16.5 跨学科实践：制作简易调光台灯 讲义 -2026-2027学年物理人教版九年级全一册

本讲义聚焦“制作简易调光台灯”跨学科实践，核心知识点包括滑动变阻器调节亮度的原理、电路设计与连接、故障分析及调试改进，形成从原理理解到动手制作再到优化提升的完整学习支架。 资料以项目化学习为主线，通过“项目提出—分析—实施—交流”流程，结合实验操作、故障排除及改进建议，培养科学探究能力与问题解决的科学思维。含思维导图辅助知识梳理，随学随练与题型分析助力巩固，课中提升教学实效，课后帮助学生查漏补缺，体现物理与生活的紧密联系。

第5节 跨学科实践：制作简易调光台灯 课时目标 课标要点 1. 通过制作简易调光台灯的实践活动，进一步理解滑动变阻器改变灯泡亮度的原理； 2. 能根据需求选择合适的电路元件，设计并连接调光电路； 3. 掌握简单电路故障的分析与排除方法，培养动手操作和解决实际问题的能力； 4. 了解调光台灯在生活中的应用，体会物理知识与技术、社会的紧密联系。 5. 通过项目实践，培养科学探究兴趣、团队合作精神和创新意识。 重难点 重点：滑动变阻器在调光电路中的连接方式与作用；调光台灯电路的设计与连接。 难点：根据实际需求选择合适的滑动变阻器规格；电路故障的分析与排除。 知识点1 调光台灯的工作原理 1. 调光台灯的核心元件 调光台灯中，用来调节灯泡亮度的核心元件是滑动变阻器。它通过改变接入电路中电阻丝的长度来改变电阻，从而改变电路中的电流，达到调节灯泡亮度的目的。 2. 滑动变阻器调光原理 （1）滑动变阻器与灯泡串联接入电路。 （2）当滑动变阻器的滑片移动时，接入电路中的电阻丝长度发生改变，电阻变大或变小（选填“变大”“变小”或“不变”），电路中的电流变大或变小（选填“变大”“变小”或“不变”），灯泡的实际功率发生改变，亮度随之变化。 （3）滑片向接入电路的有效电阻变小的方向移动时，电路中电流变大，灯泡变亮；滑片向接入电路的有效电阻变大的方向移动时，电路中电流变小，灯泡变暗。 3. 调光台灯的电路图 调光台灯的基本电路由电源、开关、滑动变阻器和灯泡四部分组成。 【特别提醒】 （1）滑动变阻器应选择串联接入电路，若串联接入，电路将处于断路状态，灯泡不发光。 （2）连接电路时，滑动变阻器的滑片应置于阻值最大（选填“最大”或“最小”）处，起到保护电路的作用。 （3）选择滑动变阻器时，要注意其最大阻值和允许通过的最大电流，确保不超过额定值。 随学随练 1．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 【答案】C 【详解】A．开关仅控制电路通断，不能调节小灯泡亮度，故A不符合题意； B．小灯泡是发光元件，不能调节自身亮度，故B不符合题意； C．滑动变阻器通过改变接入电路的电阻，调节电流大小，从而改变小灯泡的亮度，故C符合题意； D．导线仅起导电作用，不能调节小灯泡亮度，故D不符合题意。 故选C。 2．如图所示的电路中，MB、NC是两根相同的电阻丝，A为导线，下列说法正确的是（　　） A．S和A接触，当P向右移动时灯变暗 B．S和B接触，当P向右移动时灯变亮 C．S和C接触，当P向左移动时灯变亮 D．S和C接触，当P向右移动时灯变亮 【答案】A 【详解】A．S和A接触，两根电阻丝串联，当P向右移动时，两根电阻丝连入电路的阻值都变大，电路总电阻变大，根据欧姆定律可知，电路电流变小，灯泡变暗，故A正确； B．S和B接触，两根电阻丝串联，当P向右移动时，下面电阻丝连入电路的阻值变大，上面电阻丝连入电路的阻值变小，且MB、NC是两根相同的电阻丝，下面电阻丝增大的电阻等于上面电阻丝减小电阻，电路总电阻不变，电流不变，灯亮度不变，故B错误； CD．S和C接触，下面电阻全部连入电路中，相当于定值电阻，当P向左移动或向右移动时，电路电阻不变，电流不变，灯亮度不变，故CD错误。 故选A。 3．如图所示，甲为某调光台灯，乙为该调光台灯用到的电位器的结构图，A、B、C为电位器的三个接线柱，转动滑片可调节灯泡亮度。下列分析不正确的是（　　） A．电位器应该与调光台灯的灯泡串联 B．电位器和滑动变阻器的工作原理是相同的 C．若只将A、B接入电路，顺时针旋转滑片，灯泡将变暗 D．若只将A、C接入电路，逆时针旋转滑片，灯泡将变亮 【答案】D 【详解】A．电位器串联在电路中能改变电路中电流的大小，图中电位器应与灯泡串联，转动滑片可调节灯泡亮度，故A正确，不符合题意； B．电位器和滑动变阻器的工作原理是相同的，是通过改变连入电路中电阻线的长度来改变电阻的，故B正确，不符合题意； C．若只将A、B接入电路，滑片左边的电阻丝接入电路，即滑片顺时针转动旋钮时，电阻变大，灯泡将变暗，故C正确，不符合题意； D．若只将A、C接入电路，电位器的全部电阻丝都接入电路，不能改变电路的电流，所以不能改变灯泡的亮度，故D错误，符合题意。 故选D。 知识点2 简易调光台灯的制作 1. 所需器材 制作简易调光台灯需要的主要器材有：电源（或电池组）、灯泡、滑动变阻器、开关、导线若干、灯座、灯泡、开关等。 2.设计电路：根据调光原理，画出电路图。 3.提升台灯实用性的设计要点 底座：选用较重底座（木板、木盒），增大台灯稳定性；可以把电路藏到底座内部。 支架：PVC 塑料管等易得材料，支架支撑灯泡，导线可以穿过管内。 灯罩：纸杯、纸筒制作灯罩；灯罩做成凹形，利用凹面镜对光的反射会聚光线，增强照明效果。 电位器串联接入，不能把灯泡完全短路，台灯无法做到完全熄灭。 4. 制作步骤 （1）将电池盒、开关、电位器固定在底座上； （2）PVC 支架管一端固定灯泡，导线从管子内部穿过，管子另一端固定到底座； （3）组装灯罩，扣在灯泡上方； （4）按照串联电路图连接全部电路； （5）闭合开关，旋转电位器旋钮，检验台灯亮度是否可以连续变化。 5. 制作注意事项 （1）台灯亮度必须能够连续调节； （2）底座保证台灯稳定，灯罩具备反光效果； （3）电位器接线要正确，导线焊接、连接牢固，避免接触不良、发生短路； （4）注意安全，防止小灯泡烧毁；部分材料缺少时，可以用其他材料替代； 6. 注意事项 （1）连接电路时，开关应处于断开状态。 （2）滑动变阻器的连接应遵循“一上一下”的接法，即一个接线柱接上方，一个接线柱接下方。 （3）闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片移到阻值最大处，以保护电路。 （4）实验中若灯泡不发光，应首先检查电路是否存在断路或短路。 7. 电路故障的简单判断 （1）若闭合开关后灯泡不发光，电流表无示数，可能是电路断路。 （2）若闭合开关后灯泡不发光，电流表示数很大，可能是电路短路。 （3）若闭合开关后灯泡发光但亮度不可调，可能是滑动变阻器连接成了定值电阻（选填“定值电阻”或“导线”）。 【易错提醒】 （1）滑动变阻器接入电路时，必须选择“一上一下”两个接线柱，若选择“两上”则相当于接入导线（选填“定值电阻”或“导线”），若选择“两下”则相当于接入定值电阻（选填“定值电阻”或“导线”）。 （2）连接电路时，电源电压不能超过灯泡的额定电压，否则会烧坏灯泡。 随学随练 1．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 【答案】C 【详解】AB．连接实物电路时，为了保护电路，开关必须是断开的；闭合开关前滑动变阻器连入电路的阻值应最大，由电路图可知，滑动变阻器滑片左端的电阻丝接入电路，应将滑动变阻器的滑片置于阻值最大处，即最右端，故A、B正确不符合题意； C．闭合开关后，当滑片向左滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻减小，电路中的电流增大，小灯泡变亮，故C错误，符合题意； D．滑动变阻器应“一上一下”接入电路，故D正确，不符合题意。 故选C。 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 【答案】B 【详解】A．该电路是通过改变接入电路阻值来实现调光的，铜丝的电阻极小，无法起到改变电路电阻的作用，不能实现调光，因此将铅笔芯换成铜丝的建议不合理，故A不符合题意； B．接入阻值太小时，电路电流会过大，可能烧坏灯泡。在 AP 间做标记限制最小阻值，可保护灯泡，建议合理，故B符合题意； C．更短的铅笔芯电阻更小，电阻变化范围小，灯泡亮度变化会更不明显，建议不合理，故C不符合题意； D．电源电压过高会超过灯泡额定电压，可能烧坏灯泡，并非电压越高越好，建议不合理，故D不符合题意。 故选 B。 3．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． 【答案】B 【详解】A．当开关闭合后，灯与定值电阻串联，电路不变化，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，电路不变化，灯的电流也不变化，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。 知识点3 调光台灯的调试与改进 1. 调光范围的调节 （1）灯泡亮度的调节范围与滑动变阻器的最大阻值和灯泡的额定功率有关。 （2）滑动变阻器的最大阻值越大，灯泡的调光范围越大（选填“大”或“小”）；滑动变阻器的最大阻值越小，灯泡的调光范围越小（选填“大”或“小”）。 2. 调光台灯的改进方向 （1）使用更大阻值范围的滑动变阻器，可以增大调光范围。 （2）使用多个滑动变阻器组合，可以实现更精细的亮度调节。 （3）加入指示灯或电压表、电流表，可以方便观察电路状态。 3. 实际应用中的注意事项 （1）使用调光台灯时，长时间将灯泡调在很暗的状态，会影响灯泡的寿命。 （2）调光台灯的电路应确保安全，防止触电事故。 【易错提醒】 （1）选择滑动变阻器时，要同时考虑其最大阻值和允许通过的最大电流。 （2）调光台灯在实际使用中，灯泡的亮度不宜调得过低，以免影响使用寿命。 随学随练 1．图1中小灯泡L和黄光LED，将它们与其他器材连接了图2的实物图，其中电源可提供不同的电压并显示出来。 (1)发光二极管简称LED，具有__________性，它的两根引脚中较长的为正极，较短的为负极，当电流由正极经过LED流向负极时LED发光，表明它处于导通状态； (2)按图2所示的实物图，请在下图中画出对应的电路图__________。 【答案】(1)单向导电 (2) 【详解】（1）由题可知，电流只能从发光二极管的正极流入、负极流出，说明发光二极管具有单向导电性。 （2）由实物图可知，两个灯泡并联，电流表A1测量通过小灯泡L的电流，所以电流表A1和小灯泡L串联，且电流表靠近电源负极，电流表A2测量通过黄光LED的电流，所以电流表A2和黄光LED串联，且电流表靠近电源负极，开关在干路上，且靠近电源负极，作图如下图所示： 2．小王家有一个亮度可调的台灯。该台灯外壳是塑料的，它是一种_________（选填“导体”或“绝缘体”）。该台灯的电路图如图甲所示，如果用导线将A、B两点连接起来，电路将会__________。控制亮度主要通过电位器来实现，电位器结构如图乙所示，当电位器的N、P两个接头接入电路后，要想灯泡变亮，我们应该_________（选填“顺时针”或“逆时针”）移动滑片。如果其内部的电阻片制作的更厚一些，它的整体电阻将会_________（选填“变大”“变小”或“不变”） 【答案】 绝缘体 短路 顺时针 变小 【详解】[1]该台灯外壳是塑料的，塑料是一种绝缘体。 [2]如果用导线将A、B两点连接起来，即将电源正负极直接用一根导线连接，电路将会发生短路。 [3]当电位器的N、P两个接头接入电路后，要想灯泡变亮，即电流变大，即将电位器接入阻值调小，故顺时针调节滑片减小电阻丝接入长度从而减小阻值。 [4] 如果其内部的电阻片制作的更厚一些，电阻横截面积会增大，阻值会变小。   题型1 滑动变阻器在调光电路中的作用分析 解题核心规律 （1）滑动变阻器通过改变接入电路中的电阻丝长度来改变电阻，从而改变电流； （2）滑片移动方向与电阻变化的关系：滑片向接入电路的有效长度变短方向移动，电阻变小，电流变大，灯泡变亮；反之变暗； （3）判断滑片移动方向时，关键是看接入电路的是哪一段电阻丝。 活学活用 1.如图所示，当滑片P向左滑动时，滑动变阻器连入电路中的电阻变大的接法是（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】A．由图知，滑动变阻器接左上与左下两个接线柱，当滑片向左移动时，接入电路的电阻丝长度变短，接入电路的阻值变小，故A不符合题意； B．由图知，滑动变阻器接右上与左下两个接线柱，当滑片向左移动时，接入电路的电阻丝长度变短，接入电路的阻值变小，故B不符合题意； C．由图知，滑动变阻器接左上与右下两个接线柱，当滑片向左移动时，接入电路的电阻丝长度变长，接入电路的阻值变大，故C符合题意； D．由图知，滑动变阻器同时接下面两个接线柱，滑动变阻器整根电阻丝接入电路，当滑片向左滑动时，接入电路的电阻丝长度不变，接入电路的阻值不变，故D不符合题意。 故选C。 2..小阳选取一根铅笔芯，按图甲连接电路，a夹子固定。 (1)向左移动b夹子，同时能观察到小灯泡的亮度变___________。 (2)小阳取下铅笔芯，用a、b两夹子夹住一块玻璃，发现小灯泡不亮，用酒精灯灼烧玻璃，随着玻璃温度的升高，小灯泡逐渐亮起来。由此可以初步得出：玻璃的电阻随温度的升高而___________。 (3)如图乙所示，是小阳制作的简易调光台灯，图丙是他所用的调亮度的电位器结构图，a、b、c是它的三个接线柱，a、c分别与弧形电阻丝的两端相连，b与金属滑片相连。 ①小阳顺时针转动滑片时，小灯泡变亮，则___________两个接线柱接入了电路中。 ②有的同学提出还可以加入声控开关，实现按钮开关或声控开关分别控制台灯，则图丁中A、B两设计电路符合要求的是___________。 【答案】(1)暗 (2)减小 (3) bc A 【详解】（1）向左移动b夹子后，接入电路的铅笔芯长度变长，电路总电阻增大，电路电流变小，因此小灯泡亮度变暗。 （2）玻璃温度升高后，小灯泡逐渐变亮，说明电路电流变大，玻璃的电阻变小，因此可得出结论：玻璃的电阻随温度的升高而减小。 （3）[1]顺时针转动滑片时小灯泡变亮，说明接入电路的电阻变小。接b、c时，顺时针转动滑片，接入电阻丝长度变短，电阻减小，因此是b、c接入电路。 [2]要求按钮开关和声控开关都可以独立控制台灯，说明两个开关需要并联，任意一个开关闭合都能接通电路，故符合要求的是A。 题型2 调光台灯的电路连接与故障分析 调光台灯的电路连接与故障分析 解题核心规律 （1）滑动变阻器必须“一上一下”接入电路； （2）闭合开关前滑片应置于阻值最大处； （3）灯泡不亮的可能原因：断路、短路、滑动变阻器接法错误、灯泡烧坏等。 活学活用 ．跨学科实践 制作简易调光台灯 为传承红色基因，感悟革命先辈的奋斗精神，同学们参与了以左权将军十字岭突围战为主题的文旅研学活动。活动中，大家了解到当年将军在夜间指挥作战。查看军事地图时，急需一款光线可调、便于携带的照明工具。为此，项目团队开展跨学科实践，制定了“项目提出—项目分析—项目实施—展示交流”的学习流程，研究滑动变阻器的工作原理，收集电源、开关、滑动变阻器、小灯泡、导线等器材，为重现当年将军的作战场景，设计并组装一款便于夜间指挥或看图的简易调光台灯。 实验时，按电路原理图连接好各元件，闭合开关后，移动滑动变阻器的滑片，观察小灯泡的亮度变化情况，请根据该调光台灯的设计与组装过程，回答以下问题： (1)调光台灯工作时，滑动变阻器是通过改变接入电路中电阻丝的________，进而改变电路中的________，最终实现灯泡亮度调节。 (2)某团队同学测试时，发现滑片移动后小灯泡亮度始终不变且很暗，出现这种现象的原因可能是________（答出一条即可）。 (3)展示交流时，多个小组发现自制台灯存在以下问题：①灯泡闪烁不定；②调节滑片时灯泡亮度变化不明显；③移动滑片时小灯泡易被烧坏。请任选其中一个问题并提出你的改进建议：________。 【答案】(1) 长度 电流 (2)滑动变阻器接了下面两个接线柱 (3) 选择最大阻值更大的滑动变阻器、在电路中串联定值电阻限制电流等。 【详解】（1）[1][2]滑动变阻器的工作原理是通过改变接入电路中电阻丝的长度来改变其接入电路的电阻，进而改变电路中的电流，实现灯泡亮度调节。 （2）滑片移动后小灯泡亮度始终不变且很暗，说明滑动变阻器接入的是全部电阻丝，且阻值最大，即出现这种现象的原因可能是滑动变阻器接了下面两个接线柱，此时滑动变阻器相当于一个定值电阻，阻值最大。 （3）问题①：拧紧接线柱螺丝，确保导线与元件接触良好，或更换滑片接触良好的滑动变阻器、打磨灯泡灯丝引脚去除氧化层等。 问题②：更换最大阻值与小灯泡电阻相当的滑动变阻器，或严格按照“一上一下”原则连接滑动变阻器、适当提高电源电压且不超过灯泡额定电压等。 问题③：实验前将滑片移至滑动变阻器最大阻值端，或选择最大阻值更大的滑动变阻器、在电路中串联定值电阻限制电流等。 题型3 电阻变化对灯泡亮度的影响 解题核心规律 （1）灯泡亮度由实际功率决定，P = I²R； （2）串联电路中，电阻越大，分得的电压越大，电流越小； （3）滑动变阻器阻值变化会引起电路总电阻变化，进而影响电流和灯泡两端电压。 活学活用 1. 在制作简易调光台灯时，从节能角度考虑，应优先选用______（选填“白炽灯”或“LED灯”）；如图为一种电位器结构示意图，要求滑片顺时针转动时，电位器接入电路中的阻值变小，应将接线柱______（选填“”或“”）接入电路。 【答案】 LED灯 bc 【详解】[1]相同亮度下，LED灯的电能转化为光能的效率远高于白炽灯，多余能量更少以热能形式浪费，相同亮度能耗更低，因此从节能角度优先选用LED灯。 [2]电位器通过改变接入电路的电阻丝长度改变电阻，要求滑片顺时针转动时阻值变小，说明接入的电阻丝长度变短，因此选接线柱bc。 在跨学科实践课上，某小组同学开展了“制作模拟调光灯”的项目化学习活动。下面是该小组同学实践的过程，请帮助完成下列内容： 【项目分析】 任务一：寻找可以改变同一个小灯泡亮度的最佳方法 任务二：制作亮度可连续调节的模拟调光灯 【项目实施】 任务一：寻找可以改变同一个小灯泡亮度的最佳方法 （1）检验小灯泡是否完好：如图一是小灯泡的结构图，图二各种检验方法中不能让完好的小灯泡发光的是__________。 （2）寻找可以改变同一个小灯泡亮度的最佳方法： 同学们收集了学过的能改变小灯泡亮度的一些方法，图甲是通过分别接一节干电池和接两节干电池来改变小灯泡的亮度；图乙是把长短、粗细相同的铜丝和镍铬合金丝分别接入电路，来改变灯泡亮度；图丙是使铅笔芯一端的夹子固定，随着另一端夹子在铅笔芯上的移动，小灯泡的亮度会发生连续变化；图丁是在电路中接入一个滑动变阻器，来改变灯泡亮度。这四种方法中，图____所示的方法与其它三种方法改变小灯泡亮度的原理有所不同，同学们最终选择了最方便操作的图丁所示的方法。 任务二：制作亮度可连续调节的模拟调光灯 （1）备用器材：学生电源（电压限取5V挡）、开关和若干导线、电流表、电压表，另有各种规格的定值电阻， “2.5V、0.25A”的小灯泡 ， “20Ω、1A”的滑动变阻器。 （2）制作要求：亮度可连续调节：在调光的整个过程中，灯两端的电压不能超过2.5V。 （3）制作过程：同学们初步设计的实物图如图三所示，讨论交流后发现该调光灯不符合制作要求，原因是如果任意调节滑动变阻器的滑片，可能会导致___________________。 进一步讨论交流后，同学们找到了两个改进方案。 改进方案一：如图四所示，可以在电路中再串联一个阻值为_____Ω的定值电阻R0，这样就能符合制作要求； 【项目拓展】 如图五所示是亮度可调的台灯，电位器是调节其亮度的装置。图六是电位器的内部结构示意图， a、b、c是它的三个接线柱，旋钮可带动滑片转动。如果把b和c两接线柱接入电路，顺时针旋转滑片时，台灯的亮度会变______（选填“亮”或“暗”）。 【答案】 B 甲 灯泡被烧坏 亮 【详解】任务一： （1）[1]小灯泡发光需要形成完整的电流回路，电流从电源正极流出，经过小灯泡的灯丝，再回到电源负极。 A．电流从电源正极流出，经过小灯泡的金属点、灯丝，再通过螺旋套回到电源负极，形成了完整的回路，能让小灯泡发光，故 A不符合题意； B．电流从电源正极流出，经过导线直接回到电源负极，电源短路，电流不能经过灯丝，不能让小灯泡发光，故B符合题意； C．电流从电源正极流出，经过导线、小灯泡的螺旋套、灯丝，再通过另一条导线回到电源负极，形成了完整的回路，能让小灯泡发光，故C不符合题意； D．在这个电路中，电流从电源正极流出后，经过螺旋套，经过灯丝回到了电源负极，形成完整的电流回路，能让小灯泡发光，故D不符合题意。 故选B。 （2）[2]图甲是通过改变电源电压的方法改变灯泡亮度的，而另外三个图是通过改变与灯泡串联的电阻，从而改变电路的总电阻来改变电流，达到改变灯泡亮度的目的，所以，图甲所示的方法与其它三种方法改变小灯泡亮度的原理有所不同。 