第八节 家庭电路（表格式教学设计）物理沪科版必修第三册

该高中物理教学设计聚焦“家庭电路组成、安全保护装置及故障分析”核心知识点，以家庭配电箱等生活情境导入，衔接串并联电路、欧姆定律等前序知识，搭建从理论到实际用电场景的学习支架。 此资料突出情境化与问题解决导向，通过家庭电路组成框图、熔丝选型例题、“分支排查法”故障分析等设计，落实物理观念（电路结构、能量转化）、科学思维（模型建构、科学推理）及科学态度与责任（安全用电、节能意识）。实例丰富如人体电阻与安全电流计算，助力学生提升实际问题解决能力，教师使用可高效达成核心素养目标。

第八节 家庭电路（教学设计） 年级 高二 学科 物理 课时数 课题 第十章 简单的串联、并联组合电路10.8 家庭电路（教学设计） 教学 目标 1. 知道家庭电路的组成，能解释有关现象。 2. 能根据实际用电功率选择熔丝或低压断路器，学会科学安全用电。 3. 知道安全用电的知识，并能正确选择电路。 教材 分析 “家庭电路”一节是电学知识的综合与延伸，是学生将课堂所学的串、并联电路知识迁移到现实生活中的关键环节。本节教材立足生活场景，突出“以用促学”。 教材既要求学生掌握必要的电学概念和规律，又强调科学态度、责任意识的养成，充分体现新课标“核心素养导向”和“情境化学习”的理念。本节与前面所学电功、电功率、欧姆定律等知识紧密衔接，为后续学习电与社会、节能减排等内容奠定基础。 教学重点 1. 家庭电路的组成与并联系统特征； 2. 低压断路器、熔丝的工作原理及选型方法。 教学难点 1. 结合判断过载、短路并解释熔丝熔断现象； 2. 利用配电箱“分支排查法”定位故障并提出安全处理措施。 教学过程 教师活动 学生活动 导入新课 家中几乎所有的用电器都需要接入家庭供电线路，而家庭配电箱(如下图)则控制着其中的每一条线路。你关注过为家用电器供电的线路呢?了解家庭电路的组成，掌握基本分析故障的技术，树立节能环保的意识，安全、合理、有效地用电，才能使我们拥有更美好的生活。 结合自身的生活经验 学习新课 一、家庭电路包含哪些部分？ 1. 一般组成框图 【问题情境】家庭电路主要由供电线路、电能表、保险设备、总开关、低压断路器、插座、开关、用电器等组成。其中供电线路包含相线（又称火线）及零线，相线与零线间的电压为220V，除了相线、零线外，入户线中还应铺设一条地线，地线的对地电压为0。电能表用来测量用户在一定时间内消耗的电能，保险设备用来保护电路。家庭用电器的种类繁多，厨房、浴室中的用电器和空调的用电量较大，因此往往将家庭电路分为若干支路，分别对应照明、浴室、空调等。如图所示为常见家庭配电系统。 2. 进户线 （1）火线：火线跟零线间的电压是220 V。 （2）零线：零线是与大地相连的，正常情况下零线跟大地之间的电压是0 V。 （3）地线：在家庭里直接与大地相通的导线，这是为了安全另外加接的。火线与地线之间的电压是220 V，零线与地线之间的电压是0 V。 电功的国际单位是焦耳(J)，焦耳这个单位太小，通常用较大的单位千瓦(kW·h)，1 kW·h＝3.6×106 J。千瓦时俗称度。 家庭电路中，为了避免用电器通断时的相互影响，所有用电器都是并联连接在相线、零线间，且有的用电器还需与地线连接。在实际生活中，接人电路的用电器数日及总功率往往不时发生改变，因此为了保障家庭用电的安全，我们应该根据实际需求来选择合适的电路元器件。 低压断路器 低压断路器是家庭用电安全的重要保障之一，如图所示。 断路器与火线、零线连接，具有过载、短路保护功能，即当火线、零线中的电流超过额定电流时，断路器会自动切断供电线路，避免损害用电器和发生其他危害。有些断路器还带有漏电保护功能，当断路器检测到相线与零线中流过的电流不一致，且差值超过一定大小时便会在短时间内断开电路。 