一盏灯的多联控制

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1、1多联开关控制一盏电灯的探究多联开关控制一盏电灯的探究（综合实践案例）（综合实践案例）江苏省兴化市安丰初级中学 杨俊佩（225766）主题提出主题提出九年级苏科版物理第十三章中，安排了综合实践活动简单电路设计的活动内容，学生在进行设计和制作“用双联开关控制楼梯灯”的模型时，结合实际生活，从双联开关控制电灯的原理及其广泛应用中，偶发联想：学生宿舍中，照明电灯只有一个开关控制，夜晚经常需要开关电灯，很不方便，能否使用一种多联开关来控制宿舍中的照明电灯，创造方便舒适的生活环境？问题提出后，引起了全班大多数同学的极大兴趣，经过反复思考，有同学说：“这种多联控制方式好像还没有使用的先例，我们没有办法去解

2、决” 。还有同学说：“我们试试看，只要努力去探究，奇迹是可以创造的，如果不能成功，也能丰富我们的课余生活。 ”经过一番争论，物理老师对学生的大胆想象作了充分肯定，赞扬了同学们敢于创新的精神，并表示支持同学们课后分小组对“多联开关控制一盏电灯” 进行探究。活动目标活动目标 结合物理课本，通过对双联开关控制电路的了解和探究，深化对照明电路控制原理的认识和理解；在双联开关控制的基础上，进一步探究方便易行的多联控制方案，体验探究过程，学习根据实际需要进行自主探究的方法； 通过参与探究，让学生逐步形成以获取知识为宗旨，生活经验为主轴，需求兴趣为动力，参与、体验为核心，分工协作，不断提高的学习模式；2 通

3、过探究，寻求一种简单实用，方面可行的多联开关控制的方法，以优化生活环境，增强自信心， 、提高参与实践、敢于创新的能力。活动方案活动方案活动在老师的有序指导下，按自主结合的方式成立探究活动小组，以楼梯灯双联控制电路为基础，用实验室中的小灯泡、电池组、各种形式的开关、导线等为材料，通过手工模拟的方式进行试验探究，寻求解决方案，再动手制作模型和进行实际安装应用，再向家庭、社会推广拓展。活动过程活动过程第一阶段（第一阶段（08 年年 12 月）：分组准备月）：分组准备按照积极参与，自主结合有利探究的要求，三（）班同学自主分成四个小组，并明确分工，制定计划，进行实践探究。具体分组情况如下：第一组：组长是

4、：刘雨筠第二组：组长是：赵志远第三组：组长是：胡 忱第四组：组长是：刘 伟各小组统一制定活动计划，把探究过程分成以下几个阶段：第二阶段（第二阶段（09 年年 1 月）：收集信息，调查分析月）：收集信息，调查分析各小组利用星期六、星期日和电脑信息课进行收集有关双联开关控制电路的信息，走访家庭、楼道等场所，了解双联开关控制电灯的实际使用情况，及其给人们生活带来的便利。学生从实际生活中调查分析如下：3mnk1k2a1a2b1b2ab双联开关控制电灯调查分析表：控制位置楼道口、卧室、卫生间、院墙大门等照明电灯大多都使用双联开关控制电路。使用优点1、开、关电灯非常方便；2、能减少开灯时间，节约电能。3、

5、消除摸不到开关时的紧张与恐惧，心情舒畅。存在问题1、多层楼道、学生集体宿舍等场合中使用双联开关控制不能满足要求；2、现在卧室中的床较宽，用双联开关在床的一边和房门边开、关电灯以不能满足时代要求；3、现在楼道中使用的延时开关和声控开关的延时时间不能随人意愿，抗干扰性差。联想与创意能否设计一种方便、简单的用多联开关控制一盏电灯的电路，来解决实际生活需要。第三阶段（第三阶段（09 年年 2 月）：按课本要求探究双联控制电路月）：按课本要求探究双联控制电路各小组同学按苏科版九年级物理课本 76 页综合实践活动中的要求：“在楼道中安装电灯，要求在楼梯的上下两端都能控制它：当上楼时，能用下面的开关 S1开