任务二： （3）[3]同学们设计的实物图如图三所示，电压限为5V，灯两端的电压不能超过2.5V，该调光灯不符合制作要求，原因是如果任意调节滑动变阻器的滑片，滑片向右移动时，会使灯泡两端电压超过它的额定电压，可能会导致灯泡被烧坏。 【项目拓展】[4]如果把b和c两接线柱接入电路，顺时针旋转滑片时，变阻器连入的阻值变小，电路中电流会变大，台灯的亮度会变亮。 1．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___________。 【答案】 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。 【详解】（1）要设计一个亮度可调的台灯，需将滑动变阻器和小灯泡串联，通过改变滑动变阻器的阻值，从而改变线路中的电流，改变小灯泡的亮度。电路图如下： （2）要求顺时针旋动电位器滑片时灯会变亮，即通过灯泡的电流变大，电位器的电阻变小，因此应连接电位器的b、c接线柱，实物图连接如下： （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。 2.跨学科实践：制作简易调光台灯 【项目提出】 利用变阻器知识制作一盏简易调光台灯，达到调节灯光亮度的目的。 【项目分析】 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？ 【项目实施】 1.设计台灯 (1)a.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。 b.选择变阻器。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。 c.设计电路。设计调光台灯的电路，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。 ①若选择电位器，要求顺时针旋转电位器的旋钮，小灯泡变亮，请用笔画线代替导线将如图乙所示的电路补充完整。（连线不能交叉）________ ②若选择滑动变阻器，要求向D端调节滑动变阻器的滑片，灯泡越来越暗。小明想进一步探究灯泡亮度变化时它两端的电压和通过它的电流怎么变化。在方框内设计出能完成探究的电路图________，并用笔画线代替导线将图丙实物图正确连接。（连线不能交叉，两电表均接较小的测量范围）________ d.设计支架和灯罩。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。 2.制作台灯 按照设计方案安装各个器件，连接电路。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。 【展示交流】 (2)小明想利用不同颜色的LED灯设计一个发光颜色可调的台灯，探究亮度是否均可调。下面电路符合要求的是________。LED灯发光部分是由________材料制成的。（选填“导体”“半导体”或“超导体”） A．             B． C．            D． 【答案】(1) (2) D 半导体 【详解】（1）小灯泡变亮，由题意可知顺时针旋转电位器的旋钮时，变阻器接入电路的阻值变小，因此电位器的c端接入电路，据此作图； 探究灯泡亮度变化时它两端的电压和通过它的电流怎么变化，要让电压表与灯泡并联，电源、开关、电流表、灯泡、滑动变阻器串联，要求向D端调节滑动变阻器的滑片，灯泡越来越暗，说明变阻器接入电路的电阻变大，则应将变阻器的A端接入电路，两电表均接较小的测量范围，据此连接电路，完整电路图和实物图如下图所示。 （2）A．图中开关闭合，两个LED灯串联，同时发光，发光颜色不可调，故A错误； B．二极管具有单向导电性，当开关接上端时，LED灯未接入电路，接下端时，由于一个LED灯反接，电路断路，故B错误； C．当开关接上端时，红灯发光但不可调节，故C错误； D．图中开关接上端红灯亮，接下端绿灯亮，且无论哪种情况，调节变阻器，均可调节灯的亮度，故D正确。 故选D。 半导体材料的导电性介于导体和绝缘体之间，LED灯发光部分是由半导体材料制成的。 3.制作简易调光台灯 项目提出：调光灯为什么能调节灯的亮度？我们能否设计一个类似地能连续调节灯泡亮度的电路？ 项目分析：灯泡的亮度发生变化可以有多种方法： （1）改变电池组中串联电池的个数会改变灯泡的亮度。 （2）在不改变电源两端电压的情况下，在电路中串联一个___________，就可以连续改变灯泡的亮度； 项目实施： 任务一：设计调光台灯的简易模型 同学们用相同的铅笔芯（长度适当）、曲别针、导线夹、电源等器材设计了如图所示的四种方案，当曲别针从铅笔芯的一端滑动到另一端时，小灯泡的亮度变化最大的是________； 任务二：设计调光台灯的电路 （1）闭合旋钮开关，并调节旋钮即可调节台灯的亮度，调节旋钮实际就是调节电位器（可看作滑动变阻器）连入电路的阻值，请把可能的电路图在虚框内画出来；________ （2）老师认为加一个定值电阻会更好一些，理由是当电位器接入电路的阻值过小，电路的电流过___________时，会损坏灯泡； 任务三：制作一个调光台灯 （1）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。 （2）如图甲所示的调光型台灯，通过旋动下方连接碳膜电阻的旋钮，调节灯的亮度。调节亮度的电位器如图乙所示。 （3）在图丙中，选择电位器A、B、C三个接线端其中的两个连入电路、要求顺时针旋转滑片时，灯泡变暗，请用笔画线代替导线将电路连接完整；___________ 项目拓展： （1）台灯都有一个较大且较重的底座，这里包含的物理道理是：增大支撑面，降低重心___________，提高稳定程度，防止倾倒； （2）灯罩的主要作用是___________（选填“反射”或“折射”）灯发出的光，把书本等照得更亮一些。 【答案】 滑动变阻器 C 大 高度 反射 【详解】[1]实验中需要改变灯泡的亮度，改变电路中的电流，因此在电路中串联一个滑动变阻器。 [2]为了使小灯泡的亮度变化最大，接入电路中导体的电阻大，导体的电阻与横截面积和长度有关，且长度越长、横截面积越小，电阻越大，选项C中导体的长度长、横截面积小，故C符合题意。 [3]调光灯中用电器有灯泡和滑动变阻器，为了改变灯泡的亮度，灯泡和滑动变阻器串联，构成电路还有电源、开关、导线，设计电路如下图所示： [4]当电位器接入电路的阻值过小，对电流的阻碍作用小，电路中的电流大，会损坏灯泡。 [5]要求顺时针旋转滑片时，灯泡变暗，说明电阻器接入电路中阻值变大，电阻片接入电路中的长度长，因此将B、C两个接线柱接入电路，接线如下图所示： [6]台灯都有一个较大且较重的底座，台灯重心的高度会下降，台灯会更稳定。 [7]灯罩罩在灯泡的周围，灯泡发出的光线会发生反射，减少光线的发散，把书本等照得更亮一些。 4.