19.3 跨学科实践：为家庭电路做设计 课件-2025-2026学年人教版（2024）物理九年级全一册

第3节 跨学科实践：为家庭电路做设计 九年级全 为家庭电路做设计 主题情境 家庭中的用电需求都有什么？ 如何规划各需求电路？ 如何保证线路安全、避免触电？ 问题线 主题情境框架 调查家庭用电需求 合理规划 配电分支 回路 了解空气开关和漏电保护器 任务线 不同供电线路所用导线是否相同？ 选购供电导线、断路器等配电器材 为确保用电安全，家庭用电中需要注意什么？ 分析安全隐患，总结安全用电原则 物理观念 经历为家庭电路做设计的过程，能综合运用电学知识，尝试解决日常生活中有关电学的问题. 科学思维 在实践活动中，尝试利用推理的方法对跨学科问题进行合理性分析，提升科学论证及质疑创新的能力. 科学探究 在为家庭电路做设计的活动中，能够发现问题并提出设想，设计简单的实践方案，完成实践活动. 科学态度与责任 通过设计家庭电路分支回路或为家庭电路提出优化改进建议的过程，感受学习物理的乐趣，体验战胜困难、解决问题的喜悦，有乐于实践、热爱生活的意识和勇于创新的精神. 学习目标 小明家正在装修，爸爸建议小明一起为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，设计时应该主要考虑哪些因素呢? 情境串新知 设计家庭电路前需要了解：家庭中的用电需求都有什么？需要配备哪些用电器？ ？ 情境串新知 任务1 调查家庭用电需求 列举家中需使用的电器及数量，阅读铭牌或说明书了解其功率. 家用电器 功率/kW 数量 空调 电冰箱 洗衣机 电热水器 吹风机 电饭锅 抽油烟机 电视机 用电器调查细目表 家用电器 功率/kW 数量 电磁炉 电水壶 客厅灯 卧室灯 厨房灯 卫生间灯 ... 情境串新知 1. 在统计时，要将现在用的电器和未来购买或可能购买的都统计 进去，避免电路设计好后，未来太多电器超负荷； 2. 如果不确定电器的功率，可以上网查询. 温 馨 提 示 情境串新知 用电器 电功率/W 用电器 电功率/W 用电器 电功率/W 空调 1 000~3 000 电磁炉 800 ~2 200 吹风机 250~1 200 电暖气 500~2 000 电饭煲 500 ~1 500 电视机 100~250 洗衣机 500~1 800 电热水壶 1 500~1 800 笔记本电脑 40~50 电热水器 1 500~3 000 抽油烟机 140 台式电脑 200 ~300 电冰箱 100~250 灯 20~80 手机充电器 (快充) 45~110 电风扇 30~100 常见家用电器的额定电功率参考 情境串新知 以上用电器将在哪些区域使用？如何根据使用需求合理规划配电分支回路？ ？ 情境串新知 任务2 合理规划配电分支回路 规划各类电器使用区域 客厅 卧室 厨房 卫生间 空调×1 空调×1 电饭锅×1 电热水器×1 插座×4 插座×2 抽油烟机×1 吹风机×1 灯×2 灯×2 电冰箱×1 洗衣机×1 电视机×1 ... 电磁炉×1 灯×1 ... 灯×1 ... ... 情境串新知 按照使用环境规划各插座分支回路时需注意 1. 空调、热水器等大功率电器需单独设计回路，减小跳闸风险，且跳闸 时便于检修. 2. 冰箱等需24小时不间断供电的电器可单独设计回路，避免其他电器 检修或跳闸时冰箱将断电，导致食物变质. 3. 所有照明灯可设计在同一回路，确保其他大功率电器回路故障断电 时，照明回路仍能独立供电正常工作，并便于检修和更换灯泡. 