 变阻器改变电 路中的电阻 改变灯泡 的亮度 R' S L 可调台灯的电路图 二、项目分析 （1）选择变阻器： 根据前面的学习，你选择哪种器件来作为变阻器?理由是什么? 因为滑动变阻器和电阻箱体积较大，不容易固定在底座上，这里可选择更小巧的电位器做变阻器。 二、项目分析 （2）电位器的结构与原理 如图所示，A、B、C为电位器的接线柱，A、C分别连在电阻片R的两端，P为滑动片。滑动片P可随转动旋钮改变位置，从而改变接入电阻的大小。 二、项目分析 （3）电位器的使用 使用电位器时，可以把A、B（或C、B）两个接线柱接入电路。如图所示，是把电位器的B、C接线柱接入电路，电位器上的PC部分电阻片接入了电路，当滑片P顺时针转动时，电位器接入电路的电阻（ PC部分）变大，则电路中电流变小，灯泡亮度减小。 反之，当滑片P逆时针转动时，电位器接入电路的电阻（ PC部分）变小，则电路中电流变大，灯泡变亮。 二、项目分析 视频讲解——《电位器的使用》 二、项目分析 3. 可以从哪些方面加强台灯的实用性？ （1）怎么让底座牢固? 选择较重的底座作为支撑面，提高稳定性。 （2）选择什么材料做支架? 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。例如使用PVC管等。 （3）怎么制作灯罩? 保证灯罩弧度较大，反射面光滑度....... 三、项目实施 第5节 跨学科实践：制作简易调光台灯 三、项目实施 【设计台灯】 （1）选择光源：实验室用的小灯泡可以作为光源。另外，市面上很容易买到各种型号的发光二极管，也可以作为光源。 小灯泡 发光二极管 便于观察调光效果 节能、寿命长，要区分 正、负极，照明效果不好 三、项目实施 （2）台灯亮度的改变： 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。 这里选择更小巧的电位器做变阻器，使电位器与小灯泡串联。 三、项目实施 （3）设计电路 ①选择材料：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。 电池盒 灯座 小灯泡 开关 导线 电位器 三、项目实施 ②画出简易台灯的电路图，正确连接电位器。 如图所示，向右旋转电位器的旋钮时，电位器接入电路的电阻变小，电路中的电流变大，灯泡变亮。 R' S L 三、项目实施 ③设计底座、支架和灯罩 画出你设想中台灯的草图。各个器件要安排紧凑，使台灯美观、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。 底座 硬纸盒、茶叶盒、月饼盒、小木板、亚克力板等可用来制作底座。可将电路装置安装在底座下或底座内，也可直接安装在底座上面。 三、项目实施 灯罩： 薄塑料片、彩绘纸、包装纸、饮料瓶、大号一次性纸杯或方便面桶等可用来制作灯罩。为了美观可以根据自己喜好，在灯罩表面进行装饰，涂色或画出图案等。 筷子、小木棍、金属软管或塑料管等可用来支撑灯罩。 三、项目实施 【制作台灯】 根据设计方案，列出所需器材及制作工具的清单，分工收集、准备，可分组进行。按设计方案动手制作调光灯，完成制作任务。小组成员相互协作，共同解决制作过程中出现的各种问题。 （1）准备材料：电池盒（含电池）、开关、电位器、灯泡、导线、底座、PVC管、灯罩等。 电池盒 灯座 小灯泡 开关 导线 电位器 灯罩 三、项目实施 把电池盒、开关、电位器固定在一个底座上； 将PVC管的一端固定小灯泡，使小灯泡的导线从管中穿过； PVC管的另一端也固定在底座上； 制作一个灯罩，扣在小灯泡上； （2）制作步骤： ⑤检查电路闭合开关，看看怎么调节变阻器会使小灯泡越来越亮。 三、项目实施 调光台灯的亮度能够连续调节； 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，灯罩要具有较好的反光性能； 要正确连接电位器； 注意安全，在调节的过程中要避免损坏小灯泡，焊接导线要牢固，防止接触不良或短路； 如果找不到某些器材和工具，想一想能否用其他器材代替； 制作过程中可能会遇到许多原来没有想到的问题或发现原来设计方案中的不足，请共同商议解决方法或调整设计方案。 （3）注意事项： 三、项目实施 制作简易调光台灯时，可以进一步改进的有关建议： 台灯的灯罩设计成凹形，应用了凹面镜会聚光，增强灯光的反射； 将台灯的支架做成可折叠的，提高台灯实用性； 使用数字电位器更换机械式电位器； 可以把电池换为容量更大的充电电池或充电宝，延长使用时间...... （4）改进的有关建议 三、项目实施 制作参考视频 四、展示交流 第5节 跨学科实践：制作简易调光台灯 四、展示交流 1. 向其他同学展示介绍你的作品。 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。 2. 在条件允许情况下，老师可组织对学生制作的简易调光台灯科学性、创新性等综合评价，并提出改进意见。 四、展示交流 评分（10分/项） 改进意见 科学性 创新性 材料易收集性 总分 综合评价表 五、课堂总结 第5节 跨学科实践：制作简易调光台灯 五、课堂总结 制作一盏简易调光台灯，达到调节灯光亮度的目的. ①选择哪种光源. ②怎样改变光源的亮度. ③从哪些方面加强台灯的实用性. ①设计台灯：选择光源；选择变阻器； 设计电路；设计支架和灯罩. ②制作台灯. 制作简易调光台灯 项目实施 项目分析 项目提出 展示交流 展示介绍你的作品；提出优化方案. 六、课堂练习 第5节 跨学科实践：制作简易调光台灯 六、课堂练习 1．为了保护视力，需设计一盏能连续调节亮度的台灯，下列电路图符合要求的是（ ） B 【解析】A.当开关闭合后，灯与定值电阻串联，电流也不变化，所以灯的亮度也不会变化，故A不符合题意； B．滑动变阻器能改变与之串联的用电器两端的电压和电路中的电流，当开关闭合后，灯与滑动变阻器串联，灯的亮度能逐渐变化，所以能连续调节亮度，故B符合题意； C．当开关闭合后，灯与定值电阻并联，灯的电流不变化，所以灯的亮度也不会变化，故C不符合题意； D．当开关闭合后，台灯与滑动变阻器并联，并联电路互相不影响，所以滑片滑动时，灯的亮度不变 ，故D不符合题意。故选B。 A B C D 六、课堂练习 2．如图为某种调光型台灯中使用的电位器示意图。P为旋片，转动旋片改变在碳膜（相当于一根电阻丝）上的位置，A、B分别连在碳膜两端，C为旋片的引出端。以笔画线将图甲连在图乙所示电路中，要求逆时针转动旋片可使灯泡亮度增加。 【解析】A.灯泡亮度增加，可知电路中电流I增大，由I=U/R（ 为电源电压不变），可得电路总电阻减小，电位器与灯泡串联，所以电位器接入电路的电阻应减小，逆时针转动旋片使灯泡亮度增加，即电位器接入电路电阻减小，所以应将B和C接入电路（这样逆时针转动旋片时，接入电路的碳膜长度变短，电阻减小）。如图所示： 六、课堂练习 3．小华同学动手制作一个亮度可调 的台灯。所选器材有：两节干电池，一个 小灯泡，若干导线，开关，一个废旧的电位 器（实物如图甲，其内部结构如图乙）。 小华设计了如图丙所示的电路，并根据电路图连接好各元件。 （1）电位器是通过改变接入电路中电阻的_______来改变电阻的，结合图甲和图乙，若要实现顺时针转动旋钮，台灯变亮，则图丙电路中M连接B引脚，N连接_______（选填“A引脚”、“B引脚”或“C引脚”）； （2）小华连接好器材以后闭合开关并转动旋钮，发现小灯泡忽明忽暗。他拆开电位器外壳，发现碳膜电阻片（如图乙黑色弧形部分）磨损严重。这种电位器接在电路中，会造成_______ （选填“断路”或者“短路”）； （3）为了解决上述问题，小华将2B铅笔芯弄成粉末并将其涂抹在碳膜电阻片上，问题得到解决，用这种材料是因为铅笔芯内的石墨属于_______体。 长度 A引脚 导 断路 【解析】（1）电位器是通过改变接入电路中电阻丝的长度来改变电阻，从而改变电路的电流达到改变灯泡亮度的目的。 由图知道，要实现顺时针转动旋钮，台灯变亮，说明电位器连入电路的电阻变小，则图丙电路中M连接B引脚，N连接A引脚。 （2）由题意知道，电位器的碳膜电阻片磨损严重，这种电位器接在电路中，会使电位器的电流不畅，会造成断路。 （3）石墨是良好的导体材料，涂抹在碳膜电阻片上可以将碳膜片修复。 六、课堂练习 Lavf59.27.100 Lavf59.27.100 $