图甲是生活中常见的亮度可调的台灯。跨学科项目小组想利用图乙中电源、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。 (1)在连接电路时，小灯泡与电位器应该______（选填“串联”或“并联”）； (2)请你用笔画线代替导线将图乙电路补充完整。要求顺时针旋动电位器滑片时灯会变亮。图中A、B、C为电位器的三个接线柱； (3)小洋按要求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，说明此时电路中______（填“有”或“没有”）电流，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； (4)与白炽灯相比，如果用LED灯做光源将电能转化为______能的效率更高； (5)在展示交流环节，同学们发现台灯调光时存在亮度调节范围小的问题。请你帮他们提出一条改进措施：______。 【答案】(1)串联 (2) (3) 有 C (4)光 (5)换用阻值更大的电位器 【详解】（1）小灯泡与电位器应该串联，通过改变电位器接入电路中的阻值来改变电流，从而达到调节灯光亮度的目的。 （2）要求顺时针旋动电位器滑片时灯会变亮，即通过灯泡的电流变大，电位器的电阻变小，因此应连接电位器的B、C接线柱，故如下图所示： （3）[1]灯泡发光的前提是有电流通过灯丝，此时变阻器电阻最大时灯泡仍发光，说明电路中有电流。 [2]要让灯泡调到熄灭，需使滑片滑到绝缘层处时电路断路。电位器的电阻丝为AC段，滑片接B，绝缘层应靠近C端，滑片顺时针滑到C端时，接触绝缘层，电路断开，灯泡熄灭。 （4）与白炽灯相比，LED灯在达到相同光照强度时消耗的电能更少，所以将电能转化为光能的效率更高。 （5）亮度调节范围小，说明电位器的阻值变化范围不足，可以换用阻值更大的电位器。 5．小明学完电学后，想制作一个简易调光台灯，他利用实验室的器材进行了模拟实验。 (1)如图所示，小明已经连接了部分电路，请你用笔画线代替导线将电路连接完整__________，根据你的连法说出闭合开关前，滑动变阻器的滑片需要调到__________（选填“最左端”或“最右端”），这样做的目的是__________； (2)闭合开关后，小明发现在移动滑动变阻器的滑片时灯泡忽亮忽灭，出现该现象的原因是__________； (3)小明发现爷爷家的台灯是由多个LED灯泡组成的，他将台灯点亮后发现只有一个LED灯泡不亮了，这说明这些LED灯泡是__________联在一起的，过了一会小明将台灯关闭，他触碰LED灯泡时感觉不怎么热，而他自制的调光台灯的小灯泡属于白炽灯，工作相同时间后小灯泡温度较高，小明认为，LED灯泡工作时将电能主要转化为__________能，白炽灯工作时将电能主要转化为__________能。 【答案】(1) 最左端 保护电路 (2)滑动变阻器的滑片接触不良 (3) 并 光 内 【详解】（1）[1]由图可知，滑动变阻器应串联在电路中，接线方式为“一上一下”，如图所示： [2][3]闭合开关前，滑动变阻器的滑片应位于最大阻值处，即所选下端接线柱的另一端，故滑片应调到最左端，这样做的目的是为了防止闭合开关时电路中电流过大，起到保护电路的作用。 （2）闭合开关后，移动滑动变阻器的滑片时灯泡忽亮忽灭，说明滑动变阻器的滑片接触不良导致电路中的电流时断时续。 （3）[1]台灯点亮后只有一个LED灯泡不亮，其他灯泡正常发光，说明这些灯泡工作时互不影响，因此这些LED灯泡是并联在一起的。 [2][3]触碰LED灯泡时感觉不怎么热，说明LED灯泡工作时将电能主要转化为光能；白炽灯工作相同时间后小灯泡温度较高，说明白炽灯工作时将电能主要转化为内能。 6．跨学科实践：设计和制作模拟调光灯 【项目提出】 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，在电路中串联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）图1是小明同学连接的电路图，可以实现滑动变阻器的滑片向右移动时灯泡变暗。 （2）滑动变阻器的铭牌上标有“”字样。其中“”指的是___________（填符号）两接线柱间的电阻值。 （3）根据上面的连接方式，闭合开关前，滑片P应滑到___________端（选填“A”或“B”）。 （4）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___________（填符号）两个接线柱接入了电路。 活动二、认识电位器 调光灯台灯通过旋转旋钮调节亮度，这个旋转旋钮是一个电位器。 （5）电位器的构造 如图2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的一端通过转轴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。 （6）电位器的工作原理 如图3，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长度来改变电阻，进而改变电路中的电流，从而改变灯泡两端的电压，由此改变小灯泡的亮度。 活动三、自制一个模拟的调光灯 （7）小明同学在学习完电位器后，想利用电位器制作一个调光灯，如图4，请你帮他选择电位器A、B、C三个接线端中的两个连入电路中，用笔画线代替导线连接电路，要求顺时针旋转滑片时，灯泡变暗___________。 【展示交流】 （8）以下为某探究小组设计的四种调光台灯的电路图，其中能实现“利用滑动变阻器控制灯泡由亮到灭”的最佳电路是（各元件规格完全相同）___________。 （9）小张没有电位器，于是用探究实验中的电阻设计了一个电路，如图5所示，此电路中___________（选填“能”或“不能”）改变灯泡亮度，与图4的电路对比，其缺点是___________。 【答案】 C 能 不能连续调节灯泡的亮度，灯泡亮度变化不平稳 【详解】[1]“”指的是滑动变阻器的最大阻值为，即之间的电阻丝全部接入时的电阻大小。 [2]为了保护电路，闭合开关前，滑片应该滑到变阻器阻值最大处，由于滑动变阻器下方接的是接线柱，所以应该将滑片滑到端。 [3]闭合开关，发现灯泡立刻发出耀眼的光并很快熄灭，说明滑动变阻器接入电路中的电阻很小，灯泡发光后被烧坏了，则可能的原因是将滑动变阻器的接线柱接入电路，此时滑动变阻器相当于一根导线，电阻很小。 [4]要求顺时针旋转滑片时，灯泡变暗，即顺时针旋转滑片时，接入电路的电阻变大，应该将电位器的、端接入电路，如图所示： [5]A．当滑动变阻器滑片向右移动的过程中，灯泡变暗，但不能控制灯泡由亮到灭，故A不符合题意； B．滑片移动的过程中，灯泡及变阻器滑片左半边的电阻始终被短路，灯泡不发光，故B不符合题意； C．当滑片向左移动到滑动变阻器最左端时，灯泡被短路，灯泡由亮变灭，故C符合题意； D．