温 馨 提 示 情境串新知 分支回路 用电器及其电功率 回路总功率 照明回路 空调回路 电热水器回路 冰箱回路 厨房插座回路 卫生间插座回路 电饭煲 860 W 电磁炉 2 000 W 抽油烟机 140 W 客厅空调 2 500 W 卧室空调 1 500 W 吹风机1 200 W 洗衣机 1 800 W 客厅灯 40 W 走廊灯 12 W 卧室灯 30 W 台灯 10W 卫生间灯 20 W 厨房灯 60 W 2.填写回路规划表 电热水器 2 500 W 冰箱 120 W 172 W 4 000 W 2 500 W 120 W 3 000 W 3 000 W 情境串新知 当电路总功率过大或短路时，电路中电流非常大，可能会引发火灾；家用电器漏电时，更会直接威胁人身安全. 在家庭电路中，我们如何通过保险装置，既防范线路过热风险，又避免触电事故的发生？ ？ 情境串新知 任务3 了解空气开关和漏电保护器 总开关 日复式 过欠电压保护器 照明 插座 厨房插座 卫生间 插座 壁挂空调 壁挂空调 弱电箱 观察配电箱图片，思考为什么有的回路装的是空气开关，有的回路装漏电保护器？ 漏电保护器 空气开关 空气开关 情境串新知 空气开关和漏电保护器的区别： 空气开关：也称断路器，当电路中电流过大时会自动跳闸，及时切断 电流，避免电路和电器的损坏. 漏电保护器：在发生漏电时迅速切断电路，防止触电事故的发生. 空气开关(断路器) 漏电保护器 工作原理： 1. 情境串新知 空气开关：适用于一般电器保护； 漏电保护器：适用于人容易触碰的电路(如浴室、厨房、潮湿空间、 低处插座等). 适用场景： 2. 总开关 日复式 过欠电压保护器 照明 插座 厨房插座 卫生间 插座 壁挂空调 壁挂空调 弱电箱 漏电保护器 空气开关 空气开关 情境串新知 空气开关和漏电保护器统称为“断路器”或“电路保护装置”——前者守护电路安全，后者守护人体安全. 不同供电线路所用导线和断路器的规格是否相同？如何选购呢？ ？ 情境串新知 任务4 选购供电导线、断路器等器材 断路器的常见的规格有: C16、 C20、C25、 C32、 C40、C60、 C80、 C100. C20：代表起跳的额定电流为20 A 选择适合的断路器： 情境串新知 如何根据不同回路用电需求选择合适的空气开关或漏电保护器？ 思考 以厨房回路为例，假设回路总功率为4 000 W，则回路中的电流 根据计算结果应该选择起跳的额定电流为20 A的漏电保护器，即C20，其他回路以此类推. 断路器的选择： 断路器的额定电流略大于回路总电流. 情境串新知 注：漏电保护器与空气开关相比，外壳会有测试按钮，按一下就断电，证明漏保没有坏掉，建议每个月按一下，可以测试漏电跳闸功能是否正常. 情境串新知 选择适合的导线 想 想 议 议 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? 情境串新知 导线横截面积越大，线越粗，可以带动的电器功率越大. 一般电线规格 注：更粗的导线虽然负载功率更大，但其成本更高、硬度更大导致安装布线更困难.因此，在满足安全负载功率要求的前提下，选择合适(而非盲目最大)的导线横截面积是兼顾安全性与经济性的做法. 情境串新知 为确保用电安全，家庭用电中需要注意什么？ ？ 情境串新知 任务5 分析安全隐患，总结安全用电原则 ①大功率电器是否设计独立回路？ ②三孔插座、两孔插座位置设置是否合理，如带金属外壳的用电器旁 安装普通两孔插座？ ③空气开关和漏电保护器是否安装混淆，如浴室、厨房、潮湿空间、 低处插座等易触电回路安装空气开关？ ④红线预警：回路功率是否超限？(需满足回路总功率：P总≤电压×断 路器电流) ⑤追加防御：为卫生间插座增加什么保护？ 电路安全隐患排查 情境串新知 生活中安全用电原则 安全用电五原则：不超载、要远离、断电源、防潮湿、定期检. 