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/ 让教学更有效 精品教案 | 物理学科
19.1　安全用电
1.物理观念：知道家庭电路中电功率过大、短路的成因及危害；了解常见的触电事故及触电的急救措施。
2.科学思维：通过运用电学知识分析家庭电路中常见用电安全问题发生的原因，发展推理能力。
3.科学探究：能根据实验现象分析导致电路中电流过大的原因，发展获取证据的能力。
4.科学态度与责任：通过安全用电知识的学习，培养关注用电安全、守护自身与他人安全的意识。
1.教学重点：分析家庭电路中电流过大的原因。
2.教学难点：了解常见的触电事故。
暑假里的一天，家里举办了一次大家庭聚会。因为天气炎热，所以小雨打开了家里所有的空调降温。正当大家一边享受着多台空调带来的阵阵凉意，一边开启烤箱、电磁炉、电炒锅和电饭锅制作聚会的美食时，墙上的配电箱传来了“咔嚓”一声，家里停电了!在供电局工作的大伯告诉大家，同时使用的用电器太多了，电路跳闸了!
［提问］“同时使用的用电器太多导致跳闸”，这涉及什么物理原理？
　任务一　电功率过大
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［过渡］我们前面学习过电压的概念，家庭电路也有电压，展示教材P128图。 ［讲解］我国家庭电路的电压是220V，如图所示，在进户的两条输电线中，一条叫作相线（用L表示），俗称火线；另一条叫作中性线（用N表示），俗称零线。 ［提问］在家庭电路中，用电器是采用什么方式连接在电路中的？ ［提问］家庭电路的电压是220V（恒定），根据电功率公式P=UI，变形可得I=。当家中同时使用多个用电器时，总功率P会如何变化？总电流I又会随之发生什么变化？ ［追问］若你们家电能表的额定电流为10A（允许通过的最大电流），根据P=UI，该电路允许的最大总功率是多少？若同时开启功率为1500W的电暖气和1000W的电烤箱，总功率是否超过额定值？总电流会达到多少？ ［追问］总功率过大导致电流过大时，根据焦耳定律Q=I2Rt，导线会发热，长期过热会引发什么后果？ ［提问］为什么连接电源与插线板的电线要比其他的电线要粗一些？由此你可得出什么样的猜测？ ［小结］现代家庭用电器越来越多了，如果家里添置了新的大功率用电器，例如电热水器、空调，就可以用上面的公式估计一下通过它们的电流。由于各个用电器是并联的，家里用电线路上的总电流会随着用电器数量的增加而变大。因此，一定注意不要让总电流超过家里供电线路允许的安全值。即使每个用电器的电功率不算很大，但如果很多用电器同时使用，它们的总功率也会相当可观，电路中的总电流也可能超过安全值，导致线路故障，甚至发生火灾。 ［回答］并联。 ［思考讨论并回答］同时使用多个用电器，总功率P=P1＋P2＋…＋Pn，会很大；根据I=，电压U不变，P增大则总电流I增大。 ［回答］最大总功率P=UI=220V×10A=2200W；同时开启1500W的电暖气和1000W的电烤箱，总功率为1500W＋1000W=2500W＞2200W，总电流I==≈11.4A＞10A，超过电能表的额定电流。 ［交流并回答］导线过热会导致绝缘层熔化，温度过高甚至会引燃周围可燃物。 ［回答］因为插线板中的电流是总电流，其他用电器在支路中，总电流要大。可得出：电线越粗，允许通过的电流越大。
　任务二　短路
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［过渡］除了总功率过大，“短路”是家庭电路中另一个引发电流骤增的危险情况，其危害更直接、更剧烈，我们来分析短路的成因与防护。 ［提问］什么是“短路”？家庭电路中，哪些情况会导致短路？ ［追问］短路时，相线与中性线直接连通，电路中的电阻R会变得非常小（接近0）。根据欧姆定律I=，家庭电路电压U=220V恒定，电阻极小会导致电流I发生什么变化？这种电流会带来什么危害？ ［展示］播放视频，演示短路对家庭电路的影响。 ［小结］短路时电路中的电流非常大，远远超过导线与设备所允许的电流限度，会产生大量的热，从而可能引起导线和设备损坏或炸裂，很容易造成火灾。所以，在我们日常生活用电时，要注意这些引起短路的安全隐患，要做到安全用电。 ［回答］短路是指电流不经过用电器而直接构成回路，在家庭电路中是相线和中性线直接连通，导致电流不经过用电器；家庭电路中，电线老化、插座进水、误接电线等会导致短路。 ［相互讨论并回答］电阻R≈0时，根据I=，电流I会非常大；强大的电流会瞬间产生大量热量（Q=I2Rt），烧毁导线、电器，引发火灾。
　任务三　触电事故
