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项目主题 设计简单电路
项目情景 生活中有许多任务可以通过简单电路来完成,请你和小星一起尝试设计并制作医院里的病床呼叫电路系统和交通信号灯电路系统等,并解决设计电路中遇到的问题。
活动任务一 设计病床呼叫系统模型
驱动性问题一
1 病人需要护理时,闭合床头开关,就能及时通知值班室里的护士。这个呼叫电路应该怎么设计呢?设计呼叫电路时,下列因素中,不需要考虑的是 (
A.护士工作很忙,要用多种信号提醒 B.能够确定呼叫发出的位置
C.值班室是否有护士值班 D.呼叫信号强弱合适
2 关于呼叫电路的器材选择,下列说法不合理的是 (
A.电源能长时间稳定供电 B.电铃的铃声不宜太大
C.病房开关必须安全且使用方便 D.指示灯要能照亮值班室
3 小星首先从一间病房中的一张病床开始,她设计出如图A、B、C所示三个电路,你认为哪个电路最科学?
4 小星又设计了一间病房中两张病床的电路,如图D、E所示,你认为哪个电路最科学?
反思问题
5 按上述最科学的设计思路,设计一个病房有三张病床时的电路。
活动任务二 设计交通信号灯系统模型
驱动性问题二
6 善于观察的小星每当经过红绿灯路口时,她都会想一想:红灯、绿灯是怎么连接的呢?学习了电学知识后,她明白了它们的连接方式是
7 小星在课后设计了几个实验电路,如图所示,可以正确模拟红绿灯工作的是 (
8 实际生活中不仅有红绿灯,还存在黄灯,并且在东、南、西、北四个方向都能看见信号,在老师的帮助下,小星和同学们多次尝试,设计出了如图所示的电路。当单刀多掷开关接通位置“1”时南北方向
反思问题
9 开放性问题 实际生活中交通信号灯系统的功能更多,如人行红灯点亮,数秒后车行绿灯才会点亮;车行时段、人行时段的时长由交通管理部门控制等等。你可以从中受到启发,对自制的电路模型加以改进。(自主交流)
项目情景 生活中有许多任务可以通过简单电路来完成,请你和小星一起尝试设计并制作医院里的病床呼叫电路系统和交通信号灯电路系统等,并解决设计电路中遇到的问题。
活动任务一 设计病床呼叫系统模型
驱动性问题一
1 病人需要护理时,闭合床头开关,就能及时通知值班室里的护士。这个呼叫电路应该怎么设计呢?设计呼叫电路时,下列因素中,不需要考虑的是 (
C
)A.护士工作很忙,要用多种信号提醒 B.能够确定呼叫发出的位置
C.值班室是否有护士值班 D.呼叫信号强弱合适
2 关于呼叫电路的器材选择,下列说法不合理的是 (
D
)A.电源能长时间稳定供电 B.电铃的铃声不宜太大
C.病房开关必须安全且使用方便 D.指示灯要能照亮值班室
3 小星首先从一间病房中的一张病床开始,她设计出如图A、B、C所示三个电路,你认为哪个电路最科学?
C
。原因是什么?从病房按下开关后,值班室的电铃响起,提醒护士,护士通过灯亮判断出哪个床位发送的信息
。4 小星又设计了一间病房中两张病床的电路,如图D、E所示,你认为哪个电路最科学?
E
。原因是什么?设计电路要具备床位发出去的信息互不影响,故每盏灯之间并联,用电铃提醒值班室的护士有信息,护士通过哪盏灯亮来确定哪个床位发出的信息
。反思问题
5 按上述最科学的设计思路,设计一个病房有三张病床时的电路。
活动任务二 设计交通信号灯系统模型
驱动性问题二
6 善于观察的小星每当经过红绿灯路口时,她都会想一想:红灯、绿灯是怎么连接的呢?学习了电学知识后,她明白了它们的连接方式是
并联
。7 小星在课后设计了几个实验电路,如图所示,可以正确模拟红绿灯工作的是 (
C
)8 实际生活中不仅有红绿灯,还存在黄灯,并且在东、南、西、北四个方向都能看见信号,在老师的帮助下,小星和同学们多次尝试,设计出了如图所示的电路。当单刀多掷开关接通位置“1”时南北方向
绿灯
发光,东西方向红灯
发光。(均填“红灯”“绿灯”或“黄灯”)反思问题
9 开放性问题 实际生活中交通信号灯系统的功能更多,如人行红灯点亮,数秒后车行绿灯才会点亮;车行时段、人行时段的时长由交通管理部门控制等等。你可以从中受到启发,对自制的电路模型加以改进。(自主交流)
答案
1.C
2.D
3.C 从病房按下开关后,值班室的电铃响起,提醒护士,护士通过灯亮判断出哪个床位发送的信息
4.E 设计电路要具备床位发出去的信息互不影响,故每盏灯之间并联,用电铃提醒值班室的护士有信息,护士通过哪盏灯亮来确定哪个床位发出的信息
5.如图所示。
6.并联
7.C
8.绿灯 红灯
9.略。
解析
【分析】
本题围绕生活中的电路设计展开，需结合串联、并联电路的特点及实际功能需求分析各问题：1题需判断呼叫电路无需考虑的因素，2题需选择呼叫电路的不合理器材，3、4题需判断病床呼叫电路的科学性，5题需设计三张病床的电路，6-8题考查交通信号灯的电路连接及工作逻辑。
