一盏灯的多联控制.docx
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一盏灯的多联控制
多联开关控制一盏电灯的探究
（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
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
⒈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；
⒉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；
⒊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；
⒋通过探究，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
第一阶段（08年12月）：
分组准备
按照积极参与，自主结合有利探究的要求，三（９）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：
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（09年1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：
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、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（09年2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、2.5V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（６）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：
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
1
a→a1
b→b1
亮
只要两开关的动片在同侧，灯亮，否则灯熄灭。
2
b→b2
熄
3
a→a2
b→b1
熄
4
b→b2
亮
（6）对所记录的数据进行分析、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（09年3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
（1）在双联开关控制电路中，交换两开关中任一个开关k1或
k2的两定片的接线，重复上述实验，如图所示（如交换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
1
a→a1
b→b1
熄
只要两开关的动片不在同侧，灯亮，否则灯熄灭。
2
b→b2
亮
3
a→a2
b→b1
亮
4
b→b2
熄
（2）仔细比较表1和表2两次实验现象，得到下列结论：
①在导线m、n畅通状态下，只要改变k1或k2任一开关的动片位置，都能改变灯泡的工作状态。
②在不改变k1、k2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，可通过改变k1或k2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：
（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。
]
第五阶段（09年4月）：
制作安装，使用验证
1、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。
２、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５０２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。
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（09年4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，印象深刻，是百闻不如一做。
第七阶段（09年5月）：
应用推广
1、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，取材容易，安装方便！
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，并不断生成新的问题，产生新的目标，形成新的探究，使多种能力得到充分发展。
创新教育是以实践为基础的教育，脱离实践，凭空想象，是无法进行创新的，只有引导学生积极开展丰富多彩的综合实践活动，在实践过程中不断获取新的知识技能，不断生成新的目标，才能形成创新思维，使学生的综合能力得到充分发展。
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