16.5 跨学科实践：制作简易调光台灯 课件 -2026-2027学年人教版物理九年级全一册

第十六章 电压 电阻 第5节 跨学科实践：制作简易调光台灯 人教版物理九年级全一册 新课导入 想想议议：生活中使用的许多电器，可以改变工作状态或强度。 台灯 电风扇 音箱 想一想：怎样改变台灯的亮度呢？本节课让我们通过“制作简易调光台灯”，体验这类电器的奥秘！ 学习目标 1. 通过设计简易调光台灯，将所学的变阻器的理论知识应用于指导实际制作，形成建模意识。 2. 通过制作简易调光台灯，发展动手操作能力和团队合作精神，进一步提升物理核心素养。 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（旋转旋钮）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 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？ 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：便于观察调光效果 发光二极管：节能、寿命长，但要区分正、负极 2. 怎样改变光源的亮度？ 台灯上的调光旋钮就是一个电位器。 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。 改变灯泡的亮度 改变灯泡两端的电压 变阻器改变电路中的电阻 可以在电路中与灯泡串联一个变阻器，通过连续改变电路中的电阻，连续改变灯泡两端的电压，从而连续调节灯泡的亮度。 （1）选择变阻器 根据前面所学的知识，你会选择哪种器件作为变阻器？理由是什么？ 滑动变阻器 电位器 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。 （2）电位器的结构与原理 A、C 分别连在电阻片 R 的两端，B 与滑动片 P 相连。 滑动片 P 可随转动旋钮改变位置，从而改变接入电路的电阻大小。 电位器实质上是一个“变形的滑动变阻器”——通过改变接入电路中电阻片的长度来改变电阻。 （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，把 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。 顺时针转动旋钮时，接入电路的电阻变大，电流变小，灯泡变暗； 逆时针转动旋钮时，接入电路的电阻变小，电流变大，灯泡变亮。 3. 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（如 PVC 管），使台灯能稳定地立在桌上。 （3）怎么制作灯罩？ 保证灯罩弧度较大、反射面光滑，增强反光效果。 三、项目实施——设计台灯 台灯电路装置示意图 ① 选择光源：实验室用的小灯泡，或市面上容易买到的各种型号的发光二极管。 ② 改变亮度：选择小巧的电位器做变阻器，使电位器与小灯泡串联。 ③ 设计电路：选择合适的电源、小灯泡和变阻器，画出电路图，正确连接电位器。 注意：电源电压和小灯泡的规格要匹配！ 设计底座、支架和灯罩 台灯结构示意图 各个器件要安排紧凑，使台灯美观、结实、便于移动。 底座：硬纸盒、茶叶盒、月饼盒、小木板、亚克力板等；电路装置可安装在底座下、底座内或底座上面。 支架：筷子、小木棍、金属软管或塑料管（PVC 管）等。 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，表面可涂色、画图案进行装饰。 三、项目实施——制作台灯 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。 制作步骤： ① 把电池盒、开关、电位器固定在一个底座上； ② 将 PVC 管的一端固定小灯泡，使小灯泡的导线从管中穿过； ③ PVC 管的另一端也固定在底座上； ④ 制作一个灯罩，扣在小灯泡上； ⑤ 检查电路，闭合开关，调节变阻器使小灯泡越来越亮。 学生作品 制作台灯——注意事项 1、调光台灯的亮度能够连续调节； 2、尽量选用方便易得的材料做支架，使台灯能稳定地立在桌上，灯罩要具有较好的反光性能； 3、要正确连接电位器； 4、注意安全：调节过程中避免损坏小灯泡，焊接导线要牢固，防止接触不良或短路； 5、如果找不到某些器材和工具，想一想能否用其他器材代替； 6、制作中遇到问题或发现设计方案的不足，请共同商议解决方法或调整设计方案。 改进建议 制作简易调光台灯时，可以进一步改进的有： 1、将灯罩设计成凹形，应用凹面镜会聚光，增强灯光的反射； 2、将支架做成可折叠的，提高台灯的实用性； 3、用数字电位器更换机械式电位器； 4、把电池换为容量更大的充电电池或充电宝，延长使用时间…… 反光效果好的灯罩 四、展示交流 1. 向其他同学展示、介绍你的作品，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. 老师可组织对作品的科学性、创新性等进行综合评价，并提出改进意见。 综合评价表 项目 评分（10分/项） 改进意见 科学性 创新性 材料易收集性 总分 学生作品 课堂小结 制作简易调光台灯 项目提出 灯光太亮刺眼， 需要调节亮度 项目分析 ① 选择光源 ② 改变亮度——电位器 ③ 加强实用性 项目实施 ① 设计台灯（光源、电路、底座支架灯罩） ② 制作台灯 展示交流 展示介绍作品 评价与改进 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（ ） A B C D 【解析】滑动变阻器与灯泡串联，能连续改变灯泡两端的电压和电路中的电流，实现连续调光，故 B 符合题意；A、C 中为定值电阻，不能改变灯的亮度；D 中变阻器与灯泡并联，互不影响，滑片滑动时灯的亮度不变。 B 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，转动旋片可改变其在碳膜（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。以笔画线代替导线，将图甲的电位器连入图乙所示电路中，要求逆时针转动旋片可使灯泡亮度增加。 图甲（电位器） 图乙（电路） 逆时针转动旋片时，接入电路的碳膜长度变短，电阻减小，电路中电流增大，灯泡亮度增加。 【答案】应将 B 和 C 接线柱接入电路。 3．小华用两节干电池、一个小灯泡、若干导线、开关和一个废旧电位器（实物如图甲，内部结构如图乙），设计了如图丙所示的电路，制作一个亮度可调的台灯。（1）电位器是通过改变接入电路中电阻的______来改变电阻的；若要实现顺时针转动旋钮台灯变亮，M 连接 B 引脚，N 连接______；（2）使用中发现小灯泡忽明忽暗，拆开外壳发现碳膜电阻片磨损严重，这种电位器接在电路中会造成______；（3）将 2B 铅笔芯弄成粉末涂抹在碳膜电阻片上，问题得到解决，这是因为铅笔芯内的石墨属于______体。 长度 A 引脚 断路 导 4．调光书写台灯上调节灯光亮度的旋钮，实质上是一个（ ） A．电源　　　B．电流表　　　 C．开关　　　D．变阻器 D 5．如图，甲为亮度可调的台灯，乙为电位器的内部结构示意图，a、b、c 是它的三个接线柱。电位器应与灯泡______（填“串联”或“并联”）；若要逆时针旋转旋钮时灯泡变暗，则需将______接线柱接入电路。 串联 b和C 布置作业 1、基础性作业：完成课件中的课后习题。 2、拓展性作业： ① 对本节制作的简易调光台灯进行优化设计，使之更加实用、美观； ② 课后收集有关调光台灯的材料，写一篇小论文。 $