现在家庭电路一般会串联空气断路器，又名空气开关，只要电路中电流超过额定电流，它就会自动断开。空气开关除能完成接触和分断电路外，还能对电路或电气设备发生的短路、严重过载及欠电压等进行保护。 触电保护器中的电子线路能检测到由于触电或漏电所形成的其他电流通路引起火线与零线电流的微小差异，从而自动切断电路，防止伤亡事故发生。 导线 家庭电路中用导线与用电器、低压断路器、开关等连接。我们知道，导线具有一定的电阻，通过电流时，会发热。若导线持续处于过热状态会加快绝缘层老化，甚至损坏，引发事故。因此，导线长时间通电时能承载的最大安全电流是选择导线时重点考虑的要素之一。 表是常见的铜导线横藏面积与安全电流对照表。 根据欧姆定律和电阻定律，在相同使用条件下，横截面积越大，其电路的承载能力就越强。 选择家用导线时，可以通过用电器铭牌、说明书等，查找或计算用电器的工作电流，如图所示；随后根据连接在导线上的用电器使用需求，对照表，选择有合适横截面积的导线。 【例1】家庭电路中的保险丝熔断了，以下原因中不可能的是(　B　) A．使用的用电器总功率过大 B．拉线开关中两根导线的线头相碰 C．保险丝的规格不符合规定的要求 D．插座中的两根导线的线头相碰 【跟进训练】关于家庭电路，下列说法正确的是(　A　) A．家庭电路采用的是电压为220 V的交流电 B．洗衣机、电冰箱等家用电器都使用三孔插座，是为了节约用电 C．在家庭电路中，已有两盏灯正常发光，若再打开电视，则电路中的总电流变小 D．可以用铜丝代替保险丝，这样可以防止断电 记忆家庭电路的组成部分 掌握火线、零线和地线不同的电压关系 掌握断路器的作用 学习新课 二、如何分析家用电路的简单故障及排除安全隐患 家用电路的故障主要有短路、断路、过载、漏电及连接错误等。 断路器不仅能保障用电安全，也有助于排查故障所在。断路器自动断开表示其所在回路发生过载或短路、漏电等故障;因此不可以强行接通，应立即排查故障所在。如总断路器因故障断开，应先断开所有断路器，随后接通总断路器，再逐-接通支路断路器。如总断路器再次自动断开，便可判断刚刚接通的支路发生了故障。 在生活中，应重视断路器的自动断开现象，及时排除故障，否则可能会加快线路老化，或引发火灾、触电等事故。多用电表及验电笔是对简单电路故障检测的常用工具。当验电笔接触相线时，其中有电流通过，氖泡会发光。当验电笔正常工作时，通过的微弱电流不会对身体造成伤害，但220 V家庭用电电压远高于人体安全电压，因此在对家庭用电故障进行检测时，应熟知操作注意事项，做好安全防护措施，否则会危及生命安全! 1. 家庭安全用电注意事项 (1)高度重视，谨防触电：接触、搬运电器时头脑中要时刻想着避免触电，不能大意，要定期检查用电器的插头，大功率用电器的插头极易因过热而损坏，更要注意。 (2)避免短路：短路时电路中的电流非常大，轻则电源、电线烧毁，重则发生火灾，酿成大祸。从插座拔出插头时要手握插头，切勿用力拉扯电线，以免电线绝缘皮破损或插座接头脱落，形成短路。 (3)电器金属外壳应该接地线。容易潮湿的电器如洗衣机等更要接地。 (4)不要在同一插座上同时使用多个大功率的用电器，以免流过插座的电流太大，容易引起火灾。 (5)不要让纸张等易燃物过分靠近电灯、电饭锅、电炉等。 2. 节约用电 (1)养成良好的用电习惯，记住随手关闭不使用的用电器。 (2)节约用电，坚持可持续发展。 (3)及时更换“超龄”电器。家用电器都有安全使用期限，超过期限之后不仅会线路老化、元器件性能下降导致耗电量大幅增大，还可能会引发漏电、起火、有害物质泄漏等事故。 冰箱的使用年限为 12~16年；电饭煲、微波炉的使用年限为 10 年。 (4)选择高效、节能电器。