尽量不同时使用多个大功率用电器； 不接触低压带电体，不靠近高压带电体； 更换灯泡、搬动用电器前应断开电源开关； 不弄湿用电器，不损坏绝缘层； 保险装置、插座、导线、家用电器等达到使用寿命应及时更换. 情境串新知 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. 真正的安全不在配电箱里，而在我们心中. 情境串新知 空气开关：电路中_________时会自动跳闸， 及时切断电流，保护___________ 不受损坏. 漏电保护器：在发生_____时迅速切断电路， 防止__________的发生，保护 _____安全. 原理 适用场景 空气开关：适用于一般电器保护； 漏电保护器：适用于人容易触碰的电路. 调查家庭用电需求：列举家中需使用的电器及数量，阅读铭牌或 说明书了解其____. 课堂小结 跨学科 实践： 为家庭电路 做设计 合理规划配电 分支回路 了解空气开关 和漏电保护器 功率 按照使用环境规划各插座分支回路. 注意事项 大功率电器需单独设计回路； 需要不间断供电的电器可单独设计回路； 所有照明灯可设计在同一回路. 电流过大 电路和电器 漏电 触电事故 人身 大功率电器是否设计独立回路？ 三孔插座、两孔插座位置设置是否合理？ 空气开关和漏电保护器是否安装混淆？ 回路功率是否超限？ 卫生间插座是否有增加防水盒？ 电路安全隐患排查 安全 用电原则 尽量不_____使用多个大功率用电器; 不_____低压带电体，不_____高压带电体; 更换灯泡、搬动用电器前，应____电源开关; 不_____用电器，不_____绝缘层; 保险装置、插座、导线、家用电器等达到使用 寿命应________. 选购供电导线、 断路器等配电器材 分析安全 隐患， 总结安全 用电原则 跨学科 实践： 为家庭电路 做设计 选择适合的断路器：断路器的额定电流略大于 ___________. 选择适合的导线：导线横截面积越大，线越粗， 可以带动的电器功率越____. 回路总电流 大 接触 靠近 断开 弄湿 损坏 及时更换 同时 课堂小结 1. 为了保证家庭电路的安全运行，在设计配电分支回路时必须遵守一些基本原则，以下哪种设计方案明显违反了家庭电路安全设计的基本原则( ) A. 将客厅的电视机、笔记本电脑、电风扇插座划分在同一个普通插座分支 回路 B. 将家里的所有照明灯具(如客厅吊灯、卧室吸顶灯、厨房筒灯)集中在一 个照明分支回路上 C. 厨房电器较多时，可为厨房的大功率电器单独设置一条专用分支回路 D. 将空调和卫生间的电热水器接在同一个分支回路上 D 均为小功率电器，集中在一个回路中不会导致回路过载 √ 照明灯具功率普遍很小，一般不会导致回路过载 √ 大功率电器必须使用专用分支回路 √ 都属于大功率电器，接在同一个回路上，极易导致该回路过载；卫生间环境潮湿，易触电，电热水器必须使用带漏电保护器的专用回路 × 随堂练习 2. 小明家计划新增一条专供书房的分支回路，该回路预计同时使用： 台式电脑(300 W)、打印机(100 W)、LED台灯(20 W)、一个小型桌面风扇(50 W)以及一个备用插座(计划偶尔给手机充电器用，约10 W). (1)估算该回路可能的最大总功率约为_____W. (2)导线的横截面积大小主要由该回路允许通过的最大安全电流决定.而该电流大小主要取决于该回路的_______和_________. (3)在选择这条回路使用的导线时，除了首要考虑安全因素外，还需要考虑______因素(如成本、安装便利性等). 因此，导线横截面积并非越大越好.  480 该回路所有用电器功率总和  经济  总功率 供电电压 随堂练习 $$