1题：呼叫电路需实现提醒、定位、信号合适，值班室是否有护士是使用前提，无需考虑；
2题：指示灯只需显示呼叫床位，无需照亮值班室；
3题：科学的呼叫电路需同时有提醒（电铃）和定位（对应灯）功能；
4题：多张病床呼叫需各支路独立，并联电路互不影响；
5题：三张病床电路需三个支路并联，干路接电铃和总开关；
6题：交通信号灯可独立工作，故为并联；
7题：红绿灯需交替工作，对应电路需满足独立控制；
8题：交通灯交替工作时，南北与东西方向灯的工作状态相反。
【解析】
1. 呼叫电路设计需满足：提醒护士（如铃声）、确定呼叫位置（对应灯）、信号合适，值班室是否有护士是使用场景前提，无需考虑，故选C；
2. 呼叫电路的器材要求：电源稳定、电铃铃声合适、开关安全方便，指示灯只需显示呼叫床位，无需照亮值班室，故选D；
3. 电路设计需实现：按下病房开关→值班室电铃响（提醒）、对应床位灯亮（定位），C电路满足该功能，A无电铃无法提醒，B无法确定呼叫位置，故选C；
4. 多张病床呼叫需各支路独立，并联电路中各支路互不影响，E电路为“开关与灯串联的支路并联+干路电铃”，满足要求，D为串联会互相干扰，故选E；
5. 三张病床电路：三个支路（每个支路为开关与灯串联）并联，干路接入电铃和总开关，电路结构如题目给出的三灯三开关并联电路；
6. 交通信号灯可独立工作、互不影响，故连接方式为并联；
7. 红绿灯需交替工作，C电路能实现红灯、绿灯分别独立控制且不同时通路，A串联会同时工作，B存在短路，故选C；
8. 交通灯工作逻辑：南北方向绿灯亮时，东西方向红灯亮，反之亦然，故开关接1时南北绿灯、东西红灯。
【答案】
1.C
2.D
3.C；从病房按下开关后，值班室的电铃响起，提醒护士，护士通过灯亮判断出哪个床位发送的信息
4.E；设计电路要具备床位发出去的信息互不影响，故每盏灯之间并联，用电铃提醒值班室的护士有信息，护士通过哪盏灯亮来确定哪个床位发出的信息
5.如图所示。
6.并联
7.C
8.绿灯；红灯
【知识点】
电路设计、串联与并联、电路的作用
【点评】
本题结合生活实际考查电路知识，需根据功能需求分析电路合理性，体现物理知识在生活中的应用，重点考查串联、并联电路的特点及应用。
【难度系数】
0.3
本题围绕生活中的电路设计展开，需结合串联、并联电路的特点及实际功能需求分析各问题：1题需判断呼叫电路无需考虑的因素，2题需选择呼叫电路的不合理器材，3、4题需判断病床呼叫电路的科学性，5题需设计三张病床的电路，6-8题考查交通信号灯的电路连接及工作逻辑。
1题：呼叫电路需实现提醒、定位、信号合适，值班室是否有护士是使用前提，无需考虑；
2题：指示灯只需显示呼叫床位，无需照亮值班室；
3题：科学的呼叫电路需同时有提醒（电铃）和定位（对应灯）功能；
4题：多张病床呼叫需各支路独立，并联电路互不影响；
5题：三张病床电路需三个支路并联，干路接电铃和总开关；
6题：交通信号灯可独立工作，故为并联；
7题：红绿灯需交替工作，对应电路需满足独立控制；
8题：交通灯交替工作时，南北与东西方向灯的工作状态相反。
【解析】
1. 呼叫电路设计需满足：提醒护士（如铃声）、确定呼叫位置（对应灯）、信号合适，值班室是否有护士是使用场景前提，无需考虑，故选C；
2. 呼叫电路的器材要求：电源稳定、电铃铃声合适、开关安全方便，指示灯只需显示呼叫床位，无需照亮值班室，故选D；
3. 电路设计需实现：按下病房开关→值班室电铃响（提醒）、对应床位灯亮（定位），C电路满足该功能，A无电铃无法提醒，B无法确定呼叫位置，故选C；
4. 多张病床呼叫需各支路独立，并联电路中各支路互不影响，E电路为“开关与灯串联的支路并联+干路电铃”，满足要求，D为串联会互相干扰，故选E；
5. 三张病床电路：三个支路（每个支路为开关与灯串联）并联，干路接入电铃和总开关，电路结构如题目给出的三灯三开关并联电路；
6. 交通信号灯可独立工作、互不影响，故连接方式为并联；
7. 红绿灯需交替工作，C电路能实现红灯、绿灯分别独立控制且不同时通路，A串联会同时工作，B存在短路，故选C；
8. 交通灯工作逻辑：南北方向绿灯亮时，东西方向红灯亮，反之亦然，故开关接1时南北绿灯、东西红灯。
【答案】
1.C
2.D
3.C；从病房按下开关后，值班室的电铃响起，提醒护士，护士通过灯亮判断出哪个床位发送的信息
4.E；设计电路要具备床位发出去的信息互不影响，故每盏灯之间并联，用电铃提醒值班室的护士有信息，护士通过哪盏灯亮来确定哪个床位发出的信息
5.如图所示。
6.并联
7.C
8.绿灯；红灯
【知识点】
电路设计、串联与并联、电路的作用
【点评】
本题结合生活实际考查电路知识，需根据功能需求分析电路合理性，体现物理知识在生活中的应用，重点考查串联、并联电路的特点及应用。
【难度系数】
0.3
