资源简介

(共41张PPT)
19.3 跨学科实践_
为家庭电路做设计
第十九章 生活用电
人教版2024版物理九年级全册【精做课件】
授课教师：********
班 级：********
时 间：********
跨学科实践 —— 家庭电路设计教案
一、教学目标
（一）知识与技能目标
学生能够综合运用物理学科中家庭电路的组成、连接方式、电流电压等知识，设计出符合基本原理的家庭电路。
熟练掌握数学学科中的计算方法，准确计算家庭电路中的功率、电流等参数，合理选择电线规格、保险丝或空气开关的额定电流等 。
学会运用工程技术思维，规划家庭电路的布局，考虑电器设备的安装位置、插座的分布等，提高动手实践和创新设计能力。
（二）过程与方法目标
通过小组合作完成家庭电路设计任务，提升团队协作、沟通交流和分工合作的能力。
在设计过程中，培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力，学会运用多学科知识解决实际问题 。
经历从设计构思、方案制定、实际操作到成果展示的完整过程，掌握项目式学习的方法。
（三）情感态度与价值观目标
激发学生对跨学科知识学习和实践的兴趣，体会知识融合的魅力和实用性。
增强学生的安全意识和责任意识，认识到家庭电路设计中安全规范的重要性。
培养学生严谨认真、科学求实的态度，以及勇于创新和尝试的精神。
二、教学重难点
（一）教学重点
综合运用物理知识进行家庭电路的原理设计，确保电路连接正确、安全。
运用数学知识进行电路参数的计算和电器设备的选型。
完成具有实用性和创新性的家庭电路设计方案，并能进行合理的布局规划。
（二）教学难点
协调多学科知识，解决设计过程中出现的复杂问题，如不同电器设备的兼容性、电路负荷的平衡等。
确保设计方案既满足功能需求，又符合安全规范和成本预算要求。
培养学生的创新思维，设计出具有个性化和实用性的家庭电路方案。
三、教学方法
项目驱动法：以家庭电路设计为项目任务，驱动学生主动学习和探索，在完成任务的过程中掌握知识和技能。
小组合作法：组织学生分组进行设计，促进学生之间的交流与合作，发挥团队优势。
讲授与指导法：针对学生在设计过程中遇到的知识难点和技术问题，进行有针对性的讲解和指导。
案例分析法：展示优秀的家庭电路设计案例，引导学生分析其优点和可借鉴之处，启发学生的设计思路。
四、教学过程
（一）项目导入（10 分钟）
情境创设：展示一些家庭电路设计不合理导致安全事故或使用不便的新闻案例和图片，如电线短路引发火灾、插座数量不足导致插线板过载等，提问学生：“如果由你来设计家庭电路，怎样才能避免这些问题？” 引发学生思考和讨论。
明确任务：向学生明确本次跨学科实践的任务 —— 为一个 [具体户型，如两室一厅] 的家庭进行电路设计，包括电路原理图绘制、电器设备选型、电路布局规划等。强调设计要满足安全、实用、经济、美观等要求 。
（二）知识回顾与拓展（20 分钟）
物理知识回顾：带领学生回顾家庭电路的组成（进户线、电能表、总开关、保险装置、插座、用电器、导线等）、连接方式（并联）、测电笔使用、安全用电原则等物理知识，重点强调电流、电压、功率的关系以及保险丝、空气开关的工作原理 。
数学知识拓展：讲解如何运用数学知识进行家庭电路中的计算，如根据电器功率计算电流（\(I = \frac{P}{U}\)），根据电流选择合适规格的电线（参考电线安全载流量表） 、确定保险丝或空气开关的额定电流等。通过实际例题演示计算过程，让学生掌握计算方法。
工程与安全知识讲解：介绍家庭电路设计中的工程规范和安全标准，如插座的安装高度、电线的铺设要求、接地保护的重要性等；同时，讲解一些创新设计的思路，如智能家居设备的电路预留、节能设计等，拓宽学生的设计视野。
（三）小组设计与实践（60 分钟）
分组与分工：将学生分成 [X] 个小组，每组 4 - 6 人。小组成员进行分工，如组长负责组织协调，记录员负责记录设计过程和讨论结果，设计师负责绘制电路图和布局图，计算员负责电路参数计算，汇报员负责成果展示等。
设计讨论：各小组根据任务要求和所学知识，讨论家庭电路的设计方案。包括确定各个房间的电器设备种类和数量、规划插座和开关的位置、选择合适的电线和电器元件等。教师巡视各小组，参与讨论，提供必要的指导和建议 。
方案制定：小组根据讨论结果，绘制家庭电路原理图（使用专业绘图软件或手绘），标注各元件的型号和参数；同时，绘制电路布局图，规划电线的走向、插座和开关的安装位置等。计算员完成电路参数的计算，确保设计方案的合理性和安全性。
模型制作（可选）：如果条件允许，可让学生使用电路实验器材或模型材料，制作家庭电路的简易模型，模拟电路的连接和工作情况，进一步检验设计方案的可行性 。
（四）成果展示与评价（25 分钟）
小组汇报：各小组由汇报员进行成果展示，介绍设计方案的特点、创新点、安全措施以及设计过程中遇到的问题和解决方法。展示形式可以是 PPT 演示、图纸讲解、模型展示等 。
师生评价：其他小组和教师对每个小组的设计方案进行评价，从电路原理的正确性、设计的实用性和创新性、安全规范的遵守情况、团队协作等方面进行打分和点评，提出改进建议。评价过程中，引导学生发现他人设计的优点，学习借鉴，同时反思自己小组设计的不足之处 。
总结提升：教师对本次跨学科实践活动进行总结，强调家庭电路设计中跨学科知识运用的重要性，对学生的表现进行整体评价和鼓励，针对共性问题进行集中讲解和指导。
（五）课后拓展（布置作业）
让学生根据课堂评价和建议，进一步完善自己小组的家庭电路设计方案。
鼓励学生回家后，与家长一起观察家中的电路布局，思考现有电路是否存在不合理之处，并尝试运用所学知识提出改进建议 。
五、教学资源
多媒体课件（包含家庭电路知识讲解、案例展示、设计规范等内容）。
电路实验器材（电线、灯泡、开关、插座、保险丝、空气开关、测电笔等）、绘图工具（A4 纸、铅笔、直尺、圆规等）、专业绘图软件（如 AutoCAD Electrical、Edraw Max 等，可根据实际情况选择） 。
家庭电路设计相关的参考资料、安全规范手册等。
这份教案通过跨学科实践让学生全面应用知识。你若对教学环节时长、实践难度等方面有调整想法，或想补充其他内容，随时和我说。
5
课堂检测
4
新知讲解
6
变式训练
7
中考考法
8
小结梳理
学习目录
1
复习引入
2
新知讲解
3
典例讲解
我们生活在电的时代，电给我们的生活带来了极大的便利，但用电不当也会给人们带来灾难。据统计，我国每年触电死亡人数近万，所以“安全用电”非常有必要，本节课我们就来学习有关安全用电的知识。
1. 知道电压越高越危险；了解触电的原因和类型，知道安全用电的原则；了解雷电的危害及避雷针的作用。
2. 通过多媒体，了解触电事故的原因，养成学生的观察能力、初步的分析和概括能力；进一步体验安全用电的重要性，增强安全用电的意识。
1. 人体触电的实质
人体是导体，人体触及带电体并形成闭合电路时，有电流通过人体。电对人体造成的伤害程度与通过人体电流的大小及持续时间有关。
电流大小对人体作用的特征：
0.1～0.2 mA 对人体无害反而能治病
1 mA 左右 引起麻的感觉
8～10mA 人手很难摆脱电源
超过30mA 剧痛，神经麻痹，呼吸困难
达到100mA 只要很短时间，使人窒息，心跳停止
一、电压越高越危险
2. 电压越高越危险
由欧姆定律I=U/R知，通过人体的电流
取决于人体两端的电压和人体的电阻。
（1）电压对通过人体电流的影响
当人体的电阻一定时，人体两端的电压越大，
通过人体的电流I越大，对人的生命危害越大。
大量实验数据表明：
人体的安全电压不高于36伏
一、电压越高越危险
（2）人体电阻对通过人体电流的影响
由欧姆定律I=U/R 知，当人体两端的电压一定时，人体电阻越小，通过人体的电流越大，对人的生命危害越大。
I =　　= 　　　 = 0.22 A = 220mA
U
R
220 V
103 Ω
人体电阻约为104 ～105Ω，在皮肤潮湿时，人体的电阻可降低到约103Ω 。
家庭电路的电压为220V，若人体接触火线，根据欧姆定律计算通过人体可能产生的最大电流（人体的电阻取103Ω）：
这个电流值远远超过安全电流10mA，是不安全的。
一、电压越高越危险
3. 常见的一些电压值
（1）家庭电路的电压 220 V
（2）工厂动力电路的电压380 V
（3）高压输电线路的电压10 kV～500 kV
这些电压值远远超过安全电压36伏，都是不安全的。
一、电压越高越危险
一、电压越高越危险
（4）部分国家的市电电压和频率
国家 电压／V 频率／Hz
美国、加拿大 120 50
日本 110 50 60
英国、澳大利亚 240 50
中国、法国、德国、 西班牙、希腊、荷兰等　 220 50
俄罗斯、瑞典 120 220 50
韩国 100 60
挪威、新西兰、新加坡　 230 50