2004 年起，我国对主要的家用电器采用能效标识分类，2010年强制性国家标准将正式实施。 3. 常见故障处理 (1)短路故障的处理：查明短路原因并排除故障后换上同样的熔丝，绝对不能换用比原来粗的熔丝或者其他材料的金属丝。 (2)断路故障的处理：一般情况是接线螺丝松脱、电线接头处接触不良、导线断裂等。在确认电源没有停电的情况下，可以使用测电笔逐段排查断路点。使用测电笔时要注意安全，手绝对不能接触笔尖的金属部分。 (3)漏电故障的处理：仔细检查灯座、吊线盒、开关、插座等容易漏电处，再检查电线连接处、电线穿墙处、电线转弯处等电线绝缘层容易受损的部位。 【例2】现代家庭电器化程度越来越高，安全用电是一个十分突出的问题。下表提供了一组人的部分人体电阻平均值数据： (1)从表中可看出干燥时，电阻大约是潮湿时电阻的________倍。 (2)在空格中填入对人体加220 V电压后的电流值。 (3)若对人的安全电流是20 mA以下，上述哪几项是十分危险的________。 (4)电路上有规格为10 A的熔丝(俗称保险丝)，如图所示，用电器R的功率是1 500 W，这时通过熔丝的实际电流是多少？人体出汗或潮湿时，手脚触电，为什么熔丝不会断？ 【解析】(1)n1＝＝40，n2＝≈38，n3＝＝80。所以干燥时电阻大约是潮湿时电阻的38～80倍。 (2)潮湿时电流分别为：I1＝＝44 mA，I2＝＝27.5 mA，I3＝＝22 mA。 (3)由上述计算知，潮湿时导电电流都大于20 mA，所以上述各种情况均有危险。 (4)通过用电器R的电流IR＝＝≈6.8 A，人的手脚触电时通过人体的电流I2＝27.5 mA＝0.027 5 A，通过熔丝的总电流为I＝IR＋I2＝6.827 5 A<10 A，故熔丝不会熔断。 【跟进训练】小明家新购微波炉一台，铭牌如下表所示，他家为此铺设了专用电线，此专用电线上应该安装额定电流为10A的熔丝。 掌握常见的家用电路的故障类型 掌握常见故障的类型及处理方式 板 书 设 计 10.8 家庭电路 一、家庭电路包含哪些部分？ 1. 一般组成框图 家庭电路主要由供电线路、电能表、保险设备、总开关、低压断路器、插座、开关、用电器等组成。其中供电线路包含相线（又称火线）及零线，相线与零线间的电压为220V，除了相线、零线外，入户线中还应铺设一条地线，地线的对地电压为0。 2. 进户线 （1）火线：火线跟零线间的电压是220 V。 （2）零线：零线是与大地相连的，正常情况下零线跟大地之间的电压是0 V。 （3）地线：在家庭里直接与大地相通的导线，这是为了安全另外加接的。火线与地线之间的电压是220 V，零线与地线之间的电压是0 V。 3. 低压断路器 低压断路器是家庭用电安全的重要保障之一。现在家庭电路一般会串联空气断路器，又名空气开关，只要电路中电流超过额定电流，它就会自动断开。空气开关除能完成接触和分断电路外，还能对电路或电气设备发生的短路、严重过载及欠电压等进行保护。 二、如何分析家用电路的简单故障及排除安全隐患 家用电路的故障主要有短路、断路、过载、漏电及连接错误等。 1. 家庭安全用电注意事项 2. 节约用电 3. 常见故障处理 (1)短路故障的处理：查明短路原因并排除故障后换上同样的熔丝，绝对不能换用比原来粗的熔丝或者其他材料的金属丝。 (2)断路故障的处理：在确认电源没有停电的情况下，可以使用测电笔逐段排查断路点。使用测电笔时要注意安全，手绝对不能接触笔尖的金属部分。 (3)漏电故障的处理：仔细检查灯座、吊线盒、开关、插座等容易漏电处，再检查电线连接处、电线穿墙处、电线转弯处等电线绝缘层容易受损的部位。 作业布置 教学反思 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $