16.5 跨学科实践：制作简易调光台灯 分层训练 2026-2027学年人教版九年级全一册物理

### 基本信息 以“电位器原理-调光台灯制作为主线，通过基础认知、实践操作、综合应用三层设计，实现从物理观念建构到科学探究能力提升的递进式知识巩固。 ### 分层设计 |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础层|电位器原理及使用|以选择、填空为主，考查滑动变阻器作用、滑片移动对电流影响，夯实物理观念| |提升层|简易调光台灯制作|含实验设计、电路连接题，如故障分析、材料选择，培养科学探究能力| |综合层|跨学科实践与中考应用|结合中考真题，涉及节能比较、安全操作，体现科学态度与责任|

16.5 跨学科实践：制作简易调光台灯（分层训练） 一、电位器的原理及使用 1.电视机和复读机中用来调节音量大小的电位器实际相当于 ，如图所示，若要使音量增大，滑片P应向 （选填“b”或“d”）点转动，此时电路中的电流 （选填“增大”或“减小”）。 2.如图是电位器原理图，结构如图所示。若要增大喇叭音量，应 （选填“顺时针”或“逆时针”）转动旋钮。喇叭工作一段时间后，无论如何调节滑片，喇叭音量一直很大，响度不变，电路故障可能是电位器 （选填“开路”或“短路”）。 3.小华用电池组、小灯泡、电位器、导线和开关组成了一个调光电路，如图甲所示。图乙所示是电位器的内部构造示意图。闭合开关后，电位器的 （选填“ap”或“cp”）段接入电路，小华将电位器的金属滑片P顺时针转动时，改变电阻丝接入电路中的 （选填“材料”、“长度”或“横截面积”），使小灯泡变 （选填“亮”或“暗”）。 4. 在自制调光台灯的电路中，能够实现调光功能的核心元件是（　　） A．开关 B．小灯泡 C．滑动变阻器 D．导线 5.如图甲所示是某品牌电风扇的调速旋钮，如图乙所示是其对应电位器的结构图。在图乙中，若要使旋钮顺时针转动时风扇转速加快；则接入电路中的接线柱为（　　）    A．a与b B．b与c C．a与c D．以上都可以 6.跨学科实践小组准备制作一个可调光台灯，他们准备了电源、开关、导线、LED灯，以及如图所示的电位器（变阻器）。下列关于电路设计的讨论正确的是（    ） A．电位器应与灯泡并联 B．将接线柱a、c接入电路可实现调光功能 C．为使灯泡亮度变化明显，应选用电阻丝长度较长的电位器 D．若顺时针旋转旋钮时灯泡发光变亮，则需将a、b接线柱接入电路 7.如图甲所示的迷你小风扇，电路图如图乙所示。ab间接有如图丙所示的自动断电安全装置，cd间接有如图丁所示的用于调节风速的机械电位器。闭合开关S，下列说法正确的是（　　） A．当小风扇倾斜时，铜球将电路接通 B．当小风扇直立时，铜球将电路断开 C．若cd分别接①②，则逆时针调节旋钮，风速变大 D．若cd分别接②③，则顺时针调节旋钮，风速变小 8.电动自行车的调速把手可以调节电动机的转速，以实现对车速的控制。如图所示是电动自行车电源、开关、电动机、调速把手的结构示意图，a、b、c是固定的铜片，d是一根弧形的电阻丝，e是一端固定在b上，另一端可在d上滑动的铜片。请按照调速把手的功能要求，将电路连接完整。 二、制作简易调光台灯 1.如图所示，某同学用铅笔芯设计了一个简易调光灯电路。闭合开关，将铜环向左移动的过程中灯泡亮度会 　　 （选填“变亮”或“变暗”）；该同学移动铜环的过程中，灯泡的亮度变化不明显，他可以通过更换更 　　 （选填“粗”或“细”）的铅笔芯来改进。 2.跨学科实践活动中，小明和小组同学一起制作了一个调光台灯。调试时，闭合开关，发现灯泡不亮，首先应该检查的是（     ） A．电源开关状态 B．导线连接是否良好 C．调节电位器滑片观察灯泡是否发光 D．电路是否存在断路 3.如图是用滑动变阻器改变小灯泡亮度的实验装置。下列有关说法错误的是（　　） A．连接电路时，应将开关断开 B．闭合开关前，应该将滑动变阻器的滑片置于最右端 C．闭合开关后，当滑片向左滑动时，小灯泡的亮度由亮变暗 D．滑动变阻器应“一上一下”连入电路 4.电风扇的5挡调速开关电位器的结构图如下图，它具有开关和滑动变阻器的特点，用笔画线代替导线，将图中元件连接成电路，要求：1挡电动机转速慢5挡转速最快。（导线不要交叉） 5.小刚用如图所示的实验器材来研究调光台灯的工作原理，并连接了部分实验电路。 （1）小刚在连接实验电路之前，应该首先将开关 ； （2）请你用笔画线代替导线，帮小刚连接成完整的实验电路，并让开关闭合时滑动变阻器连入电路的电阻最大 ； （3）小刚连接完成上述实验电路，检查无误后，闭合开关。发现小灯泡不亮。小刚想：是不是电路中某处发生了断路？