资源简介

　第3节　跨学科实践：为家庭电路做设计
物理观念：
1．了解家庭电路的基本构成及各部分的作用。
2．掌握家庭电路中常见电器的用电原理，初步了解用电安全。
3．学会正确使用和保养家庭电路设备。
科学思维：
1．运用分析与综合思维，拆解家庭电路各区域的用电需求，分析不同区域用电器的功率、使用频率及工作特性，再综合整体家庭用电情况，规划电路的分支回路设计。
2．通过比较与分类，对家用电器按功率、功能进行分类，比较不同类型电器对电路负荷、插座规格的要求，为电路中开关、插座的选型和布局提供依据。
科学探究：
1．结合家庭空间布局和用电需求，从物理角度提出与电路设计相关的问题；针对提出的问题，设计对应的探究方案。
2．完成设计方案，进行展示与交流，互检方案的可行性与安全性，应用已有的经验和知识对用电安全提出自己的看法。
科学态度与责任：
1．通过为家庭电路做设计，了解家庭电路的设计思路和程序，培养创新思维能力。
2．通过家庭电路的设计，培养发现问题、提出问题、分析问题、解决问题的科学探究能力。
重点：
1．引导学生做出家庭电路的设计。
2．知道家庭电路的组成，了解用电器的铭牌及耗能计算。
难点：
1．了解家庭电路复杂的连接。
2．知道家庭电器的安全使用和保养。
3．家庭电路的分支回路的设计。
一、新课导入
家庭电路是我们既熟悉也陌生的，生活中对家庭电路的主要设备及其作用还是知道的，但对于电路的组成及连接方式还是比较陌生的。假如你家正在准备装修改造，请你根据家里的用电需求及其前面所学的知识，为你的家庭电路提出一个简单的设计方案。为了使家庭电路更加安全、合理，设计时需要考虑哪些因素？合理规划并设计室内的配电分支回路需要注意哪些安全措施？最后还需要考虑家庭电路中使用到的断路器、导线等配电器材选型与器材相互匹配。本节课我们就一起完成这个方案设计。
二、教学步骤
　调查家庭用电需求
【思考】了解家中用电器的铭牌参数，了解用电需求。以某款变频分体挂壁式空调器为例，如图所示。
【提示】图中为变频分体挂壁式空调器的相关信息，其铭牌参数如表所示：
机身质量 10 kg 循环风量 660 m3/h
额定制冷量 3 500 W 额定制热量 4 500 W
制冷额定电流 4.9 A(0.5～7.6 A) 制热额定电流 6.7 A(0.5～8.1 A)
制冷额定功率 1 060 W(90～1 650 W) 制热额定功率 1 450 W(100～1 755 W)
最大输入电流 14.0 A 最大输入功率 3 000 W
　　【思考】了解家中用电器的使用情况。
【提示】做一个家中用电器使用情况的调查表，如表所示。
表1　用电器调查细目表
家用电器 功率/kW 最大电流 数量
电热水器
电冰箱
洗衣机
空调1
空调2
电灯1
电灯2
……
　合理规划配电分支回路
【阅读课本】P142“项目实施　2.合理规划配电分支回路”和P143“展示交流”。
【思考】在了解配电箱时，需要注意哪些安全问题？
【提示】观察配电箱时，一定要有家长陪同，切莫私自完成。切勿用手随意触摸。
【思考】总功率较大的分支回路要选粗一些的导线，还是细一些的导线？
【提示】要选粗一些的导线。因为导线的横截面积越大，电阻就越小，长时间通电时所允许的最大安全电流也会越大。
【思考】选择导线时，除了安全因素，还要考虑哪些因素？
【提示】选择导线时，分支回路的总功率不是太大，电流允许的情况下，还要考虑导线材质的价格。
【思考】观察室内配电箱，了解并记录家中有几条分支回路，每条分支回路开关的额定电流是多少？
【提示】家庭电路可设计若干插座分支回路、照明分支回路和大功率用电器分支回路(空调、热水器)等，如图。
　
【思考】根据家中用电器使用情况调查表，如何进行分支回路设计？
【提示】如表所示。
表2　分支回路设计表
分支回路 用电器及数量 总功率 最大总电流
照明分支回路 节能灯10盏
热水器分支回路 热水器1台
空调分支回路 空调3台
插座分支回路1 洗衣机1台、电冰箱1台……
插座分支回路2 微波炉1台、电饭锅1台……
　　【展示交流】
完成设计方案后，与同学进行展示与交流，互相检查方案的可行性与安全性，让老师对设计方案进行评估。反思自己方案可优化和可改进之处。
与大家的交流中，根据家中用电器的调查与使用情况，分析家庭用电安全问题，总结一些生活中的安全用电原则：
(1)尽量不同时使用多个大功率用电器；
(2)不接触低压带电体，不靠近高压带电体；
(3)更换灯泡、搬动用电器前应断开电源开关；
(4)不弄湿用电器，不损坏绝缘层；
(5)插座、导线、家用电器等达到使用寿命时应及时更换。
第3节跨学科实践：为家庭电路做设计
1. 家庭电路的组成。
2. 家庭电路中各用电器和插座是并联的，总开关是控制整个电路的。
3. 家中用电器的铭牌参数和使用情况。
4. 生活中的安全用电原则。
5. 家庭电路设计方案
(1)家中用电器使用情况调查表；
(2)配电分支回路规划设计；
(3)分支回路设计表；
(4)展示交流。
跨学科实践活动能够将物理和生活等密切联系在一起，利用这些活动有助于对学生进行素质教育。
通过本次跨学科实践活动，能直观了解家庭电路的组成及连接方法。分支回路的设计，有助于提高学生的认知能力，激发学生的求知欲望，有助于学生进一步理解安全用电的重要性。

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