滑动变阻器和灯泡并联，调节滑片且滑动变阻器接入的电阻不为零时，灯泡两端的电源等于电源电压，两端不变，当滑动变阻器接入的电阻为零时，灯泡被短路，损坏电路，故D不符合题意。 故选C。 [6][7]当开关1或3闭合时，灯泡两端的电压都会变大，灯泡的亮度会发生变化，但亮度变化不平稳，不能连续调节亮度。 第 1 页 共 9 页 学科网（北京）股份有限公司 $ 第5节 跨学科实践：制作简易调光台灯 课时目标 课标要点 1. 通过制作简易调光台灯的实践活动，进一步理解滑动变阻器改变灯泡亮度的原理； 2. 能根据需求选择合适的电路元件，设计并连接调光电路； 3. 掌握简单电路故障的分析与排除方法，培养动手操作和解决实际问题的能力； 4. 了解调光台灯在生活中的应用，体会物理知识与技术、社会的紧密联系。 5. 通过项目实践，培养科学探究兴趣、团队合作精神和创新意识。 重难点 重点：滑动变阻器在调光电路中的连接方式与作用；调光台灯电路的设计与连接。 难点：根据实际需求选择合适的滑动变阻器规格；电路故障的分析与排除。 知识点1 调光台灯的工作原理 1. 调光台灯的核心元件 调光台灯中，用来调节灯泡亮度的核心元件是 。它通过改变接入电路中电阻丝的 来改变电阻，从而改变电路中的 ，达到调节灯泡亮度的目的。 2. 滑动变阻器调光原理 （1）滑动变阻器与灯泡 接入电路。 （2）当滑动变阻器的滑片移动时，接入电路中的电阻丝长度发生改变，电阻 （选填“变大”“变小”或“不变”），电路中的电流 （选填“变大”“变小”或“不变”），灯泡的 发生改变，亮度随之变化。 （3）滑片向接入电路的有效电阻变小的方向移动时，电路中电流 灯泡 ；滑片向接入电路的有效电阻变大的方向移动时，电路中电流 ，灯泡 。 3. 调光台灯的电路图 调光台灯的基本电路由电源、开关、滑动变阻器和灯泡四部分组成。 【特别提醒】 （1）滑动变阻器应选择串联接入电路，若串联接入，电路将处于断路状态，灯泡不发光。 （2）连接电路时，滑动变阻器的滑片应置于阻值最大（选填“最大”或“最小”）处，起到保护电路的作用。 （3）选择滑动变阻器时，要注意其最大阻值和允许通过的最大电流，确保不超过额定值。 随学随练 1．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 2．如图所示的电路中，MB、NC是两根相同的电阻丝，A为导线，下列说法正确的是（　　） A．S和A接触，当P向右移动时灯变暗 B．S和B接触，当P向右移动时灯变亮 C．S和C接触，当P向左移动时灯变亮 D．S和C接触，当P向右移动时灯变亮 3．如图所示，甲为某调光台灯，乙为该调光台灯用到的电位器的结构图，A、B、C为电位器的三个接线柱，转动滑片可调节灯泡亮度。下列分析不正确的是（　　） A．电位器应该与调光台灯的灯泡串联 B．电位器和滑动变阻器的工作原理是相同的 C．若只将A、B接入电路，顺时针旋转滑片，灯泡将变暗 D．若只将A、C接入电路，逆时针旋转滑片，灯泡将变亮 知识点2 简易调光台灯的制作 1. 所需器材 制作简易调光台灯需要的主要器材有：电源（或电池组）、灯泡、滑动变阻器、开关、导线若干、灯座、灯泡、开关等。 2.设计电路：根据调光原理，画出电路图。 3.提升台灯实用性的设计要点 底座：选用较重底座（木板、木盒），增大台灯稳定性；可以把电路藏到底座内部。 支架：PVC 塑料管等易得材料，支架支撑灯泡，导线可以穿过管内。 灯罩：纸杯、纸筒制作灯罩；灯罩做成凹形，利用凹面镜对光的反射会聚光线，增强照明效果。 电位器串联接入，不能把灯泡完全短路，台灯无法做到完全熄灭。 4. 制作步骤 （1）将电池盒、开关、电位器固定在底座上； （2）PVC 支架管一端固定灯泡，导线从管子内部穿过，管子另一端固定到底座； （3）组装灯罩，扣在灯泡上方； （4）按照串联电路图连接全部电路； （5）闭合开关，旋转电位器旋钮，检验台灯亮度是否可以连续变化。 5. 制作注意事项 （1）台灯亮度必须能够连续调节； （2）底座保证台灯稳定，灯罩具备反光效果； （3）电位器接线要正确，导线焊接、连接牢固，避免接触不良、发生短路； （4）注意安全，防止小灯泡烧毁；部分材料缺少时，可以用其他材料替代； 6. 注意事项 （1）连接电路时，开关应处于 状态。 （2）滑动变阻器的连接应遵循“ ”的接法，即一个接线柱接上方，一个接线柱接下方。 （3）闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片移到 处，以保护电路。 （4）实验中若灯泡不发光，应首先检查电路是否存在 或 。 7. 电路故障的简单判断 （1）若闭合开关后灯泡不发光，电流表无示数，可能是电路 。 （2）若闭合开关后灯泡不发光，电流表示数很大，可能是电路 。 （3）若闭合开关后灯泡发光但亮度不可调，可能是滑动变阻器连接成了 （选填“定值电阻”或“导线”）。 【易错提醒】 （1）滑动变阻器接入电路时，必须选择“一上一下”两个接线柱，若选择“两上”则相当于接入导线（选填“定值电阻”或“导线”），若选择“两下”则相当于接入定值电阻（选填“定值电阻”或“导线”）。 （2）连接电路时，电源电压不能超过灯泡的额定电压，否则会烧坏灯泡。 随学随练 1．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 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．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． 知识点3 调光台灯的调试与改进 1. 调光范围的调节 （1）灯泡亮度的调节范围与滑动变阻器的最大阻值和灯泡的额定功率有关。 （2）滑动变阻器的最大阻值越大，灯泡的调光范围越 （选填“大”或“小”）；滑动变阻器的最大阻值越小，灯泡的调光范围越 （选填“大”或“小”）。 2. 调光台灯的改进方向 （1）使用更大阻值范围的滑动变阻器，可以 调光范围。 （2）使用多个滑动变阻器组合，可以实现更精细的亮度调节。 （3）加入指示灯或电压表、电流表，可以方便观察电路状态。 3. 实际应用中的注意事项 （1）使用调光台灯时，长时间将灯泡调在很暗的状态，会影响灯泡的寿命。 （2）调光台灯的电路应确保安全，防止触电事故。 【易错提醒】 （1）选择滑动变阻器时，要同时考虑其最大阻值和允许通过的最大电流。 （2）调光台灯在实际使用中，灯泡的亮度不宜调得过低，以免影响使用寿命。 随学随练 1．图1中小灯泡L和黄光LED，将它们与其他器材连接了图2的实物图，其中电源可提供不同的电压并显示出来。 (1)发光二极管简称LED，具有__________性，它的两根引脚中较长的为正极，较短的为负极，当电流由正极经过LED流向负极时LED发光，表明它处于导通状态； (2)按图2所示的实物图，请在下图中画出对应的电路图__________。 2．小王家有一个亮度可调的台灯。该台灯外壳是塑料的，它是一种_________（选填“导体”或“绝缘体”）。