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体验:调光台灯的调光方法和效果
动手调节如图所示的调光台灯，旋转调光旋钮，观察灯泡亮度的变化；结合前面学过的滑动变阻器的知识，思考调光台灯的电路构成及元件连接方式。
动手调节如图所示的调光台灯，旋转调光旋钮，观察灯泡亮度的变化；结合前面学过的滑动变阻器的知识，思考调光台灯的电路构成及元件连接方式。
答案
解：
1. 观察到的调光效果：旋转调光旋钮时，灯泡亮度可以连续变化，能够从亮逐渐变暗直至熄灭，也可以从暗逐渐变亮。
2. 调光台灯的电路构成：电路主要由电源、工作灯泡、调光旋钮（本质为滑动变阻器）、控制开关、连接导线组成。
3. 元件连接方式：滑动变阻器与灯泡串联接入电路。
原理：旋转调光旋钮时，滑动变阻器接入电路的电阻发生改变，电路总电阻随之变化，电源电压不变，根据欧姆定律$I=\frac{U}{R}$，电路中的电流大小发生改变，灯泡的实际功率随之变化，即可实现连续调节灯泡亮度的效果。
1. 观察到的调光效果：旋转调光旋钮时，灯泡亮度可以连续变化，能够从亮逐渐变暗直至熄灭，也可以从暗逐渐变亮。
2. 调光台灯的电路构成：电路主要由电源、工作灯泡、调光旋钮（本质为滑动变阻器）、控制开关、连接导线组成。
3. 元件连接方式：滑动变阻器与灯泡串联接入电路。
原理：旋转调光旋钮时，滑动变阻器接入电路的电阻发生改变，电路总电阻随之变化，电源电压不变，根据欧姆定律$I=\frac{U}{R}$，电路中的电流大小发生改变，灯泡的实际功率随之变化，即可实现连续调节灯泡亮度的效果。
解析
【分析】首先通过实际操作调光台灯，观察旋转旋钮时灯泡亮度的连续变化情况；接着结合已学的滑动变阻器知识，分析调光台灯的电路组成元件；再判断滑动变阻器与灯泡的连接方式；最后利用欧姆定律和电功率的相关知识，解释亮度变化的原理，逐步推导得出结论。
【解析】1. 调光效果：旋转调光旋钮时，灯泡亮度可连续变化，能够从亮逐渐变暗直至熄灭，也可以从暗逐渐变亮。2. 电路构成：电路主要由电源、工作灯泡、调光旋钮（本质为滑动变阻器）、控制开关、连接导线组成。3. 元件连接方式：滑动变阻器与灯泡串联接入电路。原理：旋转调光旋钮时，滑动变阻器接入电路的电阻发生改变，电路总电阻随之变化，电源电压不变，根据欧姆定律$I=\frac{U}{R}$，电路中的电流大小发生改变，灯泡的实际功率随之变化，即可实现连续调节灯泡亮度的效果。
【答案】1. 调光效果：旋转调光旋钮时，灯泡亮度可连续变化，能从亮逐渐变暗直至熄灭，也可从暗逐渐变亮。2. 电路构成：主要由电源、工作灯泡、调光旋钮（本质为滑动变阻器）、控制开关、连接导线组成。3. 元件连接方式：滑动变阻器与灯泡串联接入电路。原理：旋转调光旋钮时，滑动变阻器接入电路的电阻改变，电路总电阻变化，电源电压不变，根据欧姆定律$I=\frac{U}{R}$，电路电流变化，灯泡实际功率变化，实现连续调光。
【知识点】滑动变阻器的应用、欧姆定律、电功率
【点评】本题结合生活中的调光台灯，将物理知识与实际应用相结合，考查滑动变阻器的工作原理及电路连接方式，帮助学生理解物理知识在生活中的具体运用，属于基础应用类题目。
【难度系数】0.3
【解析】1. 调光效果：旋转调光旋钮时，灯泡亮度可连续变化，能够从亮逐渐变暗直至熄灭，也可以从暗逐渐变亮。2. 电路构成：电路主要由电源、工作灯泡、调光旋钮（本质为滑动变阻器）、控制开关、连接导线组成。3. 元件连接方式：滑动变阻器与灯泡串联接入电路。原理：旋转调光旋钮时，滑动变阻器接入电路的电阻发生改变，电路总电阻随之变化，电源电压不变，根据欧姆定律$I=\frac{U}{R}$，电路中的电流大小发生改变，灯泡的实际功率随之变化，即可实现连续调节灯泡亮度的效果。
【答案】1. 调光效果：旋转调光旋钮时，灯泡亮度可连续变化，能从亮逐渐变暗直至熄灭，也可从暗逐渐变亮。2. 电路构成：主要由电源、工作灯泡、调光旋钮（本质为滑动变阻器）、控制开关、连接导线组成。3. 元件连接方式：滑动变阻器与灯泡串联接入电路。原理：旋转调光旋钮时，滑动变阻器接入电路的电阻改变，电路总电阻变化，电源电压不变，根据欧姆定律$I=\frac{U}{R}$，电路电流变化，灯泡实际功率变化，实现连续调光。
【知识点】滑动变阻器的应用、欧姆定律、电功率
【点评】本题结合生活中的调光台灯，将物理知识与实际应用相结合，考查滑动变阻器的工作原理及电路连接方式，帮助学生理解物理知识在生活中的具体运用，属于基础应用类题目。
【难度系数】0.3
学习任务 制作简易调光台灯
|项目提出|
实际调光台灯的电路是比较复杂的。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。
|项目分析|
1.要制作简易调光台灯，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)选择光源。实验室用的小灯泡可以作为光源，也可以选择市面上容易买到的发光二极管。
(2)选择变阻器。制作简易调光台灯的关键是改变台灯的亮度，实验室中使用滑动变阻器改变台灯亮度，而生活中可以使用如图所示的电位器改变台灯亮度。
(3)设计电路。选择合适的电源、小灯泡和电位器，设计出对应的电路。
(4)设计支架和灯罩。画出设想中合理的台灯草图，台灯应美观、结实，便于移动，能够稳定地立在桌子上，灯罩具有较好的反光性。
2.制作台灯
(1)制作材料:1号电池2节(带电池盒)，小灯泡(或发光二极管)1个，开关1个，电位器1个，导线若干，短木棍4个，长木棍2根，短木块2个，电烙铁，热熔胶(带胶枪)，纸杯，剪刀等。
(2)把4个短木棍平放在桌面，把2个短木块固定在中央位置，中间夹住长木棍，使长木棍竖立，用热熔胶固定粘牢。
(3)用剪刀在纸杯边缘剪出花边，作为灯罩。
(4)灯泡上焊接导线。
(5)按照电路图连接每个元件。
(6)用热熔胶将灯泡固定在直立木棍的上方，扣上灯罩。
(7)断开开关，灯泡熄灭，闭合开关，灯泡发光，调节电位器，观察灯泡亮度变化情况。
|展示交流|
展示你的作品，并和其他同学交流还有哪些地方需要改进。
|学以致用|
|项目提出|
实际调光台灯的电路是比较复杂的。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。
|项目分析|
1.要制作简易调光台灯，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)选择光源。实验室用的小灯泡可以作为光源，也可以选择市面上容易买到的发光二极管。
(2)选择变阻器。制作简易调光台灯的关键是改变台灯的亮度，实验室中使用滑动变阻器改变台灯亮度，而生活中可以使用如图所示的电位器改变台灯亮度。
(3)设计电路。选择合适的电源、小灯泡和电位器，设计出对应的电路。
(4)设计支架和灯罩。画出设想中合理的台灯草图，台灯应美观、结实，便于移动，能够稳定地立在桌子上，灯罩具有较好的反光性。
2.制作台灯
(1)制作材料:1号电池2节(带电池盒)，小灯泡(或发光二极管)1个，开关1个，电位器1个，导线若干，短木棍4个，长木棍2根，短木块2个，电烙铁，热熔胶(带胶枪)，纸杯，剪刀等。
(2)把4个短木棍平放在桌面，把2个短木块固定在中央位置，中间夹住长木棍，使长木棍竖立，用热熔胶固定粘牢。
(3)用剪刀在纸杯边缘剪出花边，作为灯罩。
(4)灯泡上焊接导线。
(5)按照电路图连接每个元件。
(6)用热熔胶将灯泡固定在直立木棍的上方，扣上灯罩。
(7)断开开关，灯泡熄灭，闭合开关，灯泡发光，调节电位器，观察灯泡亮度变化情况。
|展示交流|
展示你的作品，并和其他同学交流还有哪些地方需要改进。
|学以致用|
答案
解：
1. 可选择额定电压为3V的实验室小灯泡作为光源，也可选择适配3V工作电压的发光二极管作为光源，两类光源都容易获取，能在两节1号干电池的供电下正常工作，其中发光二极管还具备能耗低、使用寿命长的优势。