6、灯，上了楼以后，能用上面的开关 S2关灯；当下楼时，又能用S2开灯，用 S1关灯。试画出有关电路设计图，并用电池作为电源制作一个电路模4型，看看能否满足要求。 ”进行分组探究，先按要求设计电路，编写实验探究申请，到物理实验室借实验器材，在老师的指导下进行连接电路，制作电路模型，并设计表格记录开关位置与灯泡的工作状态。具体过程如下：（1）按要求设计双联控制电路其中刘雨筠小组所设计的电路如图所示。（2）编写实验探究申请：其中胡忱小组编写的实验探究申请如下：实验探究申请实验探究申请实验名称双联开关控制电路探究实验目的探究双联开关控制电灯原理，制作双联控制电灯模型。实验器材单刀双掷开关 2 只、2.5

7、V 小灯泡 1 只、学生电源 1 只、导线若干（工具自备） 。实验现象见下表“双联控制电路开关状态实验记录” 。实验结论见（）的结论。小组名赵志远成 员徐友朋 、杨萍、张宁等（3）按电路图连接实物，制作电路模型。（4）对照电路图和照明电路中的实际电路，了解电路元件在实际中的位置与连接情况。（5）拨动单刀双掷，进行开、关灯的模拟试验,并设计表格，记录实验现象如下：5mnk1k2a1a2b1b2ab双联控制电路开关状态实验记录（表 1）：实验次序开关K1开关K2灯泡状态结 论1bb1亮2aa1 bb2熄3bb1熄4aa2 bb2亮只要两开关的动片在同侧，灯亮，否则灯熄灭。（6）对所记录的数据进行分

8、析、讨论，归纳出电路控制规律。控制原理：电路中的电流只能在两开关的连线组成的两条支路中通过，若两开关拨向同一根连线则灯亮，不在同一连线上侧则灯灭。（7）交流与拓展：要求各组对双联电路的控制探究谈谈自的感受，并提出自已的设想，进行相互交流。第四阶段（第四阶段（09 年年 3 月）：深入探究，寻求多联控方案月）：深入探究，寻求多联控方案在了解双联开关控制电灯的原理与实际安装后，引导各小组的同学进一步进行探究性实验，寻求多联开关控制电灯的方案，并设计电路进行探究。1、变换接线，深入探究6（1）在双联开关控制电路中，交换两开关中任一个开关 k1 或k 2的两定片的接线，重复上述实验，如图所示（如交换

9、k1 的 a1、a2的接线） ，重新实验, 并记录分析如下：双联控制电路开关状态实验记录（表 2）：实验次序开关 S1开关 S2灯泡状态结 论1bb1熄2aa1 bb2亮3bb1亮4aa2 bb2熄只要两开关的动片不在同侧，灯亮，否则灯熄灭。（2）仔细比较表 1 和表 2 两次实验现象，得到下列结论：在导线 m、n 畅通状态下，只要改变 k1或 k 2任一开关的动片位置，都能改变灯泡的工作状态。在不改变 k1、k 2的状态时，只要让连接导线 m、n 由平行对接改为交叉对接，同样可以改变灯泡的工作状态。（3）交流协作，寻求方案。经过进一步的反复思考与交流，得出下列结论：只要保持 m、n 畅通，可

10、通过改变 k1或 k 2的位置或改变连接导线 m、n 的连接方式（由平对接变为交叉对接） ，都能达到控制灯泡工作状态的效果，即可实现用三联开关或扩展到多联开关控制一盏电灯。（4）设计电路，形成电路模型。从以上实验探究中得到的方案着手，在老师的指导下，经过反复思考、相互讨论协作和论证后，形成了如下可行的电路原理图：nk3 qpmnk1k2a1a2b1b2abok3qpmnk1k2a1a2b1b2ab这是平行对接状态这是交叉对接状态7nm、 、 、 、 、 、 、 、bb2b1aa2a1k3、 k4、 k5k2k1、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、nm、 、 、 、 、

11、 、 、 、 k3bb2b1aa2a1（5）设计完善的电路，制作控制电路模型。根据所设计好的电路图，从物理实验室中借来电学实验器材进行实物模拟电路连接，形成三联（可扩展成多联）的控制电路模型。其中k1、k2用单刀双掷开关，k3用双刀双掷开关；并根据实际电路画出规范电路图。下图是双掷双刀开关 k3的接线原理图、实物图和整个模拟控制电路图。8k3、 k4、 k5k2k1、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、nm、 、 、 、 、 、 、 、 k3bb2b1aa2a1两开关按钮用胶粘合成一体第五阶段（第五阶段（09 年年 4 月）：制作安装，使用验证月）：制作安装，使用验证1