该台灯的电路图如图甲所示，如果用导线将A、B两点连接起来，电路将会__________。控制亮度主要通过电位器来实现，电位器结构如图乙所示，当电位器的N、P两个接头接入电路后，要想灯泡变亮，我们应该_________（选填“顺时针”或“逆时针”）移动滑片。如果其内部的电阻片制作的更厚一些，它的整体电阻将会_________（选填“变大”“变小”或“不变”）   题型1 滑动变阻器在调光电路中的作用分析 解题核心规律 （1）滑动变阻器通过改变接入电路中的电阻丝长度来改变电阻，从而改变电流； （2）滑片移动方向与电阻变化的关系：滑片向接入电路的有效长度变短方向移动，电阻变小，电流变大，灯泡变亮；反之变暗； （3）判断滑片移动方向时，关键是看接入电路的是哪一段电阻丝。 活学活用 1.如图所示，当滑片P向左滑动时，滑动变阻器连入电路中的电阻变大的接法是（　　） A． B． C． D． 2..小阳选取一根铅笔芯，按图甲连接电路，a夹子固定。 (1)向左移动b夹子，同时能观察到小灯泡的亮度变___________。 (2)小阳取下铅笔芯，用a、b两夹子夹住一块玻璃，发现小灯泡不亮，用酒精灯灼烧玻璃，随着玻璃温度的升高，小灯泡逐渐亮起来。由此可以初步得出：玻璃的电阻随温度的升高而___________。 (3)如图乙所示，是小阳制作的简易调光台灯，图丙是他所用的调亮度的电位器结构图，a、b、c是它的三个接线柱，a、c分别与弧形电阻丝的两端相连，b与金属滑片相连。 ①小阳顺时针转动滑片时，小灯泡变亮，则___________两个接线柱接入了电路中。 ②有的同学提出还可以加入声控开关，实现按钮开关或声控开关分别控制台灯，则图丁中A、B两设计电路符合要求的是___________。 题型2 调光台灯的电路连接与故障分析 调光台灯的电路连接与故障分析 解题核心规律 （1）滑动变阻器必须“一上一下”接入电路； （2）闭合开关前滑片应置于阻值最大处； （3）灯泡不亮的可能原因：断路、短路、滑动变阻器接法错误、灯泡烧坏等。 活学活用 ．跨学科实践 制作简易调光台灯 为传承红色基因，感悟革命先辈的奋斗精神，同学们参与了以左权将军十字岭突围战为主题的文旅研学活动。活动中，大家了解到当年将军在夜间指挥作战。查看军事地图时，急需一款光线可调、便于携带的照明工具。为此，项目团队开展跨学科实践，制定了“项目提出—项目分析—项目实施—展示交流”的学习流程，研究滑动变阻器的工作原理，收集电源、开关、滑动变阻器、小灯泡、导线等器材，为重现当年将军的作战场景，设计并组装一款便于夜间指挥或看图的简易调光台灯。 实验时，按电路原理图连接好各元件，闭合开关后，移动滑动变阻器的滑片，观察小灯泡的亮度变化情况，请根据该调光台灯的设计与组装过程，回答以下问题： (1)调光台灯工作时，滑动变阻器是通过改变接入电路中电阻丝的________，进而改变电路中的________，最终实现灯泡亮度调节。 (2)某团队同学测试时，发现滑片移动后小灯泡亮度始终不变且很暗，出现这种现象的原因可能是________（答出一条即可）。 (3)展示交流时，多个小组发现自制台灯存在以下问题：①灯泡闪烁不定；②调节滑片时灯泡亮度变化不明显；③移动滑片时小灯泡易被烧坏。请任选其中一个问题并提出你的改进建议：________。 题型3 电阻变化对灯泡亮度的影响 解题核心规律 （1）灯泡亮度由实际功率决定，P = I²R； （2）串联电路中，电阻越大，分得的电压越大，电流越小； （3）滑动变阻器阻值变化会引起电路总电阻变化，进而影响电流和灯泡两端电压。 活学活用 1. 在制作简易调光台灯时，从节能角度考虑，应优先选用______（选填“白炽灯”或“LED灯”）；如图为一种电位器结构示意图，要求滑片顺时针转动时，电位器接入电路中的阻值变小，应将接线柱______（选填“”或“”）接入电路。 在跨学科实践课上，某小组同学开展了“制作模拟调光灯”的项目化学习活动。下面是该小组同学实践的过程，请帮助完成下列内容： 【项目分析】 任务一：寻找可以改变同一个小灯泡亮度的最佳方法 任务二：制作亮度可连续调节的模拟调光灯 【项目实施】 任务一：寻找可以改变同一个小灯泡亮度的最佳方法 （1）检验小灯泡是否完好：如图一是小灯泡的结构图，图二各种检验方法中不能让完好的小灯泡发光的是__________。 （2）寻找可以改变同一个小灯泡亮度的最佳方法： 同学们收集了学过的能改变小灯泡亮度的一些方法，图甲是通过分别接一节干电池和接两节干电池来改变小灯泡的亮度；图乙是把长短、粗细相同的铜丝和镍铬合金丝分别接入电路，来改变灯泡亮度；图丙是使铅笔芯一端的夹子固定，随着另一端夹子在铅笔芯上的移动，小灯泡的亮度会发生连续变化；图丁是在电路中接入一个滑动变阻器，来改变灯泡亮度。这四种方法中，图____所示的方法与其它三种方法改变小灯泡亮度的原理有所不同，同学们最终选择了最方便操作的图丁所示的方法。 任务二：制作亮度可连续调节的模拟调光灯 （1）备用器材：学生电源（电压限取5V挡）、开关和若干导线、电流表、电压表，另有各种规格的定值电阻， “2.5V、0.25A”的小灯泡 ， “20Ω、1A”的滑动变阻器。 （2）制作要求：亮度可连续调节：在调光的整个过程中，灯两端的电压不能超过2.5V。 （3）制作过程：同学们初步设计的实物图如图三所示，讨论交流后发现该调光灯不符合制作要求，原因是如果任意调节滑动变阻器的滑片，可能会导致___________________。 进一步讨论交流后，同学们找到了两个改进方案。 改进方案一：如图四所示，可以在电路中再串联一个阻值为_____Ω的定值电阻R0，这样就能符合制作要求； 【项目拓展】 如图五所示是亮度可调的台灯，电位器是调节其亮度的装置。图六是电位器的内部结构示意图， a、b、c是它的三个接线柱，旋钮可带动滑片转动。如果把b和c两接线柱接入电路，顺时针旋转滑片时，台灯的亮度会变______（选填“亮”或“暗”）。 1．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___________。 2.跨学科实践：制作简易调光台灯 【项目提出】 利用变阻器知识制作一盏简易调光台灯，达到调节灯光亮度的目的。 【项目分析】 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？ 【项目实施】 1.设计台灯 (1)a.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。 b.选择变阻器。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。 c.设计电路。设计调光台灯的电路，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。 ①若选择电位器，要求顺时针旋转电位器的旋钮，小灯泡变亮，请用笔画线代替导线将如图乙所示的电路补充完整。（连线不能交叉）________ ②若选择滑动变阻器，要求向D端调节滑动变阻器的滑片，灯泡越来越暗。