此时，小刚检验实验电路是否发生断路最简单的操作是： ，观察小灯泡是否发光； （4）小强认为在电路中连入一只电流表，观察电流表是否有示数也能判断电路是否发生了断路。若按照小强的方法进行判断，电流表可以串联在这个电路中的 。 A．电源和开关之间                                     B．开关和小灯泡之间 C．小灯泡和滑动变阻器之间                            D．滑动变阻器和电源之间 6.小昕在台灯下看书时，感觉灯光太亮，如图甲。她找来同桌小洋，想利用所学物理知识制作一盏简易调光台灯，达到调节灯光亮度的目的。 (1)小昕尝试利用铅笔芯和鳄鱼夹实现了调节灯泡亮度的功能，如图乙所示。图乙中的连线有一处明显错误是 ；改正后，闭合开关，调节鳄鱼夹M、N之间的距离，发现灯泡亮度和电流表示数都会发生变化，这一现象说明导体的电阻与其 有关； (2)由于铅笔芯易断，小洋在实验室找了一个电位器来替代铅笔芯，如图丙，其内部结构如图丁。小洋查找到表格中的信息，为更好实现电位器调节灯泡亮度的功能，电位器内的电阻丝应选用 （选填“铜丝”或“镍铬合金丝”）更合适； 导线 长度/m 横截面积/mm2 阻值/Ω 铜丝 0.5 0.02 0.5 镍铬合金丝 0.5 0.02 50 (3)请在图戊中用笔画连线，能实现顺时针旋转电位器旋钮时灯泡变亮 ； (4)小昕提出用LED灯替代小灯泡可能会更加节能，她分别测出小灯泡和LED发光时的电压、电流和对应的亮度值，记录了数据如表： 类型 电压/V 电流/A 亮度/Lux 小灯泡 1.2 0.18 50 LED 2.7 0.01 50 请根据以上信息，通过计算说明小灯泡和LED哪个更节能： 。 7.小明在台灯下学习时，感觉灯光太亮，有点刺眼，于是准备利用所学物理知识制作一盏简易调光台灯，达到可连续改变灯光亮度的目的。 （1）改变台灯灯光亮度的方法有很多种，比如可在电路中接入一个变阻器。为调节台灯亮度，变阻器与灯泡的连接方式是　　　　　　　　。 （2）小明选择两节新干电池、小灯泡、电流表和一段电阻丝，设计如图甲所示电路。闭合开关，调节夹子M、N的位置，发现灯光亮度和电流表示数都会发生变化，这一现象说明导体的电阻与其　　　　　　　　有关。 （3）由于电阻丝接入电路后达不到小明希望调节的亮度变化，小明在老师推荐下使用电位器替代电阻丝，并接入电路，如图乙所示。当顺时针旋转滑片时，灯光将变　　　　　　　　。小明注意到电位器有A、B、C三个接线端，如果只连A、C两个接线端，导致的结果是　　　　　　　　。 （4）如图丙所示是其他同学在没有变阻器的情况下，设计的调光台灯电路。此方案虽然也能够调节灯光亮度，但存在的问题是　　　　　　　　。 1.如图所示，甲为可调亮度台灯，乙为电位器的结构图，b与金属滑片相连，转动旋钮可调节灯泡亮度。下列分析正确的是（    ） A．若将a、b电路接入同一点，c接入电路的另一点时，旋动旋钮时不能改变灯泡亮度 B．若只将b、c接入电路，顺时针转动旋钮时灯泡变暗 C．若只将a、c接入电路，逆时针转动旋钮时，灯泡变亮 D．若只将a、b接入电路，顺时针转动旋钮时灯泡变暗 2.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，电源使用三节铅蓄电池串联，小灯泡的额定电压为3V，AP两个回形针可在铅笔芯上滑动。通过交流，小华同学提出了改进建议，关于以下建议，你认为合理的是（　　） A．铅笔芯换成铜丝更好 B．为保护灯泡，可以在AP之间做一个标记，防止接入阻值太小 C．为使灯泡亮度变化更明显，应选用更短的铅笔芯 D．为使灯泡亮度变化更明显，电源电压越高越好 3.在“设计制作调光灯”活动中，小华用铅笔芯、曲别针、导线夹和电源等器材搭建了如图甲所示电路。当曲别针从铅笔芯左端滑至右端时，小灯泡亮度将变__________；图乙和图丙为另两种方案，其中灯光可调范围更大的是方案__________（选填“乙”或“丙”）。 4.图甲是生活中常见的亮度可调的台灯。项目小组想利用图丙中电源、小灯泡、开关、电位器（相当于滑动变阻器）制作一盏简易调光台灯，达到调节灯光亮度的目的。 【项目实施】 （1）设计调光台灯电路 在图乙虚线框内设计一个亮度可调的台灯电路图　　　　　　　。 （2）组装调光台灯 请你用笔画线代替导线完成图丙电路的连接。要求顺时针旋动电位器滑片时灯会变亮。a、b、c为电位器的三个接线柱　　　　　　　　　。 【展示交流】 （3）你所设计的图乙和另一同学设计的图2都是台灯调光电路，老师认为图2方案更好一些，理由是　　　　　　　　　　　。 5.