资源简介

第1节　安全用电
◇核心素养目标◇
1.知道造成家庭电路中电流过大的原因是家用电器的总功率过大或短路。
2.知道电功率越大，电路中电流就越大。
3.知道触电的原因和触电的几种形式。
4.了解避雷针。
5.有初步的安全用电的常识和节约用电的意识。联系生活实际，培养学生利用物理知识解决问题的能力，进一步激发学生学习物理的兴趣。
◇教学重难点◇
1.教学重点：家庭电路中电流过大的原因。
2.教学难点：家庭电路中电功率的计算。
◇教学过程◇
一、新课导入
据公安部统计，全国发生的火灾事故中，由电器引起的火灾最多。现代社会中家家户户都要用电，各行各业也要用电，如何才能安全用电，尽早并及时排除用电事故隐患呢？
二、教学步骤
探究点1　电功率过大
［阅读课本］P128“电功率过大”
［思考］家庭电路的两根电线各叫什么？
［提示］进户的两条输电线中一条是相线，相线与地面间的电压是220 V；另一条是中性线，中性线在入户之前已经和大地相连接，因此与地面间的电压是0 V。
［思考］当用电器增多或接入大功率用电器时，干路电流如何变化？
［提示］由P=UI可得I=，家庭电路的电压是一定的，用电功率越大，电路中的电流就越大。
［思考］当电路中用电器的总功率过大时，对家庭电路会有什么影响呢？
［提示］当电路中总功率增大时，电路中的电流也增大。根据焦耳定律Q=I2Rt，导线电阻不变，电流增大，电流在导线上放出的热量会很多，使导线的温度迅速升高，极易引起火灾。
［思考］如果某个家庭新购置了一台2.2 kW的空调，你认为给空调提供电源的插座有什么要求呢？你能通过计算说明吗？
［提示］根据P=UI可得I==10 A，也就是说给空调提供电源的插座允许通过的最大电流不能低于10 A。
［归纳提升］用电器的总功率过大是家庭电路中电流过大的原因之一。使用或添置家用电器时，应先计算一下，防止电流过大超过家庭供电线路、插座和电能表允许的最大值。
探究点2　短路
［阅读课本］P129“短路”
［思考］家庭电路中发生短路时，通过导线的电流很大，这是为什么呢？
［提示］短路时电阻很小，根据欧姆定律I=，电压为220 V，如果电阻为1 Ω，通过导线的电流就是220 A。
［思考］为什么说短路很容易引起火灾？
［提示］根据焦耳定律Q=I2Rt，当电流很大时，短时间内产生大量的热量，使导线的温度急剧升高，很容易引起火灾。
［思考］如果因电线短路而失火，可以立即用水去灭火吗？
［提示］水可以导电，电路短路失火用水灭火会加重灾情，应迅速切断电源，用灭火器扑灭火焰。
［思考］你知道生活中哪些情况会发生短路现象呢？
［提示］在电路安装中，不小心导致相线与中性线直接相接通；用电器内部相线与中性线相碰，如灯座、插座、插头等；导线连接处绝缘皮老化导致相线与中性线相碰等。
［思考］短路时通过用电器的电流也很大吗？
［提示］短路是指相线与中性线之间直接相通，没有电流从用电器流过。
［思考］开关内两接线相碰，会造成短路吗？
［提示］开关内两线头相碰是相当于闭合开关，把电路接通，与之相连的用电器工作，不会造成短路。
探究点3　触电事故
［阅读课本］P129“触电事故”
［思考］生活中常见到“当心触电”这样的警示牌，那么怎样才叫触电呢？
［提示］人或动物接触或接近带电体，有电流通过，引起伤害。
［思考］用手直接接触一节干电池两端，会发生触电吗？
［提示］通常情况下人体的电阻约为104~105 Ω；在皮肤潮湿时，人体的电阻可降低到约103 Ω。根据欧姆定律，通过人体的电流很小，所以不会引起伤害。
拓展人对100~200 μA的电流无反应；电流达到1 mA左右会引起麻的感觉；不超过10 mA时，人尚可摆脱电流；超过30 mA时，就会感到剧痛、神经麻痹、呼吸困难，有生命危险；当达到50 mA时，很短时间就会使人心跳停止。
［归纳提升］触电事故是指有一定强度的电流流过人体，引起伤害性的事故。
［思考］通过人体的电流对人体的伤害程度与哪些因素有关？
［提示］电流对人体造成的危害程度与通过人体电流的大小及持续时间有关。
［思考］为什么说“电压越高越危险”？
［提示］人体电阻不变时，电压越高，流过人体的电流越大，伤害越大。
［思考］你知道人体的安全电压值是多少吗？
［提示］根据人体的电阻和人体可以承受的最大电流，一般认为不超过36 V的电压是安全电压。
［思考］人体接触低于36 V的电压的带电体一定安全吗？
［提示］人体是导体，不同的人，在不同情况下的电阻也不同，身体干燥时电阻较大，潮湿时电阻较小，所以人体接触低于36 V的电压的带电体不一定安全。
［归纳提升］通过人体的电流大小决定于外加电压和人体的电阻；安全电压：只有不高于36 V的电压才是安全的；触电事故是由一定的电流通过人体造成的；通过人体的电流越大，通电的时间越长，越危险。
［思考］如教材图19.1 5甲所示，人站在凳子上，两只手分别接触相线与中性线。电流是怎样流过人体的呢？
［提示］电流由相线进入人体再到中性线，从而形成回路，造成触电事故。
［思考］如教材图19.1 5乙所示，人站在地上，手接触相线。电流是怎样流过人体的呢？
［提示］站在地上的人触到相线，电流由相线进入人体再到大地，造成触电事故。
［归纳提升］安全用电：不接触低压带电体。
［思考］不接触导线还会造成触电事故吗？人靠近高压输电线路会发生什么呢？
［提示］高压输电线路的电压高达几万伏甚至几十万伏，即使不接触也会有触电危险，容易产生高压电弧触电。
［思考］高压输电线断落在路旁，路过的人会触电吗？
［提示］当人经过掉落的高压输电线旁时也会触电，在两脚间会形成较高的跨步电压，电流从一条腿流入，另一条腿流出，同样会发生触电事故。
［思考］为什么小鸟双脚站在高压线上而不触电？
［提示］小鸟双脚站在同一根高压线上，两脚之间的距离很小，两脚之间电压很低，通过小鸟的电流也很小，所以小鸟不会触电。
［归纳提升］安全用电：不靠近高压带电体。
［思考］如果在生活中遇到触电事故，我们该如何处理呢？
［提示］在发生触电事故时，千万不要用手去拉触电的人，而是要立即切断电源或用绝缘体挑开电线，必要时对触电者进行急救，尽快通知医务人员抢救。
［思考］结合你的生活常识，说说生活中该如何避免雷电对人造成伤害？
［提示］雷雨天不在树下躲雨；不在空旷地打伞；打雷时不使用手机或用耳机接听电话、听歌等。
［思考］高大的建筑物一般都会采用什么措施去防雷？又是如何防雷的呢？
［提示］高大建筑一般都会安装避雷针、避雷网等，防止雷电带来的破坏。避雷针保护建筑物的方式并不是避免房屋遭受雷击，而是引雷上身，然后通过其引下线和接地装置，将雷电引入地下，从而起到保护建筑物的作用。
三、板书设计
第1节　安全用电
1.电功率过大
（1）家用电器总功率
（2）电路中的总电流
2.短路
（1）造成短路的原因
（2）短路的危害
3.触电事故
◇教学反思◇
由于学生对电流过大造成的危害没有感性的认识，为了解决这个问题，可通过播放由于用电不当造成的火灾视频。让学生观看，并知道当电流过大会损坏电路，甚至引发火灾，既能够很好地引入新课，也能让学生认识到安全用电的重要性，更好地激发了学生思考、了解初步的安全用电的常识，学生利用所学知识解决实际问题，提高学生灵活运用知识的能力，学以致用，体会到物理学习的乐趣。第2节　家庭电路的基本组成
◇教学目标◇
1.了解家庭电路的组成和连接方式。
2.了解家庭电路各组成部分的作用。
3.了解相线和中性线，测电笔的构造及作用。
4.了解三脚插头与漏电保护器和安全用电的关系。
5.在观察家庭实际电路的过程中，归纳概括出家庭电路的主要特征。
