1.跨学科实践:设计和制作模拟调光灯。
【项目提出】调光灯为什么能调光？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

图16.5-1
(1)请在图16.5-1甲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)在电路连接完成后闭合开关,发现灯泡几乎不亮,但电流表和电压表都有示数,则接下来的操作是。
活动二 认识电位器
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。
(1)电位器的构造
图16.5-1乙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,滑片P的一端与接线端B相连,另一端与电阻片R接触良好。
(2)电位器的工作原理
如图16.5-1丙所示,电位器是一个变形的滑动变阻器。通过改变接入电路中电阻片的来改变电阻,进而改变电流,改变小灯泡的亮度。
活动三 自制一个模拟调光灯
如图16.5-1丁所示,请选择电位器的A、B、C三个接线端中的两个接入电路中。要求:顺时针旋转滑片时,灯泡变暗。
【展示交流】图16.5-1戊所示的是两名同学设计的台灯调光电路,老师认为图(b)方案更好一些,理由是。

1.(1) 连接方式：将滑动变阻器的左下接线柱A与灯泡右侧的接线柱相连，此时滑片向右移动时滑动变阻器接入电路的电阻变大，电路电流减小，灯泡变暗，符合题目要求。
(2) 将滑动变阻器的滑片往左移,观察灯泡的发光情况
活动二(2) 长度
活动三 选择电位器的A、B两个接线端接入电路，顺时针旋转滑片时，接入电路的电阻片长度变长，电阻变大，电路电流变小，灯泡变暗，满足要求。
【展示交流】串联一个定值电阻R₀,防止滑动变阻器的滑片移到最左端时,电路中的电流过大,对灯泡起到保护作用

【分析】
本题围绕模拟调光灯的设计展开，需结合滑动变阻器、电位器的工作原理及电路保护的知识解题：
1. 连接滑动变阻器时，根据“滑片右移灯泡变暗”的要求，需让滑动变阻器接入电阻随滑片右移而变大，因此要遵循“一上一下”接线规则，选择左下接线柱；
2. 闭合开关后灯泡几乎不亮但电表有示数，说明电路通路，电流过小，原因是滑动变阻器接入电阻过大，需移动滑片减小电阻；
3. 电位器本质是变形滑动变阻器，工作原理与滑动变阻器一致，通过改变接入电阻片的长度改变电阻；
4. 选择电位器接线端时，要满足“顺时针旋转滑片灯泡变暗”，即接入电阻变大，需选A、B接线端，使顺时针旋转时接入的电阻片变长；
5. 对比两个调光电路，图(b)串联定值电阻可避免滑动变阻器电阻为0时电流过大，起到保护电路的作用。
【解析】
1. (1) 滑动变阻器的接线规则为“一上一下”，要使滑片向右移动时灯泡变暗，需电路电流减小、电阻变大，因此将滑动变阻器的左下接线柱A与灯泡右侧接线柱相连（上接线柱任选C或D均可），此时滑片右移，接入的电阻丝长度增加，电阻变大，电流减小，灯泡变暗；
(2) 闭合开关后灯泡几乎不亮，电流表、电压表有示数，说明电路通路，电流过小，是滑动变阻器接入电阻过大导致，接下来应将滑动变阻器的滑片往左移，减小接入电阻，增大电路电流，观察灯泡发光情况；
2. 活动二(2)：电位器是变形滑动变阻器，工作原理是通过改变接入电路中电阻片的长度来改变电阻，进而改变电流，调节灯泡亮度；
3. 活动三：要满足顺时针旋转滑片时灯泡变暗，需接入电阻变大，因此选择电位器的A、B两个接线端接入电路，顺时针旋转滑片时，A到滑片的电阻片长度变长，电阻变大，电流变小，灯泡变暗；
4. 展示交流：图(b)方案串联了定值电阻R₀，当滑动变阻器滑片移到最左端时，滑动变阻器接入电阻为0，电路中只有R₀和灯泡，可防止电路电流过大，对灯泡起到保护作用，因此方案更好。
【答案】
(1) 将滑动变阻器的左下接线柱A与灯泡右侧接线柱相连；
(2) 将滑动变阻器的滑片往左移，观察灯泡的发光情况；
活动二(2)：长度；
活动三：选择A、B两个接线端接入电路；
展示交流：串联一个定值电阻R₀，防止滑动变阻器的滑片移到最左端时，电路中的电流过大，对灯泡起到保护作用。
【知识点】
滑动变阻器的使用、电位器的工作原理、电路的保护
【点评】
本题为跨学科实践题，结合调光灯的设计考查滑动变阻器、电位器的原理及电路保护知识，需理解滑动变阻器的接线规则和定值电阻的保护作用，整体难度适中，侧重知识的应用。
【难度系数】
0.6