跨学科实践：制作简易调光台灯 （1）制作简易调光台灯的目的是_______。 A．增加台灯的亮度           B．改变台灯的亮度以适应不同需求 C．延长台灯的使用寿命       D．减少台灯的耗电量 （2）在生活中需要的阅读灯就应用到调光台灯。 （一）光源的选择 （3）在制作简易调光台灯时可以选用实验室小灯泡作为光源。 （4）在日常生活中使用发光二极管（LED）作为调光台灯的光源，主要有以下两个优点：一是节能高效，二是使用寿命长。 （二）怎样改变光源的亮度 （5）调光台灯可以通过在电路中增加一个调光装置来改变台灯的亮度，该调光装置其实就是一个滑动变阻器，该元件应与灯泡串联，通过改变该装置连入电路的电阻，进而改变通过灯泡的电流，从而调节灯泡的亮度。 （三）台灯的实用性设计 （6）为了使得台灯结构小巧，选择将电位器接入电路。 （7）调光台灯的制作涉及多方面的物理知识，如灯罩的作用是利用光的_______来增强台灯亮度：灯座应使用较重的材料制作，这是通过降低台灯整体的_______来提高其稳定性。 【项目实施】 （8）小明选择器材制成了如图甲所示的台灯，其中所用到的电位器是一种变阻器。 （9）如图乙所示是电位器的结构示意图，为了保证顺时针转动时，灯泡变亮，应该选择_______接线柱接入电路，正确连接电路制成台灯后发现，变阻器电阻最大时，灯泡仍发光，于是他设想在电阻片某一端加上一层绝缘层，保证灯泡可以调到熄灭，此时绝缘层应靠近图中_______（填“A”或“C”） 端。 （10）小明没有电位器，于是用探究实验中的电阻设计了一个电路，如图丙所示。也能改变灯泡亮度，此电路与小明的电路对比，其缺点是_______。 1.（2024·吉林·中考真题）某调光台灯简化电路图如图所示，电源电压保持不变。为使台灯变亮，滑片应向 端移动。台灯工作一段时间后，发现无论怎样调节滑片，台灯一直很亮且亮度不变，电路发生的故障可能是滑动变阻器 。 2.（2025·山西·中考真题）小明写作业时，书桌上发光的台灯突然冒烟着火。他立即要做的是（     ） A．用水浇灭 B．用书拍灭 C．用嘴吹灭 D．切断电源 3.（2025·西藏·中考真题）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（   ） A． B． C． D． 4.(2025·四川成都·中考真题)小聪设计了利用滑动变阻器改变灯泡亮度的电路图，如图所示。在E、F间接入滑动变阻器，闭合开关，当滑片P向左滑动时，灯泡变暗。下列四种接入方式，符合要求的是（　 　） A． B．C．D． 5.（2025·湖北·中考真题）有横截面积相同的1.0m长的镍铬丝、0.8m长的锰铜丝和0.5m长的康铜丝各一根，小晶通过实验研究材料、长度对金属丝电阻的影响。其他器材有：干电池、开关、带夹子的导线若干、电流表、1m长的刻度尺。 长度/cm 60.0 40.0 20.0 … 电流/A 1.33 2.61 … (1)请用笔画线代替导线将图甲的实物电路连接完整。 (2)要研究长度对电阻的影响，应选择 （填“同一”或“不同”）金属丝。当镍铬丝接入电路的长度为60.0cm时，电流表示数如图乙，读数为 A。改变长度并记录电流值填入上表，随着长度减小，电路中电流变 ，表明电阻变 。 (3)要研究材料对电阻的影响，可使上述三根金属丝接入电路的长度均为 m（填“0.4”“0.7”或“0.9”）。 (4)完成探究后，小晶将镍铬丝与小灯泡串联接入电路，模拟一个简易调光台灯。当观察到小灯泡变暗时，可推断镍铬丝接入电路的长度变 。 16.5 跨学科实践：制作简易调光台灯（分层训练）答案 一、电位器的原理及使用 1. 滑动变阻器 d 增大 2. 逆时针 短路 3. ap 长度 暗 4. C　 5.B   6.C 7.C　 8. 二、制作简易调光台灯 1.变亮　 细 2.C   3.C　 4. 5. （1） 断开 （2） （3） 向右移动滑片 （4） ABCD 6.（1） 电流表的正负接线柱接反了 长度 （2）镍铬合金丝 （3） （4）LED更节能 7.（1）串联     （2）长度     （3） 暗     灯泡亮度不变     （4）无法实现连续调节亮度     1.D   2.B　 3. 亮 乙 4.（1）   （2）   （3） 串联一个定值电阻R0，可防止当滑动变阻器移到阻值最小时，电路中电流过大，能起到保护灯泡的作用。 5.（1） B （7） 反射 重心 （9） AB C （10） 不能连续调节灯泡的亮度 1. 左 短路 2.D  3.B  4.B　 5.（1） （2） 同一 0.9 大 小 （3）0.4 （4）大 学科网（北京）股份有限公司 $