“日光灯原理”实验

“日光灯原理”实验 湖北省宜都市第一中学　邓旭光 【教学内容】 高中《物理》第二册（必修加选修）第十六章第六节“日光灯原理”。 【实验设计】 日光灯是学生非常熟悉的照明灯具，作为应用自感现象的一个实例，新教材将日光灯列为单独的一节内容，为在物理教学中体现素质教育提供了一个极好的素材。本人在这节内容的教学中，除了对自感现象、电路原理等理论知识的必要分析和讲解外，重点加强了师生互动、共同实验，使学生沿着整流器、启动器、电路故障及排除三条线索进行探究，开展创新学习，收到良好的效果。现将教学设计和主要做法介绍如下： 【实验准备】 1．自制日光灯原理示教板一块。示教板由20W日光灯管、镇流器、启动器五个电键、导线及电源插头组成，元件均按电路图走明线，安装在大小适当的木板上。 2．多用电表一块，带鳄鱼夹的导线二根。 3．学生每二人准备一个废弃的启动器，去除玻璃外壳（为避免划伤手，由教师课前组织同学处理），火柴一盒。 【教学过程】 1．教师演示 将示教板接上220V交流电源，每次实验前电键全部断开。 ①镇流器在点亮灯管时产生瞬时高压。闭合K1、K2，灯不亮；闭合K1、K4，灯管亮，说明镇流器在点亮灯管瞬间发挥作用，经进一步分析说明产生了很高的自感电动势──瞬时高压，使灯管导通。 ②镇流器在点亮灯管后降压限流。灯亮后先请学生代表上台用多用表的交流电压250V档测灯管两端电压，将读数报告给同学们（实测电压值为100V左右）。然后闭合K3，断开K4，而灯管发光情况几乎不变，同学们通过对比，得出镇流器在灯管点亮后相当于一个分压电阻。 ③启动器的作用。第一步，闭合K1、K3，启动器和灯泡交替闪烁发光（此时灯泡比实验②亮得多），并伴随动触片复位时发出的轻微响声；第二步，闭合K1、K4，灯管随着启动器一次而点亮；第三步，先闭合K1、K4、K5，启动器被短接，灯管两端发红，但未被点亮，再断开K5，灯管立即被点亮；第四步，灯管点亮后拆下启动器，灯管仍正常发光。学生对比，讨论得出启动器相当一个自动开关，且只在点亮灯管时发挥作用。 2．学生在老师指导下实验探究 ①研究启动器工作原理：2人一组观察结构，用点燃火柴烤双金属片，观察动触片在受热时形变，使之与定片接触，冷却后恢复原状与定片分离。 ②启动器电容器击穿后的现象，故障的排除。先请学生代表上台，用带鳄鱼夹的导线使电容器两极短接（模拟电容击穿），灯管不亮（为什么）。拆除导线，灯管正常发光，接着将一个电容已经被击穿的启动器接入电路，设置故障。 ③启动器丢失时的应急处理方法：请几名学生代表上台尝试，并强调注意绝缘。 ④创新研究：灯管一端灯丝烧断后，该灯管还能使用吗?让学生带着这个问题阅读教材，从灯管发光机理上进行分析、猜想、再验证：在正常发光的灯管一端用带鳄鱼夹的导线使两端管脚短接（相当于灯丝烧断后在管外直接接通），灯管仍能启动发光。 【课外延伸】 1．画出日光灯电路图，并简要说明启动器和镇流器的作用。 2．在以下题目中自选一个，写一篇科技短文（字数不限）：①分析日光灯点亮前后电路中电流和电压的变化。②镇流器是如何承担产生高压和降压限流双重任务的?③电阻为什么不能替代镇流器的作用?④启动器里并联的电容器有什么作用?为什么它容易击穿?击穿后灯管能否点亮?⑤利用启动器这一元件，你还有哪些奇思妙想? 在以上的教学设计中，本人着力进行以下几点尝试：①创新学习应立足于课堂，以改变学生的学习方式为突破口，以培养创新精神和实践能力为目的，学习的素材主要取自于现行教材。②创新学习要符合学生的特点，能激发学习兴趣，激活思维火花。③要把握创新的度，使学生能利用现有知识，在教师的引导下，从新情境和新问题中，发现新事物和提出解决问题的新办法，台阶不能一下子太高。④创新学习要注重科学方法和实验技能的培养，例如替代法、对比法、等效法等实验方法的应用。