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［过渡］我们都知道人体本身也是导体，所以当人体成为电路的一部分时也会有电流通过，当通过的电流超过安全的范围，就会发生触电事故，带来危险。 ［提问］同学们在生活中或电视里哪些地方见过这种标志？ ［提问］为什么电压越高越危险呢？同学们能不能根据你学过的电学知识分析一下呢？ ［讲解］研究表明，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。很低的电压不会对人体造成伤害。例如，我们可以用手直接接触1.5V干电池的两极。加在人体两端的电压越高，通过人体的电流就越大，到一定程度就会有危险。展示根据触电事故统计资料得来的电流对人体的作用特征。 ［提问］观察图示的两种触电情形，你能分析出他们触电的原因吗？ ［追问］结合上面两种情况，家庭电路中，人体触电的本质是什么？ ［小结］以上是家庭电路中常见的触电类型：双线触电和单线触电。 双线触电：人体同时接触相线和中性线。 单线触电：人体接触相线且与大地连通。 ［追问］如何救助触电的人？ ［过渡］除了家庭电路，户外的高压电、雷电等也存在触电风险，且危害更大，我们需要掌握对应的防触电常识。阅读教材P131“科学世界”。 ［提问］高压电路，如高压输电线、变压器，电压通常在1000V以上，与家庭电路220V相比，高压电的触电风险有何不同？常见的高压触电类型有哪两种？ ［追问］什么是高压电弧触电？为什么高压电会产生电弧，击穿空气引发触电？跨步电压触电是如何发生的？ ［追问］除了高压电，雷电也是户外常见的触电风险，防雷击的核心措施有哪些？这些措施如何避免雷击触电？ ［小结］避雷针将雷云放电的通路由原来可能向被保护物体发展的方向，吸引到避雷针本身，由它及与它相连的引下线和接地装置将雷电流释放到大地中去，使被保护物体免受直接雷击。所以避雷针实际上是引雷针，它把雷电引来入地，从而保护其他物体。 ［回答］高压线铁塔上、配电房、变压器上等。 ［回答］根据欧姆定律，导体中的电流跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比，电压越高时，电流会越大，这样就会有危险。 ［相互讨论并回答］图甲触电时，人体同时接触相线和中性线，相线与中性线有电压差，电流直接经人体从相线流向中性线，形成闭合回路；图乙触电时，人体接触相线且与大地连通，大地是导体，电流从相线经人体导入大地，形成通路。 ［回答］家庭电路触电事故，都是人体直接或间接与相线连通造成的。 ［阅读教材并回答］立即切断电源并进行急救，千万不要用手去拉触电的人，如果找不到电路开关切断电源，则可用干燥的木棒、树枝将电线从触电者身体上挑开。 ［回答］高压电风险更强，无需直接接触，靠近就可能触电；常见类型是高压电弧触电和跨步电压触电。 ［相互讨论并回答］高压电弧触电是高压电产生电弧，击穿空气，电流经电弧进入人体；跨步电压触电是高压电落地，地面以落地点为中心形成电压差，人跨步时两脚间有电压，电流通过人体。 ［回答］空旷处站立易成为雷击目标；树木易被雷击，电流会经树木传导；关闭家电电源可避免雷电通过电线传入室内击坏电器。
　任务四　安全用电原则
教师活动 学生活动
［过渡］经过前面的学习，我们已经知道了电压越高越危险，家庭电路中的电压值远远超过了安全值，为了确保用电安全，日常生活中我们要做到安全用电。请同学列举一下你认为属于安全用电的举措。 ［小结］ （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、搬动电器前应断开电源开关。 （4）不弄湿用电器，不损坏绝缘层。 （5）保险装置、插座、导线、家用电器等达到使用寿命应及时更换。 ［回答］ （1）水是导体，如果用湿手插（拔）插头、按开关等，极易使水流入插座和开关内，使人体触电，造成危险。因此，千万不要用湿手触摸用电器。 （2）不能损坏导线中的绝缘层，否则会造成电路短路引发火灾。 （3）平时在更换灯泡、检修电路、搬动电器前应断开电源，否则会因接触相线而发生触电事故。
教师活动 学生活动
［任务］请以小组为单位，用思维导图总结本节课核心知识。 ［总结］通过对安全用电知识的学习，我们知道了结合公式解释电路电功率过大及短路的危害，知道电压越高越危险，知道了触电的类型，触电后应马上使人脱离电源，然后进行现场急救。 ［小组合作］总结本节课知识，绘制思维导图。
第1节　安全用电
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

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