小明想进一步探究灯泡亮度变化时它两端的电压和通过它的电流怎么变化。在方框内设计出能完成探究的电路图________，并用笔画线代替导线将图丙实物图正确连接。（连线不能交叉，两电表均接较小的测量范围）________ d.设计支架和灯罩。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。 2.制作台灯 按照设计方案安装各个器件，连接电路。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。 【展示交流】 (2)小明想利用不同颜色的LED灯设计一个发光颜色可调的台灯，探究亮度是否均可调。下面电路符合要求的是________。LED灯发光部分是由________材料制成的。（选填“导体”“半导体”或“超导体”） A．             B． C．            D． 3.制作简易调光台灯 项目提出：调光灯为什么能调节灯的亮度？我们能否设计一个类似地能连续调节灯泡亮度的电路？ 项目分析：灯泡的亮度发生变化可以有多种方法： （1）改变电池组中串联电池的个数会改变灯泡的亮度。 （2）在不改变电源两端电压的情况下，在电路中串联一个___________，就可以连续改变灯泡的亮度； 项目实施： 任务一：设计调光台灯的简易模型 同学们用相同的铅笔芯（长度适当）、曲别针、导线夹、电源等器材设计了如图所示的四种方案，当曲别针从铅笔芯的一端滑动到另一端时，小灯泡的亮度变化最大的是________； 任务二：设计调光台灯的电路 （1）闭合旋钮开关，并调节旋钮即可调节台灯的亮度，调节旋钮实际就是调节电位器（可看作滑动变阻器）连入电路的阻值，请把可能的电路图在虚框内画出来；________ （2）老师认为加一个定值电阻会更好一些，理由是当电位器接入电路的阻值过小，电路的电流过___________时，会损坏灯泡； 任务三：制作一个调光台灯 （1）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。 （2）如图甲所示的调光型台灯，通过旋动下方连接碳膜电阻的旋钮，调节灯的亮度。调节亮度的电位器如图乙所示。 （3）在图丙中，选择电位器A、B、C三个接线端其中的两个连入电路、要求顺时针旋转滑片时，灯泡变暗，请用笔画线代替导线将电路连接完整；___________ 项目拓展： （1）台灯都有一个较大且较重的底座，这里包含的物理道理是：增大支撑面，降低重心___________，提高稳定程度，防止倾倒； （2）灯罩的主要作用是___________（选填“反射”或“折射”）灯发出的光，把书本等照得更亮一些。 4.图甲是生活中常见的亮度可调的台灯。跨学科项目小组想利用图乙中电源、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。 (1)在连接电路时，小灯泡与电位器应该______（选填“串联”或“并联”）； (2)请你用笔画线代替导线将图乙电路补充完整。要求顺时针旋动电位器滑片时灯会变亮。图中A、B、C为电位器的三个接线柱； (3)小洋按要求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，说明此时电路中______（填“有”或“没有”）电流，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； (4)与白炽灯相比，如果用LED灯做光源将电能转化为______能的效率更高； (5)在展示交流环节，同学们发现台灯调光时存在亮度调节范围小的问题。请你帮他们提出一条改进措施：______。 5．小明学完电学后，想制作一个简易调光台灯，他利用实验室的器材进行了模拟实验。 (1)如图所示，小明已经连接了部分电路，请你用笔画线代替导线将电路连接完整__________，根据你的连法说出闭合开关前，滑动变阻器的滑片需要调到__________（选填“最左端”或“最右端”），这样做的目的是__________； (2)闭合开关后，小明发现在移动滑动变阻器的滑片时灯泡忽亮忽灭，出现该现象的原因是__________； (3)小明发现爷爷家的台灯是由多个LED灯泡组成的，他将台灯点亮后发现只有一个LED灯泡不亮了，这说明这些LED灯泡是__________联在一起的，过了一会小明将台灯关闭，他触碰LED灯泡时感觉不怎么热，而他自制的调光台灯的小灯泡属于白炽灯，工作相同时间后小灯泡温度较高，小明认为，LED灯泡工作时将电能主要转化为__________能，白炽灯工作时将电能主要转化为__________能。 6．跨学科实践：设计和制作模拟调光灯 【项目提出】 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，在电路中串联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）图1是小明同学连接的电路图，可以实现滑动变阻器的滑片向右移动时灯泡变暗。 （2）滑动变阻器的铭牌上标有“”字样。其中“”指的是___________（填符号）两接线柱间的电阻值。 （3）根据上面的连接方式，闭合开关前，滑片P应滑到___________端（选填“A”或“B”）。 （4）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___________（填符号）两个接线柱接入了电路。 活动二、认识电位器 调光灯台灯通过旋转旋钮调节亮度，这个旋转旋钮是一个电位器。 （5）电位器的构造 如图2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的一端通过转轴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。 （6）电位器的工作原理 如图3，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长度来改变电阻，进而改变电路中的电流，从而改变灯泡两端的电压，由此改变小灯泡的亮度。 活动三、自制一个模拟的调光灯 （7）小明同学在学习完电位器后，想利用电位器制作一个调光灯，如图4，请你帮他选择电位器A、B、C三个接线端中的两个连入电路中，用笔画线代替导线连接电路，要求顺时针旋转滑片时，灯泡变暗___________。 【展示交流】 （8）以下为某探究小组设计的四种调光台灯的电路图，其中能实现“利用滑动变阻器控制灯泡由亮到灭”的最佳电路是（各元件规格完全相同）___________。 （9）小张没有电位器，于是用探究实验中的电阻设计了一个电路，如图5所示，此电路中___________（选填“能”或“不能”）改变灯泡亮度，与图4的电路对比，其缺点是___________。 第 1 页 共 9 页 学科网（北京）股份有限公司 $