6.激发学生对家庭电路的主要组成的兴趣，培养安全用电的意识。
◇教学重难点◇
1.教学重点：家庭电路中各主要设备、装置的功能和作用以及正确的使用方法；会利用测电笔判定相线与中性线。
2.教学难点：家庭电路及各部分的作用；了解插座、插头和漏电保护器的结构原理；漏电保护器的作用。
◇教学过程◇
一、新课导入
家庭电路是我们最常见的一种电路，关系着每一个家庭的日常生活。可你知道家庭电路中各种用电器是怎么连接的吗？随着社会的发展，家用电器逐渐增多，给我们带来了极大的方便，可当家庭电路出现故障时，你能准确地判断并排除故障吗？
二、教学步骤
探究点1　电流过大的防护
［阅读课本］P134“电流过大的防护”
［思考］电路中为什么要安装保险丝呢？
［提示］当电流过大时，保险丝的温度升高，能及时熔断，从而切断电路。如果没有保险丝，导线的温度会一直升高，烧坏绝缘皮，引起火灾。
［思考］你知道保险丝与用电器是怎样连接的吗？
［提示］保险丝通常安装在电能表之后的进户线上，并应串联在电路中。
［思考］你知道制作保险丝的材料有什么特点吗？
［提示］根据焦耳定律Q=I2Rt，保险丝的电阻需比导线的电阻大，相同时间产生更多的热量，且保险丝需先于导线熔断，才有保护作用。因此，保险丝的材料一般使用的是铅锑合金，其特点是电阻比较大、熔点比较低。
［思考］如何选择合适的保险丝？
［提示］根据电路中导线能承载的最大电流来选择保险丝，保险丝越粗，其额定电流越大，过粗的保险丝对电路起不到保护作用。
［思考］为什么不能用铜丝、铁丝代替保险丝呢？
［提示］铜丝、铁丝的熔点高、电阻小，当电路中的电流超过最大电流时，它们不会熔断，从而无法起到保护电路的作用。
［思考］什么是空气开关？
［提示］在很多居民楼的供电线路中，目前常采用低压断路器对电流过大的电路进行保护。教材图19.2 3所示的是一种常见的低压断路器，又称空气开关。当电路中的电流过大时，空气开关自动断开，切断电路，也就是我们常说的“跳闸”。在找出电流过大的原因并把问题解决之后，重新接通空气开关就可以了。
探究点2　相线和中性线的辨别
［阅读课本］P135“相线和中性线的辨别”
［思考］观察P135“图19.2 4”说说测电笔是由什么构成的？
［提示］测电笔是由笔尖、电阻器、氖管、弹簧、笔尾金属体等构成的。
［思考］你能说出测电笔中的电流流向吗？
［提示］当笔尖金属体与相线相连时，电流经笔尖、电阻器、氖管、弹簧，经过人体到大地，相当于构成闭合电路。
［思考］你是根据什么现象判别相线和中性线的？
［提示］如果笔尖金属体接触的是相线，有电流通过氖管时氖管就发光；如果笔尖金属体接触的是中性线，由于中性线与大地间的电压为零，没有电流流过氖管，所以氖管不发光。
［思考］测电笔的使用有哪些注意事项呢？
［提示］笔尖金属体与导线接触，手不能触碰笔尖金属体；笔尾金属体需与人体接触，手指得按住笔尾金属体。
［思考］测电笔中的电阻可以用普通电阻替代吗？
［提示］测电笔中的电阻阻值很大，约一百万欧姆，从而保证流过氖管和人体的电流很小，对人体有着保护作用，不可以用普通电阻替代。
［思考］控制用电器的开关接在什么位置？为什么要这样连？
［提示］用测电笔辨别出相线后，开关接入电路的方式有两种：一种是相线先连接开关，再连接电灯后与中性线相接；另一种是相线先连接电灯，再连接开关后与中性线相接。在维修、安装电灯时，手有可能会碰到灯座的金属部分或接线处，因此从安全角度考虑，控制电灯的开关要连接在相线和电灯之间。这样断开开关后，电灯接线处与相线断开，从而避免触电事故。
探究点3　保护线和漏电保护器的作用
［阅读课本］P137“保护线和漏电保护器的作用”
［思考］三孔插座中多出的上面的孔是接哪儿的呢？你家里有哪些用电器是接三孔插座的？