想想议议
①为什么不能用湿手触摸电器？
当人用湿手触摸电器时，人体电阻变小，同时用电器潮湿后，很容易变成导体，产生漏电现象，通过人体电流变大，易造成触电事故。
②电吹风为什么不可在浴室中使用？
浴室中水分多，电吹风易进水漏电，潮湿的皮肤比干燥时电阻要小，若电吹风进水漏电有电压存在时，会有不安全的电流通过人体，很危险！
一、电压越高越危险
1. 触电事故
当人体成为闭合电路的一部分时，就会有电流通过。如果电流达到一定大小，就会发生触电事故。触电的实质是一定强度的电流流过人体所引起的伤害事故。
二、常见的触电事故
2. 低压触电
（1）双线触电
如图，假如人的一只手接触火线，另一只手接触零线，这样，人体、导线和电网中的供电设备就构成了闭合电路，大电流流过人体，就会发生触电事故。
二、常见的触电事故
双线触电
（2）单线触电
如图，假如人的一只手接触火线，另一只手虽然没有接触零线，但是由于站在地上，导线、人体、大地和电网中的供电设备同样构成了闭合电路，电流同样会流过人体，发生触电事故。
二、常见的触电事故
单线触电
想一想
人站在干燥的木头凳子上，一只手接触火线，会发生触电吗？
不会触电。
因为干燥的木头凳子不导电，一只手接触火线，电流构不成回路，所以没有电流通过人体。
二、常见的触电事故
3. 高压触电
（1）高压电弧触电
高压输电线路的电压高达几万伏甚至几十万伏，即使不接触也会有危险。高压带电体会在周围形成强大的电场，当人靠得很近时，容易产生电弧触电（如图）
二、常见的触电事故
（2）跨步电压触电
如果高压输电线掉落在地上，当人经过这个区域时，两脚之间存在相当高的电压，称做“跨步电压”。这时电流从一条腿流入，另一条腿流出，同样会发生触电事故。
二、常见的触电事故
4. 触电的急救
发现有人触电，应该怎样进行急救呢？
（1）首先切断电源；
（2）或用一根绝缘棒将电线挑开，尽快使触电者脱离电源。
在整个救护过程中，千万不要用手去拉触电者，防止自己也触电。
二、常见的触电事故
想想议议　
在生活中，有哪些情况可能引起触电？
图给出了工作和生活中几种容易引起触电的情况。
二、常见的触电事故
可能会触电的一些情况
在高压电线附近放风筝、电线上晾衣服、湿手触摸开关插座、不断电更换灯泡等行为都会可能引起触电。
二、常见的触电事故
　　家庭电路的电压值远远超过了安全值。为了防范触电事故，家庭电路都安装空气开关（或保险丝）、漏电保护器等保险装置。但是这些保险装置并不是绝对可靠的，也有出现故障和失灵的时候。因此，防范触电事故最重要的是要有安全用电的意识，遵守安全用电原则。
三、安全用电原则
1. 安全用电原则
（1）不接触低压带电体，不靠近高压带电体；
（2）更换灯泡、搬动电器前应断开电源开关。
三、安全用电原则
（3）不弄湿用电器，不损坏绝缘层；
（4）保险装置、插座、导线、家用电器等达到使用寿命应及时更换。
三、安全用电原则
2. 电路元件安装中的安全用电原则
（1）保险丝必须安装在火线上；
（2）开关接在用电器与火线之间；
（3）螺口灯泡的螺旋套一定要接在零线上，其顶部的金属片接火线。
（4）有金属外壳的用电器要使用三角插头和三孔插座，使金属外壳接地。
三、安全用电原则
3. 总结：安全用电原则
（1）不接触低压带电体，不靠近高压带电体；
（2） 更换灯泡、搬动电器前应断开电源开关；
（3）不弄湿用电器，不损坏绝缘层；
（4）保险装置、插座、导线、家用电器等达到
使用寿命应及时更换。
三、安全用电原则
1. 雷电的实质
雷电是大气中一种剧烈的放电现象。云层之间、云层和大地之间的电压可达几百万伏至几亿伏，放电时的电流可达几万安至十几万安，产生很强的光和声。云层和大地之间的放电如果通过人体，能够立即致人死亡；如果通过树木、建筑物，巨大的热量和空气的振动都会使它们受到严重的破坏。
四、注意防雷
2. 防雷设施—避雷针
（1）避雷针
高大建筑的顶端都有针状的金属物，通过很粗的金属线与大地相连，可以防雷，叫做避雷针。
美国科学家富兰克林在1752年发明了避雷针。
四、注意防雷
（2）避雷针原理
利用针状金属物的尖端放电，将云层所带的电导入大地，避免因雷雷电引发事故。
现代建筑上的避雷针
古代建筑物上的铁制装饰物也起到了避雷针的作用，高压输电铁塔上最上面的两根导线也是用来防雷的。
四、注意防雷
3. 雷电灾害及预防
（1）雷电灾害
自古以来，雷电灾害就时有发生。1988年6月14日，雷击引发美国黄石公园长达近三个月的森林火灾。发生在2007年5月大兴安岭的森林大火的“元凶”也是雷击。雷击伤人的事时有发生，日常生活中注意防雷非常重要。
防雷如同防洪，其原理是为雷电提供一条低电阻的通道，或避免将自己连入闪电的通路中。
四、注意防雷
（2）雷电预防
①雷雨时，人在开阔地行走，不要举着雨伞或肩扛长的金属物，最好找一个低洼处，双脚并拢蹲下，尽可能降低高度。
②在山区遇到雷雨时，最好进入山洞避雨，但不要触及洞壁，同时双脚并拢，避免接触电压和跨步电压之害。在山区旅游时，遇雷雨躲入旅游车厢内最安全，但进入车厢时不要接触金属部分。
四、注意防雷
③防止雷击的其它一些安全措施
不要靠近金属栏杆；各种电器应暂停使用；雷雨天不要使用手机；不要在高大的树下躲雨。
四、注意防雷
【项目分析】
1.家中的各种用电器正常工作时，______（填“相互”或“互不”）
影响，但某一个短路时，会使得电流过大而空气开关跳闸，为
了检修方便，照明和插座等，需要有各自独立的电流路径。
互不
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2.当用电器越多，干路中的电流越____（填“大”或“小”），
导线电阻一定时，相同时间产生的热量越____
（填“多”或“少”），因而为了安全，增加用电器时，需要更
换更____（填“粗”或“细”）导线。
大
多
粗
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【项目实施】
任务1 调查家庭用电需求
3.阅读各个用电器的铭牌或说明书，记录并整理目前家中主
要用电器的使用情况。
家用电器 功率/ 数量
房间大灯 0.1 4盏
筒灯 0.02 25盏
家用电器 功率/ 数量
电饭煲 0.8 1台
微波炉 0.6 1台
电烤箱 1 1台
电冰箱 0.2 1台
彩电 0.1 1台
洗衣机 0.15 1台
续表
家用电器 功率/ 数量
电风扇 0.1 1台
柜式空调 3 1台
空调 1.5 3台
电热水器 3 1台
续表
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任务2 合理规划配电分支回路
4.仔细观察家中室内配电箱（如图所示），目前家中有___条
分支回路。
5
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5.根据任务1家中用电器的数量及电功率，设计若干支路，如
插座分支回路、照明分支回路和大功率用电器分支回路等，
并补充表中数据。
分支回路 用电器及数量 总功率/
照明分支 房间大灯4盏，筒灯25盏 0.9
插座分支回路1 电饭煲1台、微波炉1台、电 烤箱1台、彩电1台 ①____
2.5
分支回路 用电器及数量 总功率/
插座分支回路2 洗衣机1台、电冰箱1台 0.35
插座分支回路3 电风扇1台、电热水器1台 ②____
空调分支回路1 柜式空调 3
空调分支回路2 空调 4.5
3.1
续表
返回
【展示交流】
6. “安全用电无小事，时时刻刻要牢记”。小组同学完成了作品展
示，并进行了用电安全宣传。下列说法正确的是( )
B
A. 用湿手将吹风机插头插在插座上
B. 更换灯泡时断开电源总开关
C. 保险丝熔断后用铜丝临时代替
D. 用手去拉触电的同伴
E. 几个大功率用电器接在同一插座上
F. 电水壶的电源线绝缘皮破损后仍继续使用
G. 在高压线附近可以放风筝
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五、课堂总结（1）
安全用
电原则
电压越高
越危险
①电对人体的伤害程度：
与通过人体的电流和持续时间有关.
②常见电压：家庭电路220V；动力电路380V；
人体的安全电压不高于36V.
①低压触电：单线触电；双线触电.
②高压触电：高压电弧触电；跨步电压触电.
切断电源；用绝缘体将触电者与电源分开.
①不接触低压带电体，不靠近高压带电体；
②更换灯泡、搬动电器前应断开电源开关；
③不弄湿用电器，不损坏绝缘层；
④保险装置、插座、导线、家用电器等
达到使用寿命应及时更换.
避雷针和雷电灾害及预防.
触电事故
安全用电
注意防雷
事故处理
谢谢观看！

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