“日光燈原理”實(shí)驗(yàn)
湖北省宜都市第一中學(xué) 鄧旭光【教學(xué)內(nèi)容】
高中《物理》第二冊(cè)（必修加選修）第十六章第六節(jié)“日光燈原理”。
【實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)】
日光燈是學(xué)生非常熟悉的照明燈具，作為應(yīng)用自感現(xiàn)象的一個(gè)實(shí)例，新教材將日光燈列為單獨(dú)的一節(jié)內(nèi)容，為在物理教學(xué)中體現(xiàn)素質(zhì)教育提供了一個(gè)極好的素材。本人在這節(jié)內(nèi)容的教學(xué)中，除了對(duì)自感現(xiàn)象、電路原理等理論知識(shí)的必要分析和講解外，重點(diǎn)加強(qiáng)了師生互動(dòng)、共同實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生沿著整流器、啟動(dòng)器、電路故障及排除三條線索進(jìn)行探究，開(kāi)展創(chuàng)新學(xué)習(xí)，收到良好的效果。現(xiàn)將--和主要做法介紹如下：
【實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備】
1.自制日光燈原理示教板一塊。示教板由20w日光燈管、鎮(zhèn)流器、啟動(dòng)器五個(gè)電鍵、導(dǎo)線及電源插頭組成，元件均按電路圖走明線，安裝在大小適當(dāng)?shù)哪景迳稀?/p>
2.多用電表一塊，帶鱷魚(yú)夾的導(dǎo)線二根。
3.學(xué)生每二人準(zhǔn)備一個(gè)廢棄的啟動(dòng)器，去除玻璃外殼（為避免劃傷手，由教師課前組織同學(xué)處理），火柴一盒。
【教學(xué)過(guò)程】
1.教師演示
將示教板接上220v交流電源，每次實(shí)驗(yàn)前電鍵全部斷開(kāi)。
①鎮(zhèn)流器在點(diǎn)亮燈管時(shí)產(chǎn)生瞬時(shí)高壓。閉合k1、k2，燈不亮；閉合k1、k4，燈管亮，說(shuō)明鎮(zhèn)流器在點(diǎn)亮燈管瞬間發(fā)揮作用，經(jīng)進(jìn)一步分析說(shuō)明產(chǎn)生了很高的自感電動(dòng)勢(shì)──瞬時(shí)高壓，使燈管導(dǎo)通。
②鎮(zhèn)流器在點(diǎn)亮燈管后降壓限流。燈亮后先請(qǐng)學(xué)生代表上臺(tái)用多用表的交流電壓250v檔測(cè)燈管兩端電壓，將讀數(shù)報(bào)告給同學(xué)們（實(shí)測(cè)電壓值為100v左右）。然后閉合k3，斷開(kāi)k4，而燈管發(fā)光情況幾乎不變，同學(xué)們通過(guò)對(duì)比，得出鎮(zhèn)流器在燈管點(diǎn)亮后相當(dāng)于一個(gè)分壓電阻。
③啟動(dòng)器的作用。第一步，閉合k1、k3，啟動(dòng)器和燈泡交替閃爍發(fā)光（此時(shí)燈泡比實(shí)驗(yàn)②亮得多），并伴隨動(dòng)觸片復(fù)位時(shí)發(fā)出的輕微響聲；第二步，閉合k1、k4，燈管隨著啟動(dòng)器一次而點(diǎn)亮；第三步，先閉合k1、k4、k5，啟動(dòng)器被短接，燈管兩端發(fā)紅，但未被點(diǎn)亮，再斷開(kāi)k5，燈管立即被點(diǎn)亮；第四步，燈管點(diǎn)亮后拆下啟動(dòng)器，燈管仍正常發(fā)光。學(xué)生對(duì)比，討論得出啟動(dòng)器相當(dāng)一個(gè)自動(dòng)開(kāi)關(guān)，且只在點(diǎn)亮燈管時(shí)發(fā)揮作用。
2.學(xué)生在老師指導(dǎo)下實(shí)驗(yàn)探究
①研究啟動(dòng)器工作原理：2人一組觀察結(jié)構(gòu)，用點(diǎn)燃火柴烤雙金屬片，觀察動(dòng)觸片在受熱時(shí)形變，使之與定片接觸，冷卻后恢復(fù)原狀與定片分離。
②啟動(dòng)器電容器擊穿后的現(xiàn)象，故障的排除。先請(qǐng)學(xué)生代表上臺(tái)，用帶鱷魚(yú)夾的導(dǎo)線使電容器兩極短接（模擬電容擊穿），燈管不亮（為什么）。拆除導(dǎo)線，燈管正常發(fā)光，接著將一個(gè)電容已經(jīng)被擊穿的啟動(dòng)器接入電路，設(shè)置故障。
③啟動(dòng)器丟失時(shí)的應(yīng)急處理方法：請(qǐng)幾名學(xué)生代表上臺(tái)嘗試，并強(qiáng)調(diào)注意絕緣。
④創(chuàng)新研究：燈管一端燈絲燒斷后，該燈管還能使用嗎?讓學(xué)生帶著這個(gè)問(wèn)題閱讀教材，從燈管發(fā)光機(jī)理上進(jìn)行分析、猜想、再驗(yàn)證：在正常發(fā)光的燈管一端用帶鱷魚(yú)夾的導(dǎo)線使兩端管腳短接（相當(dāng)于燈絲燒斷后在管外直接接通），燈管仍能啟動(dòng)發(fā)光。
【課外延伸】
1.畫(huà)出日光燈電路圖，并簡(jiǎn)要說(shuō)明啟動(dòng)器和鎮(zhèn)流器的作用。
2.在以下題目中自選一個(gè)，寫(xiě)一篇科技短文（字?jǐn)?shù)不限）：①分析日光燈點(diǎn)亮前后電路中電流和電壓的變化。②鎮(zhèn)流器是如何承擔(dān)產(chǎn)生高壓和降壓限流雙重任務(wù)的?③電阻為什么不能替代鎮(zhèn)流器的作用?④啟動(dòng)器里并聯(lián)的電容器有什么作用?為什么它容易擊穿?擊穿后燈管能否點(diǎn)亮?⑤利用啟動(dòng)器這一元件，你還有哪些奇思妙想?