12、、走访电工、商店，了解实际需求及取器材情况。通过走访了解，得知这种控制电路简单、实用、方便，但我地市场上还买不到这种双刀双掷开关，需要自行制作。、团结协作，克服困难。在实际应用时，最难解决决的问题是找不到能适合在照明电路中使用，又符合要求的这种双刀双掷联动开关，也无法从市场上购买，同学们只能动脑筋，想办法。在大家的反复琢磨过程中，从用胶水粘文具盒时无意中得到启示：用市售的开关进行改制：把两个并列开关的按钮用胶粘合在一起，或打两个小孔用小铁丝铆合在一起，构成一个双刀双掷联动开关，如图所示（应在电工师傅指导下进行操作，注意安全！） 。 下图是赵志远小组设计好的实际安装电路图和实物展示图，图中的双刀

13、双掷联动开关可根据实际需要任意增加，数量不限，实际电路模型如右图。图为学生按宿舍模式制 作的多联开关控制实物展示 模拟实物电路9归纳、评析：归纳、评析：多了联开关控制一盏电灯的原理是：在双联开关的中间连线中,通过双刀双掷开关进行奇数次交叉，改变灯的状态，偶数次交叉不改变灯的状态，达到多联开关控制一盏电灯的作用。这种用多联开关控制一盏电灯的电路，具有结构简单，易于安装，不受干扰，随人意愿，实用可靠的特点，很适合学生集体宿舍中安装使用。第六阶段（第六阶段（09 年年 4 月）：学生交流月）：学生交流学生一：我以前对电强烈的好奇和畏惧，只敢意想，不敢接近动手，感到电很神秘，现在通过多联开关控制的实践

14、探究，发现电很温驯，随人意愿，听人使唤，为人服务。学生二：我们通过多联开关控制电路的探究，不仅深化了对家用照明电路的认识，还能自己动手进行实际操作，解决生活中经常遇到的简单电的故障。学生三：我们在自己宿舍的各个床铺上方都安装了多联开关，使用起来既安全又方便，还能节约电能，减小电费，真有价值！学生四：通过多联开关控制电路的探究活动，我感到电并不神秘，只要细心操作，安全放在首位，就能自己解决身边的简单的电报问题。学生五：我对电的知识很感兴趣，学习了不少有关电的知识，就是不敢动手进行实际操作，通过多联开关控制电路的探究活动，我也能自己动手更换电灯泡了，还能根据实际需要设计简单的电路。亲身体验、经历，

15、印象深刻，是百闻不如一做。第七阶段（第七阶段（09 年年 5 月）：应用推广月）：应用推广101、在家庭卧室中推广：现在家庭寝室中床的宽度增大，原有双联开关（门边和床头控制）控制照明电灯的方式，已不能满足实际需要，用三联开关控制寝室照明（门边和床的两边） ，将更方便、合理。2、在楼梯中推广：现有楼梯中的照明电灯，大多是触摸延时开关和声控开关。延时开关闭合时间固定，难合人的意愿；声控开关的抗干扰性差。用多联开关控制电灯，将创造一个随人意愿的环境。3、在学校集体宿舍中推广：在学生集体宿舍中进行设计安装，使每个人都能在自己的床头对同一盏电灯进行控制，既不影响他人，又能随时开关电灯节能，而且电路简单，

16、取材容易，安装方便！教师反思教师反思电是生产和生活不可缺少的资源，是人类社会文明进步的象征，在工业、农业、军事、医疗、生活、娱乐等各个领域都有广泛的应用。简单的用电常识是每个人不可缺少的，也是生活中大多数人所欠缺的；各种神奇的电现象，在学生头脑中从小就逐渐形成了难解的奥密。学习电的知识，掌握简单的电路设计与安装，是学生追求已久的知识技能，也是适应生活，适应时代发展的基本要求，是学生发展与创新的基础。物理教材中安排的综合实践“简单的电路设计与安装” ，是学生最乐于探究的课题，组织学生开展“多联开关控制一盏电灯”的综合实践探究，让学生亲历从简单电路的设计，到探究使用双联开关控制电灯，再从生活实际出发，根据需要进一步探究用多联开关控制一盏，不仅能贴近生活，满足学生的内心追求，激发学生的求知热情，产生持久的学习动力；还可深化对知识的理解与应用，形成基本的操作技能，在探究实践中，促进思维的聚焦与发散，引发灵感的火花，产生创意，并不断生成新的问11题，产生新的目标，形成新的探究，使多种能力得到充分发展。