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/ 让教学更有效 精品教案 | 物理学科
19.3跨学科实践：为家庭电路做设计
1.物理观念：能结合用电需求和家庭电路基本组成及连接规则，设计家庭电路。
2.科学思维：在设计家庭电路的过程中，能整合物理、数学、工程等知识，分析日常生活中的用电安全问题并提出解决方案。
3.科学探究：经历收集信息、方案订定与评估、合作交流等过程，培养科学探究能力。
4.科学态度与责任：通过实践活动，提高安全用电意识，总结交流生活中的安全用电原则，践行安全与健康生活。
1.教学重点：结合家庭用电需求，合理设计家庭电路方案。
2.教学难点：家庭电路设计方案的可行性评估。
如图所示，家里的配电箱里面的空气开关下面有着不同的标注：总开、照明、挂空、普通插座、卫插座、柜机插座、厨房插座、弱电等等。
［提问］电工师傅为何要给空调设计“单独回路”？假如你是电工，要为房子设计家庭电路，你需要考虑哪些因素？
　任务一　调查家庭用电需求
教师活动 学生活动
［过渡］设计家庭电路前，需先明确家庭需要什么用电功能，有哪些用电器，这是设计的基础。我们先通过调查梳理用电需求，为后续设计提供依据。 ［提问］家庭电路设计需考虑哪些核心需求？以“厨房”为例，常见的用电器有哪些？它们的功率大致范围是多少？ ［提问］展示调查表，请大家调查并记录目前家中主要用电器的使用情况。 ［展示］某位同学家的用电器功率统计情况。 ［提问］请大家计算一下家庭总功率及总电流（U=220V），若入户线允许最大电流20A，总电流是否符合要求？ ［追问］若总电流超过入户线允许的最大电流，需通过什么方式调整？ ［相互讨论并回答］核心需求包括房间功能、用电器功率、使用频率；厨房用电器有电饭煲、电烤箱、冰箱、微波炉等，功率从100W（冰箱）到2000W（电烤箱）不等。 分小组交流讨论，整理和记录调查结果。 ［回答］总功率P总=1500W×3＋100W＋800W＋1500W＋100W＋20W×10＋400W=7600W； 总电流I==≈34.5A＞20A，不符合要求。 ［交流回答］可调整为空调、电烤箱等大功率用电器错峰使用；升级入户线至允许35A电流；将厨房、客厅、卧室分为3个独立回路，分担负荷。
　任务二　学习家庭电路回路划分与设计图绘制
教师活动 学生活动
［过渡提问］观察如图所示的配电箱，看看目前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？ ［提问］常见的家庭回路划分方式有哪些？ ［提问］根据前面统计的用电器使用情况，请大家分小组讨论，设计回路划分方案，说明每个回路的核心用电器与空气开关规格，并绘制设计图。 ［提醒］设计图需包含房间布局（如卧室、客厅的位置与尺寸）、元件符号、线路走向（标注相线、中性线、保护线）、回路标注（如“L1：照明回路”）；可用颜色区分线种（红：相线，蓝：中性线，黄绿：保护线），线型区分回路（实线：插座，虚线：照明）。 ［提问］通常情况下，导线的横截面积越大，长时间通电时所允许的最大安全电流也会越大。根据你所设计的各条分支回路的用电情况，总功率大的分支回路要选粗一些的导线，还是细一些的？家庭电路中的供电导线是不是横截面积越大越好？你认为在选择导线时，除了安全因素，还要考虑哪些因素？ ［追问］电能表和空气开关的额定电流要如何选择？ ［观察讨论并回答］①照明回路（全屋灯泡，10A空气开关）；②客厅插座回路（电视、小电器，16A）；③卧室插座回路（手机充电、小电器，16A）；④厨房插座回路（电烤箱、电饭煲，20A）；⑤卫生间插座（热水器、浴霸，20A）；⑥客厅空调回路（16A）；⑦卧室空调回路（16A）。 ［相互讨论回答］可按空间或功能划分。 ［交流讨论］ ［回答］粗一些的。不是越粗越好，还要考虑价格因素。 ［回答］电能表需关注“额定最大电流”；总电流若为35A，需选择额定最大电流≥40A的电能表［如10（40）A］。 空气开关的额定电流需略大于回路最大工作电流，避免正常工作时跳闸，同时在电流异常增大时能及时切断电路；比如厨房回路的总电流是14A，可以选择16A空气开关，既满足正常用电，又能在电流超过16A时保护电路。
　任务三　展示交流
教师活动 学生活动
［过渡］完成初步设计方案后，各小组之间进行展示与交流，可以从可行性和安全性上对设计方案进行评估。 （1）从安全角度看，家庭电路设计方案中，哪些细节可能存在安全隐患？如回路中所选的导线规格、空气开关规格是否符合要求。 （2）从可行性角度，可结合一些生活习惯进行考虑，如洗衣机摆放在阳台或是卫生间、冰箱放在客厅或是在厨房，哪一种更方便？ ［小结］虽然家庭电路中都安装了各种保险装置，但是它们也可能会出现故障。因此，最重要的是，我们在思想上要有安全用电意识，在行动上要遵守安全用电原则。只有这样，我们才能享受电所带来的便利。 ［交流讨论］分小组选代表来谈一谈自己对家庭电路的认识以及对安全用电的体会。可以结合家中用电器的调查和使用情况，尝试分析家庭用电安全隐患。
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“为家庭电路做设计”的流程与知识点。 ［总结］本节课通过将物理学中的电学知识与实际应用相结合，深入理解家庭电路原理和安全用电知识。通过调查、观察、设计等环节，学会了如何信息收集、分析和解决问题，同时我们要重视家庭电路安全问题，增强安全意识和责任感。 ［小组合作］总结本节课知识，绘制思维导图。
第3节　跨学科实践：为家庭电路做设计
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

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