2. 将电位器与光源串联接入电路，利用电位器通过改变接入电路电阻丝的长度改变接入电阻的工作原理，在电源电压不变的情况下，根据欧姆定律$I=\frac{U}{R}$，电路的电流会随接入电阻的大小变化而变化，光源的实际功率$P=I^2R_{\mathrm{灯}}$也随之改变：接入电路的电阻越大，电路电流越小，光源实际功率越小，灯光亮度越暗；接入电路的电阻越小，电路电流越大，光源实际功率越大，灯光亮度越亮，以此实现亮度调节。
3. 可从以下方面加强台灯实用性：
① 给台灯底座增加防滑配重，提升放置的稳定性，避免台灯使用时倾倒；
② 将支撑灯罩的支架设计为可弯折活动的结构，能够按需调整光照的方向和覆盖范围；
③ 在电位器旋钮旁标注不同的亮度档位标识，方便快速调节到适合阅读的亮度；
④ 增设独立的控制开关，无需拆卸电路就能通断电源，操作更安全便捷；
⑤ 可替换为带充电接口的可充电电池组供电，替代普通干电池，使用更环保经济，续航能力更强。
1. 可选择额定电压为3V的实验室小灯泡作为光源，也可选择适配3V工作电压的发光二极管作为光源，两类光源都容易获取，能在两节1号干电池的供电下正常工作，其中发光二极管还具备能耗低、使用寿命长的优势。
2. 将电位器与光源串联接入电路，利用电位器通过改变接入电路电阻丝的长度改变接入电阻的工作原理，在电源电压不变的情况下，根据欧姆定律$I=\frac{U}{R}$，电路的电流会随接入电阻的大小变化而变化，光源的实际功率$P=I^2R_{\mathrm{灯}}$也随之改变：接入电路的电阻越大，电路电流越小，光源实际功率越小，灯光亮度越暗；接入电路的电阻越小，电路电流越大，光源实际功率越大，灯光亮度越亮，以此实现亮度调节。
3. 可从以下方面加强台灯实用性：
① 给台灯底座增加防滑配重，提升放置的稳定性，避免台灯使用时倾倒；
② 将支撑灯罩的支架设计为可弯折活动的结构，能够按需调整光照的方向和覆盖范围；
③ 在电位器旋钮旁标注不同的亮度档位标识，方便快速调节到适合阅读的亮度；
④ 增设独立的控制开关，无需拆卸电路就能通断电源，操作更安全便捷；
⑤ 可替换为带充电接口的可充电电池组供电，替代普通干电池，使用更环保经济，续航能力更强。
解析
【分析】
本题围绕简易调光台灯的制作，需解决三个核心问题：一是选择适配电源的光源，需兼顾易获取、性能适配；二是利用电路元件改变光源亮度，核心是通过调整电路电阻改变电流，进而影响光源功率；三是结合生活实际需求，从稳定性、操作性、环保性等方面优化台灯实用性，需联系物理原理与生活常识思考改进方向。
【解析】
1. 光源选择：两节1号干电池总电压约3V，因此可选额定电压3V的实验室小灯泡，或适配3V工作电压的发光二极管，两类光源易获取，且发光二极管具备能耗低、使用寿命长的优势，更适合作为调光台灯的光源。
2. 亮度调节原理：将电位器与光源串联接入电路，电位器通过改变接入电路电阻丝的长度调整接入电阻；电源电压不变时，根据欧姆定律$I=\frac{U}{R}$，电路电流随接入电阻大小变化；光源实际功率$P=I^2R_{\mathrm{灯}}$，电流改变则功率改变：接入电路的电阻越大，电路电流越小，光源实际功率越小，灯光亮度越暗；接入电路的电阻越小，电路电流越大，光源实际功率越大，灯光亮度越亮，以此实现亮度调节。
3. 实用性加强：可从多方面优化，如给台灯底座增加防滑配重提升放置稳定性；将支撑灯罩的支架设计为可弯折结构，按需调整光照方向；在电位器旋钮旁标注亮度档位，方便快速调节；增设独立控制开关，操作更安全；换用可充电电池组，环保经济且续航强。
【答案】
1. 可选择额定电压为3V的实验室小灯泡作为光源，也可选择适配3V工作电压的发光二极管作为光源，两类光源都容易获取，能在两节1号干电池的供电下正常工作，其中发光二极管还具备能耗低、使用寿命长的优势。
2. 将电位器与光源串联接入电路，利用电位器通过改变接入电路电阻丝的长度改变接入电阻的工作原理，在电源电压不变的情况下，根据欧姆定律$I=\frac{U}{R}$，电路的电流会随接入电阻的大小变化而变化，光源的实际功率$P=I^2R_{\mathrm{灯}}$也随之改变：接入电路的电阻越大，电路电流越小，光源实际功率越小，灯光亮度越暗；接入电路的电阻越小，电路电流越大，光源实际功率越大，灯光亮度越亮，以此实现亮度调节。
