低成本物理实验的自动化电路设计研究范文

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摘要：低成本物理实验在学习中发挥着巨大的作用，运用好此类实验对于我们知识点的学习和综合素质的提高都是受益匪浅的。本文将简要探讨应用低成本物理实验的意义和利用低成本物理实验进行自动化电路设计的过程以及存在的问题，以供大家参考。

关键词：低成本；物理实验；自动化；电路设计

物理实验作为物理课程中重要的组成部分，具有独特的作用。成本高的物理实验不适于学校课程的学习，相反，低成本的物理实验能发挥它的优势，既能缩减开支又能帮助我们学习与应用物理知识。

一、低成本物理实验的意义

相比于成本较高且操作技术难度大的物理实验来说，低成本的物理实验就体现出了成本低廉与高级智慧的双重优点。这种实验不是完全依照于课本进行的物理学习，而是发挥我们学生的创新能力与知识点的融合来进行因地制宜的探索，创造出成本低廉却切实好用的发明。这个进行低成本物理实验的过程是对物理知识的理解和深化的过程，是源于课本又高于课本的过程，也是一个创作与研究的过程。低成本物理实验操作帮助我们打通了物理知识的任督二脉，使我们真正学懂了诸如电流、电阻等的物理知识，并将其转化为生活实际中能够用得上的技能。进行实验需要事前的计划，事中的动手操作与问题解决，事后的反思与总结，这前前后后的一系列过程帮助我们提升了思考问题的能力、创新思维的能力、解决问题的能力、克服困难的能力和沟通交流等的各种能力。这种发挥我们主动性的实验也让我们体验到了动手操作的快乐，调解了紧绷的神经，对于学习状态的改善以及其他学科的学习都具有促进作用。进行低成本物理实验让我们爱上思考、爱上创新、爱上操作，兴趣的趋势会让我们变得更优秀。

二、低成本物理实验自动化的电路设计

物理知识离我们的生活很近，我们通过低成本的物理实验完成了对家用调光台灯的光照自动控制，可以实现台灯在白天自动熄灭，夜晚自动点亮的效果。

（一）家用手动调光台灯的工作原理简介

我们知道了家用的手动调光台灯，是由白炽灯泡和调光电路两部分组成的，它的工作原理是将220V的交流电进行桥式整流和滤波，通过手动调节可变电阻改变整个电路中的电阻来控制灯泡两端处的电压，达到改变灯泡亮度的效果，这就是家用手动调光台灯的工作原理。

（二）新思路的构建

我们知道了手动控制台灯灯泡亮度的工作原理是通过改变电路中的电阻从而改变灯泡两端的电压实现的，那么就此原理如何将调节灯泡亮度的控制由手动改成自动是不是可以在电阻这里下功夫呢？我们进行了激烈的讨论与研究，最后一致同意，利用光敏电阻来实现对家用台灯亮度调节的自动化。

（三）光照自动控制台灯的制作与工作原理

我们利用导线将光敏电阻连接在台灯上，一旦台灯周围的光线减弱，光敏电阻MG便会呈现很高的电阻态，这样就加快了电容C1的充电速率，可控硅PCR中的导通程度就会增大，进而达到了增大灯泡两端电压的效果，一旦电压增大，灯泡的亮度就会提高；当台灯周围的光线增强时，光敏电阻MG便会呈现出很低的电阻态，这样就减缓了电容C的充电速度，可控硅PCR的导通程度也会减小，就达到了减小灯泡两端电压的效果，灯泡就会变暗；当可变电阻变到一定程度并且光照强度降低到一定程度时，灯泡就会熄灭。这就是将家用手动调节亮度的台灯改造成自动调节亮度的制作和工作原理。进行实验的过程中，老师告诉我们，应特别注意此项实验中的灯泡必须是白炽灯泡，必须保证是纯电阻负载状态下进行，不能用内含电感性负载的节能灯泡以免发生不必要的故障，造成器材损伤。

三、低成本物理实验存在的问题

经过大家的讨论和付诸实践，这个低成本的物理实验基本上取得了成功，实验利用了物理学科中的电学知识，我们在这个过程中将电阻与电压的关系这一知识点真正做到了融会贯通，体会到了物理的奇妙和动手的快乐，增加了学习物理的信心，提升了学习物理的兴趣。但是，这种实验尽管是低成本的，发挥了我们学生的积极性，却免不得仍然存在着一些问题需要解决。

（一）不能保证人人参与展示

在动手操作过程中，大家积极参与，但是到了展示环节，一般是从分好的小组中选择代表上台进行展示，这就使得参与展示的人是一小部分，得到锻炼的人也是一小部分，我们学生的参与性不高。

（二）没有完善的评价机制

像这种低成本的物理实验在课程体系中属于自主合作探究部分，这个部分还没有科学的评价机制，这就会降低我们的学习兴趣，不能使这种实验长久有效的进行下去。

（三）班级的文化氛围不够

这种实验课在学校的课程中还只是一小部分，单靠一科甚至是一科中的几节课来提高我们的各项能力是十分不现实的。目前的班级文化环境还需要进一步改善，动手操作实验的重要性还需要进一步强调。

四、结语

低成本物理实验对于我们学生来说是十分有必要的，利用低成本的物理实验进行电路设计将物理知识应用到生活实际中是学以致用的体现，也是符合现代教育观的行为。我们应配合学校和教师的教学，并不断提升自己的能力，尽快成长，报效祖国。

参考文献：

[1]王太军,唐忠敏.低成本物理实验之“自动化”电路设计———光照自控调光台灯的制作[J].物理教师,2013(10).

[2]唐静.低成本物理实验的自动化电路设计[J].中学物理教学参考,2015(7).

作者：王晨宇 单位：沧州一中