［提示］在三孔插座中，除两个孔分别接相线和中性线外，还有一个孔是跟大地连接的，也就是接在保护线（用PE表示，俗称地线）上。家中利用三孔插座的用电器有电饭锅、洗衣机、电水壶、电冰箱等。
［思考］三孔插座和插头有什么作用呢？
［提示］如教材图19.2 7所示，用电器上三脚插头的“①”脚是与用电器的金属外壳接通的。这样，当把三脚插头插在三孔插座里，在把用电器连入电路的同时，也把金属外壳与大地连接起来。万一用电器内部相线绝缘皮破损或失去绝缘性能，使金属外壳与相线接通而带电，电流也会从保护线流走，即使人体接触外壳，一般情况下也不会造成伤害。
［思考］你知道漏电保护器在电路中的作用吗？
［提示］虽然家用电器外壳接地对人有一定的保护作用，但是发生故障时并不能保证电路被及时断开，潜在的危险依然存在。一些家庭电路中还会在此基础上安装漏电保护器，它也是一种断路器。在出现以上漏电情况时，它会迅速切断电路。如果站在地上的人不小心接触了相线，电流经过人体流入大地，漏电保护器也会迅速切断电路，对人身起到保护作用。
［归纳提升］空气开关是当电路中电流过大时自动断开，保护电路，它可以接在干路中，也可以接在安装大功率用电器的支路中；漏电保护器是当有电流流向大地时，及时切断电路，保障用电安全，它可以接在干路中，也可以接在插座中，如果接插座的用电器漏电，可以切断插座中的供电，对其他用电器不影响。
探究点4　家庭电路的基本组成
［阅读课本］P137“家庭电路的基本组成”
［思考］一个完整的电路是由哪几个部分组成的呢？
［提示］电路的基本组成有电源、导线、开关和用电器。
［思考］你知道家庭电路中的电能从哪来的吗？
［提示］家用电器所用的电能是从发电厂通过输电线输送来的，有两根线进入家中，这两根线间的电压是220 V。
［思考］观察教材图19.2 9，家庭电路是由哪些部分组成的呢？
［提示］家庭电路是由进户线、电能表、总开关（含保险装置）、用电器、导线等部分组成的。
［思考］你能说说家庭电路各组成部分的作用吗？
［归纳提升］进户线：提供电能；电能表：测量家庭电路消耗的电能；总开关：控制整个电路；保险装置：当电路中电流过大时，切断电路，保障安全；插座：接入各用电器。
［思考］家庭电路中各用电器间是如何连接的？
［提示］断开家中的任意一个用电器，不影响其他用电器的正常工作，说明各用电器间是并联的。
［思考］根据你的生活经验，能否判断开关与所控制的用电器是怎样连接的？
［提示］断开开关，所控制的用电器停止工作；闭合开关，所控制的用电器正常工作，所以两者间是串联的。
三、板书设计
第2节　家庭电路的基本组成
1.电流过大的防护
（1）保险丝
（2）空气开关
2.相线和中性线
（1）相线、中性线
（2）测电笔的构造
（3）测电笔的使用
3.保护线和漏电保护器
（1）三线插头的结构
（2）漏电保护器的作用
4.家庭电路的基本组成
（1）进户线
（2）电能表
（3）总开关（含保险装置）
（4）插座
（5）用电器
（6）导线
◇教学反思◇
本节内容与生活联系紧密，教学时结合实物图让学生通过观察，充分调动学生的积极性，激发学生的好奇心，学生通过分析、讨论之后，很容易了解家庭电路的组成及各部分的作用，教学时联系生活实际，调动学生探索物理知识奥秘的兴趣，让学生交流、讨论测电笔的结构、三孔插座的作用，使学生认识到物理就在我们身边、感受物理知识的重要作用。第3节　跨学科实践：为家庭电路做设计
◇教学目标◇
1.了解家庭电路的组成和连接；了解家庭电路各组成部分的作用。
2.尝试应用科学规律解释具体问题，获得初步的分析概括能力。
3.经历家庭电路设计过程，体会物理与生活的密切联系。
4.培养学生动手发现问题、解决问题的能力；通过了解物理知识在实际生活中的应用，进一步提高学习物理知识的兴趣和能力，养成实事求是的科学态度。
◇教学重难点◇
1.教学重点：家庭电路用电器、开关、插座的安全连接。
2.教学难点：为家庭电路合理规划分支回路。
◇教学过程◇
一、新课导入
播放视频《进户线与布线》，了解进户线是如何与配电箱连接的。
二、教学步骤
项目提出
假如你家正在准备装修改造，请你根据家中的用电需求和前面所学知识，为你的家庭电路提出一个简单的设计方案。
项目分析
［小组合作学习］家庭电路设计需要综合考虑哪些问题？
［分析］1.估算总体用电需求，规划分支回路。
2.充分考虑未来用电的需求，避免后期的电线杂乱。
3.各种电路要有单独的回路，便于后期维修。
4.考虑安全，导线、空气开关、漏电保护器要相互匹配……
教师播放视频《家装电路设计注意事项》
项目实施
1.调查家庭用电需求
各小组展示“用电器调查细目表”，其他小组进行补充、评价，教师点评。
2.合理规划配电分支回路。
（1）小组讨论：设计家庭电路分支回路或为家庭电路优化提出方案与建议。
（2）根据表格中分支回路的用电器数量和功率分别计算同时工作时的总电流，思考控制分支回路的断路器的额定电流应配的规格。
（3）教师展示提前收集的各小组家庭电路的配电箱，观察分支回路的额定电流是多少。各小组对比配电箱中断路器的额定电流是否相符。
（4）小组讨论：家庭电路如何规划分支回路。
讨论后小组交流展示：一种是按照房间来设置，如客厅回路、卧室回路、厨房回路等；另一种是按照使用功能来设置，如照明回路、插座回路等；第三种是两种方法混合使用。
教师补充：家庭电路中的各分支回路尽量独立，同时大功率用电器要单独设置回路，如照明回路、插座回路1（客厅、卧室、书房）、插座回路2（卫生间）、插座回路3（厨房）、空调回路1、空调回路2。
（5）［想想议议］家庭电路中的供电导线选择粗一些还是细一些的？除了考虑安全因素外，还要考虑什么因素？
［分析］家庭电路中供电导线要根据各用电器的工作情况，选择适当的导线，要尽量粗一些；除了考虑安全外，还要考虑导线的材料，使用铜导线还是铝导线。
教师播放视频《家庭电路中导线的选择》。了解家庭电路设计中怎样选择合适规格的导线。
（6）小组合作设计家庭电路：学生小组合作先用A4纸大致画出户型图，提醒学生：
①相线用红笔画出；
②不要漏掉接保护线；
③考虑未来用电需求。
教师巡视指导，拍照学生制作过程及完成后的设计图。
展示交流
1.各小组之间进行展示与交流，就方案的安全性、实用性、拓展性等进行交流。
2.交流对家庭电路的认识和安全用电的体会，分析家庭用电的安全隐患，总结安全用电的原则。
不同时使用大功率用电器。
不接触低压带电体，不靠近高压带电体。
家用电器达到寿命定期更换……
3.优化设计方案，使设计方案注重安全性、实用性、美观性、拓展性等。
三、板书设计
第3节　跨学科实践：为家庭电路做设计
1.项目提出
设计家庭电路
2.项目分析
（1）估算总体用电需求
（2）规划分支回路
3.项目实施
（1）调查家庭用电需求
（2）合理规划配电分支回路
（3）导线的选择
4.展示交流
◇教学反思◇
跨学科实践学习倡导跨学科学习方式，以项目学习、问题解决为导向，将科学、技术、工程、材料、数学等有机地融为一体，有利于培养学生的创新能力与提高综合素养。本节课注重科学、技术和社会的联系，培养学生综合运用前面学习的电学知识，分析与解决实际问题的能力，联系学生生活、联系实际、体现了“从生活走向物理、从物理走向社会”的理念。在教法上，采用讲解、实验、小组讨论等方法充分调动学生学习的积极性，充分发挥学生学习的主体地位，放手让学生去实践、探索。在学法上，让学生通过自学、自己动手，体会在合作交流中感受探究的乐趣，增加学习物理的兴趣。

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