3. 可从以下方面加强台灯实用性：① 给台灯底座增加防滑配重，提升放置的稳定性，避免台灯使用时倾倒；② 将支撑灯罩的支架设计为可弯折活动的结构，能够按需调整光照的方向和覆盖范围；③ 在电位器旋钮旁标注不同的亮度档位标识，方便快速调节到适合阅读的亮度；④ 增设独立的控制开关，无需拆卸电路就能通断电源，操作更安全便捷；⑤ 可替换为带充电接口的可充电电池组供电，替代普通干电池，使用更环保经济，续航能力更强。
【知识点】
欧姆定律、电功率、变阻器的应用
【点评】
本题是物理知识与生活实践结合的典型题目，通过简易调光台灯的制作任务，考查学生对电路基本原理的理解与实际运用能力，同时培养学生的动手实践能力和创新思维，引导学生将理论知识转化为解决生活问题的方案，符合初中物理“从生活走向物理，从物理走向社会”的课程理念。
【难度系数】
0.4
本题围绕简易调光台灯的制作，需解决三个核心问题：一是选择适配电源的光源，需兼顾易获取、性能适配；二是利用电路元件改变光源亮度，核心是通过调整电路电阻改变电流，进而影响光源功率；三是结合生活实际需求，从稳定性、操作性、环保性等方面优化台灯实用性，需联系物理原理与生活常识思考改进方向。
【解析】
1. 光源选择：两节1号干电池总电压约3V，因此可选额定电压3V的实验室小灯泡，或适配3V工作电压的发光二极管，两类光源易获取，且发光二极管具备能耗低、使用寿命长的优势，更适合作为调光台灯的光源。
2. 亮度调节原理：将电位器与光源串联接入电路，电位器通过改变接入电路电阻丝的长度调整接入电阻；电源电压不变时，根据欧姆定律$I=\frac{U}{R}$，电路电流随接入电阻大小变化；光源实际功率$P=I^2R_{\mathrm{灯}}$，电流改变则功率改变：接入电路的电阻越大，电路电流越小，光源实际功率越小，灯光亮度越暗；接入电路的电阻越小，电路电流越大，光源实际功率越大，灯光亮度越亮，以此实现亮度调节。
3. 实用性加强：可从多方面优化，如给台灯底座增加防滑配重提升放置稳定性；将支撑灯罩的支架设计为可弯折结构，按需调整光照方向；在电位器旋钮旁标注亮度档位，方便快速调节；增设独立控制开关，操作更安全；换用可充电电池组，环保经济且续航强。
【答案】
1. 可选择额定电压为3V的实验室小灯泡作为光源，也可选择适配3V工作电压的发光二极管作为光源，两类光源都容易获取，能在两节1号干电池的供电下正常工作，其中发光二极管还具备能耗低、使用寿命长的优势。
2. 将电位器与光源串联接入电路，利用电位器通过改变接入电路电阻丝的长度改变接入电阻的工作原理，在电源电压不变的情况下，根据欧姆定律$I=\frac{U}{R}$，电路的电流会随接入电阻的大小变化而变化，光源的实际功率$P=I^2R_{\mathrm{灯}}$也随之改变：接入电路的电阻越大，电路电流越小，光源实际功率越小，灯光亮度越暗；接入电路的电阻越小，电路电流越大，光源实际功率越大，灯光亮度越亮，以此实现亮度调节。
3. 可从以下方面加强台灯实用性：① 给台灯底座增加防滑配重，提升放置的稳定性，避免台灯使用时倾倒；② 将支撑灯罩的支架设计为可弯折活动的结构，能够按需调整光照的方向和覆盖范围；③ 在电位器旋钮旁标注不同的亮度档位标识，方便快速调节到适合阅读的亮度；④ 增设独立的控制开关，无需拆卸电路就能通断电源，操作更安全便捷；⑤ 可替换为带充电接口的可充电电池组供电，替代普通干电池，使用更环保经济，续航能力更强。
【知识点】
欧姆定律、电功率、变阻器的应用
【点评】
本题是物理知识与生活实践结合的典型题目，通过简易调光台灯的制作任务，考查学生对电路基本原理的理解与实际运用能力，同时培养学生的动手实践能力和创新思维，引导学生将理论知识转化为解决生活问题的方案，符合初中物理“从生活走向物理，从物理走向社会”的课程理念。
【难度系数】
0.4
