16.5 科学实践：制作简易调光台灯（教学课件） 物理新教材人教版九年级全一册

物理九年级全一册 •人教版 第十六章 电压和电阻 第5节 科学实践：制作简易调光台灯 学习目标——物理学科素养 01 物理观念 巩固滑动变阻器的工作原理、使用规则；理解简易调光台灯的工作原理，知道调光台灯电路的组成，区分调光台灯的简单电路结构。 02 科学思维 能够根据制作任务进行电路设计，分析制作过程中出现的故障，推理故障产生的原因，学会用所学电学知识排查电路问题，建立工程设计思维。 03 科学探究 经历 “明确任务 — 设计电路 — 选材组装 — 调试改进 — 成果展示” 完整实践流程，独立或者小组合作完成简易调光台灯的制作；会根据现象调整装置，排查断路、接触不良、变阻器接法错误等常见故障。 04 科学态度与责任 养成安全用电、规范操作的实验习惯，剪刀、电烙铁等工具注意操作安全；小组合作中学会分工协作；体会物理知识转化为实用作品的价值，乐于动手实践，树立创新与节约材料的意识。 教学重难点 教学重点 教学难点 1.设计简易调光台灯的电路图，理解调光原理； 2.小组合作完成简易调光台灯组装与调试； 3.排查制作过程中常见电路故障。 1.实物电路组装，接线牢固可靠，正确接入滑动变阻器； 2.台灯不亮、亮度不可调等故障分析与排除； 3.对作品进行评价、反思与改进。 项目提出 项目提出 探究新知 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。 思考：我们如何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。 项目分析 项目分析 探究新知 1.台灯的调光原理是什么？ 2.对照实物台灯，我们应该考虑哪些问题? 要制作简易调光台灯，我们需要重点考虑哪些问题呢？ 提示：可以从光源的选择、亮度的调节和台灯的适用性等方面进行考虑 1. 台灯调光原理分析 　　简易调光台灯可通过将电位器或滑动变阻器与灯泡串联，改变电路中的电流和灯泡两端电压，从而调节亮度。实际家用调光台灯通常采用较复杂的电子调光电路。 项目分析 探究新知 如图所示，通过调节滑动变阻器接入电路中的阻值，可以改变通过灯泡的电流和灯泡两端的电压，从而调节灯泡的亮度。 R S L 可调台灯的电路图 电位器 问题1：光源的选择 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。 项目分析 探究新知 2.对照实物台灯，制作简易调光的台灯，需要考虑的问题 小灯泡 发光二极管 　　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和流过的电流来实现。 滑动变阻器与台灯串联，通过连续改变连入电路中的电阻大小，从而连续改变台灯两端的电压，故能连续改变台灯的亮度。 变阻器改变电路中的电阻 改变灯泡两端的电压和流过的电流 改变灯泡的亮度 项目分析 探究新知 问题2：光源亮度的调节 （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。 项目分析 探究新知 （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。 项目分析 探究新知 （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。 项目分析 探究新知 各个器件要安排紧凑，使台灯美观、结实，便于移动。 底座：具有较大的支撑面，并且较重 (1)如何保证台灯的稳定性？ 支架：材料较轻，易获得。推荐使用PVC管。 (2) 灯罩制作时，需要注意什么? 灯罩弧度较大，反射面的光滑度...... 项目分析 探究新知 问题3：可调节台灯的适用性 项目实施 1.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。 项目实施 探究新知 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 （2）选择变阻器 因为滑动变阻器体积较大，不容易固定在底座上，这里可选择选择更小巧的电位器做变阻器。 项目实施 探究新知 设计调光台灯的电路，选择合适的电源、小灯泡和电位器（变阻器）。注意：电源电压和小灯泡的规格要匹配。 a.画出简易台灯电路图 b.电位器的连接 向右旋转旋钮，电位器接入电路的电阻变小，电路中的电流变大，灯泡变亮。 向右旋转旋钮，电位器接入电路的电阻变大，电路中的电流变小，灯泡变暗。 方案一 方案二 项目实施 探究新知 （3）设计电路 R S L 可调台灯的电路图 底座：选择木板或小木盒做底座（便于打孔安装），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； 灯罩：使用大号一次性纸杯或方便面桶作为台灯灯罩，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。 灯泡 （支架）PVC管 底座 灯罩 电源 电位器 开关 灯泡 电路装置示意图 项目实施 探究新知 （4）设计底座和灯罩 　　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(或直流电源)、开关、电位器、灯泡（发光二极管）、导线、底座、PVC管、灯罩等。 2. 制作台灯 项目实施 探究新知 电池盒 灯座 小灯泡 开关 导线 电位器 灯罩 项目实施 探究新知 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； 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。 （2）制作步骤： 项目实施 探究新知 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： ①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； ② 将台灯的支架做成可折叠的，提高台灯实用性； ③ 使用为数字电位器替换机械式电位器； ④ 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）制作简易调光台灯时，可以进一步改进的有关建议： 项目实施 探究新知 项目实施 探究新知 视频：制作简易调光台灯 展示交流 1. 请各小组展示自己的台灯设计并介绍作品； 2. 与其他小组交流，对各小组的作品进行评价，评价优点和缺点。 3. 在展示交流中，如何对所设计的调光灯进行优化，使之更加实用、美观? 4. 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。 评分（满分100分） 改进意见 科学性 创新性 材料易收集性 总分 展示交流 探究新知 综合评价表 典例讲解 探究新知 【典例】跨学科实践：设计和制作模拟调光灯。 (1)活动一：正确使用滑动变阻器 ①请在图1中用笔画线代替导线连接电路，要求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“20Ω 2 A”字样。其中“20 Ω”指的是_____（填字母）两个接线柱间的电阻值。 ③根据上面的连接方式，闭合开关前，滑片P应滑到_____（选填“A”或“B”）端。 AB B 典例讲解 探究新知 (2)活动二：认识电位器 调光灯通过旋转旋钮调节亮度，这个旋钮是一个电位器。 ①电位器的构造。图2是电位器，图3是其构造示意图。 ②电位器的工作原理。电位器实际上是一个变形的滑动变阻器，它通过改变连入电路中电阻片的_______来改变电阻，进而改变电流，改变灯泡的亮度。 长度 典例讲解 探究新知 (3)活动三：自制一个模拟的调光灯 如图4，请将电位器的A、B、C三个接线端中的两个连入电路中，要求顺时针旋转滑片时灯泡变暗。 【展示交流】图5是两名同学设计的调光灯电路，老师认为图b方案更好一些，理由是_____________________________。 定值电阻对灯泡起保护作用 课堂小结 课堂小结 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. 课堂练习 课堂练习 D 1．（2026·四川攀枝花·中考真题）下列示意图中，滑动变阻器连接正确且当滑片向右滑动时，连入电路的电阻变大的是（     ） 2．（25-26九年级上·内蒙古通辽·期末）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 课堂练习 C 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（    ） B 课堂练习 A 4．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 课堂练习 D 5．（24-25九年级上·江苏宿迁·阶段检测）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 课堂练习 光源 6．设计台灯 （1）选择光源。实验室用的小灯泡可以作为①______； （2）选择变阻器。制作简易调光台灯的关键是改变台灯的②______，这可以通过改变灯泡两端的③______来实现。在串联电路中，利用变阻器能够改变电路中的④______，从而改变灯泡两端的电压，由此改变灯泡的亮度； （3）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； （4）设计支架和灯罩。画出设想中的台灯草图，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； （5）制作台灯。 亮度 电压 电阻 课堂练习 7．（25-26九年级上·山西吕梁·阶段检测）跨学科实践。 制作简易可调速风扇 学习了变阻器的相关知识后，同学们成立了制作简易可调速风扇的项目小组，制订了“需求分析——方案设计——动手制作——测试优化——展示交流”的学习流程，研究了变阻器原理，收集材料制作了可调速风扇模型。 实验材料：微型小风扇、电位器（标有、、三个接线端）、开关、导线、电池盒（3V电源）。 电路连接说明：将微型小风扇与电位器串联后接入电路，通过旋转电位器旋钮改变电路中的电阻，从而调节风扇转速。 课堂练习 bc (1)电位器连接：如图，同学们选择电位器、、三个 接线端中的________两个接线柱连入电路中，可使 逆时针旋转旋钮时，风扇转速变快； (2)能量转化：可调速风扇工作时的能量转化情况为_________________； (3)故障排查：某同学在测试时发现小风扇无法转动，出现这种情况的原因可能是___________；（答出一点即可） (4)电路优化：展示交流环节中，有同学提出：“电路中串联一个定值电阻会更好一些。”请你替他说明原因：________________________________________ ________________________________________________________ 电能转化为机械能 导线接触不良 电路中串联一个定值电阻，可以防止当电位器移动到阻值最小处时，电路中的电流过大烧坏小风扇，对电路起到保护作用。 课后作业 探究新知 作业 内容 同步作业 完成课后作业：“练习与应用” 自主安排 配套同步分层作业 谢谢聆听 谢谢聆听 $