第二节 跨学科实践：家用电器及其使用（教学设计）物理新教材北师大版（北京）九年级全一册

该初中物理教学设计聚焦家庭电路电流过大的原因，通过生活中跳闸、保险丝熔断等实例导入，衔接前序家庭电路组成及电学基础，深入探究总功率过大和短路两大成因，构建知识递进支架。 以新课标核心素养为纲，物理观念巩固电功电功率概念，科学探究通过短路实验、电能表测功率培养能力，科学态度渗透绿色用电理念，结合中考题强化应用，助学生学以致用，教师教学流程清晰易操作。

第二节 跨学科实践：家用电器及其使用（教学设计） 年级 九年级 学科 物理 教师 课题 第二节 跨学科实践：家用电器及其使用 教学 目标 物理观念 结合家用电器（如电饭煲、空调、台灯等）的工作特点，明确其能量转化形式（电能→内能、机械能、光能等），巩固电能、电功、电功率、电流热效应等核心物理概念。 科学思维 对比不同用电器的节能参数（如能效等级），综合评估其用电合理性，分析“大功率电器集中使用易跳闸”的原因（总功率过大导致电流超过额定值），培养综合分析和逻辑推理能力。 科学探究 经历“家用电器使用情况调查”实践活动：通过记录家庭用电器的类型、参数、使用时间，收集用电数据；运用电能表测量某电器的实际功率（如关闭其他电器，记录电能表转数与时间），学习数据收集与分析的基本方法。 科学态度 与责任 结合节能数据和环保知识，认识过度用电对资源（如煤炭、水电）和环境（如碳排放）的影响，树立“绿色用电”理念，养成节约用电的生活习惯，体会物理知识在可持续发展中的应用价值。 教材 分析 本节是第 2 节内容，在此之前，学生已经学习了家庭电路的组成、连接方式以及相关的电学基础知识，如电流、电压、电阻、电功率等。本节课在此基础上，深入探究家庭电路中电流过大这一实际问题，具有很强的实用性和现实意义。通过对家庭电路电流过大原因的学习，学生能够将所学的电学知识与生活实际紧密联系起来，进一步理解家庭电路的工作原理和安全用电的重要性，同时也为后续学习安全用电的其他知识，如触电事故及预防等奠定基础。注重从生活走向物理，从物理走向社会，符合学生的认知规律，有助于激发学生的学习兴趣和探究欲望，培养学生运用物理知识解决实际问题的能力。 学情 分析 本节已经掌握了一定的电学知识和实验技能，对电流、电压、电阻、电功率等概念有了一定的理解，也具备了一定的电路分析和实验探究能力。他们对生活中的物理现象充满好奇心和探索欲望，渴望将所学的物理知识应用到实际生活中。然而，对于家庭电路电流过大这一较为复杂的问题，学生虽然在生活中可能遇到过跳闸、保险丝熔断等现象，但对于其背后的原因却缺乏深入的思考和理解。此外，学生在运用物理知识进行理论分析和解决实际问题方面还存在一定的困难，需要教师的引导和帮助。同时，在实验探究过程中，学生可能会在实验设计、数据处理和分析等方面出现问题，需要教师加强指导和训练。 教学 重点 深入理解家庭电路中电流过大的原因是家用电器的总功率过大和短路，能够通过实验和理论分析进行解释。 教学 难点 运用所学的电学知识，如欧姆定律，对家庭电路中电流过大的原因进行理论分析和推导。 教学 器材 LED灯、灯泡。多媒体ppt 教学过程 教师活动 学生活动 导入新课 1. 生活实例引入：通过多媒体展示一些生活中常见的场景，如家庭中突然跳闸、保险丝熔断、电器冒烟等，提问学生：“同学们，在生活中你们有没有遇到过这些情况？当这些情况发生时，家里的电器就无法正常工作了，这给我们的生活带来了很多不便。那么，你们知道这些现象产生的原因是什么吗？” 引导学生思考并讨论。 设计意图：从学生熟悉的生活场景入手，通过直观的图片和视频展示，激发学生的学习兴趣和好奇心，让学生意识到家庭电路电流过大是一个与我们生活息息相关的问题，从而自然地引出本节课的主题。 2. 引入课题：在学生讨论交流后，教师进行总结并引入本节课的课题 —— 家庭电路电流过大的原因，告诉学生本节课将一起探索家庭电路中电流过大的原因以及如何避免这种情况的发生。 设计意图：明确本节课的学习任务，让学生在学习过程中有明确的方向和目标，提高学习的主动性和积极性。 思考问题，激发兴趣，进入情景。 学习新课 一、家用电器的总功率对家庭电路的影响 1. 电压一定时，电流与功率的关系 提问：电功率的计算公式是什么？ 提问：在家庭电路中，电压是否是变化的？ 提问：那么，根据用电器的额定功率和电路电压，怎样计算用电电流？ 提问：电流与功率是什么关系？ 教师：所以，对于一个用电器而言，它的功率越大，2.在使用时，电路中的电流就越大。 用电器的总功率过大，是家庭电路中电流过大的原因之一。 提问：所有的家用电器，在家庭电路中时是怎样连接的？ 提问：在并联电路中，总功率与各支路的功率之间是什么关系？ 提问：那么，各支路的电流和干路电流是什么关系？ 提问：由此可见，家庭电路中电流过大的原因之一是电路的总功率过大。 教师：大家还记得家庭电路中电能表上标有“10（20）A”的字样是什么意思吗？ 教师：对，那么如果家里添置了新的用电器，尤其是功率较大的用电器，我们首先要考虑这个用电器使用时的电流有多大，再考虑电路中的总电流会不会超过电能表的额定最大电流。 提问：那么，这个新添置的用电器的电流应该如何得来呢？ 【例题1】（2025•北京海淀区三模）如图所示为小明家中配电箱内的空气开关，①为总开关，②为控制照明灯的开关，③为控制插座的开关。下列分析正确的是（　　） A．若①自动断开，可能是由于电路中的总电流过小 B．若只有②自动断开，一定是由于照明灯断路 C．若只有③自动断开，可能是插座中接入用电器的总电功率过大 D．若某个空气开关自动断开，排除故障后需更换该空气开关 【答案】C 【解析】A．若①自动断开，可能是由于电路中的总电流过大，A错误； B．若只有②自动断开，一定是由于照明灯短路，因为断路电流减小，不可能跳闸，故B错误； C．若只有③自动断开，说明插座的电流过大，可能是插座中接入用电器的总电功率过大，故C正确； D．若某个空气开关自动断开，排除故障后直接合闸，不需更换该空气开关，故D错误。故选：C。 回答：P=UI 回答：电压220V不变。 回答：I=P/U 回答：功率越大，电流就越大。 回答：都是并联的。 回答：总功率等于各支路的功率之和。 回答：各支路电流之和等于干路电流。 回答：标定电流是10A，额定最大电流是20A。 回答：可以通过用电器的额定功率和电压计算得来。 学习新课 二、短路对家庭电路电流的影响 1. 实验准备：展示实验器材，包括电源、开关、电流表、导线、灯泡等。向学生介绍实验装置的连接方法和实验步骤。 2. 实验操作：先连接好正常的电路，闭合开关，观察灯泡的发光情况和电流表的示数。然后用一根导线将灯泡两端直接连接起来，形成短路，观察灯泡的发光情况和电流表的示数变化情况。 3. 现象分析：引导学生观察实验现象，提问学生：“当灯泡短路时，灯泡为什么不亮了？电流表的示数为什么会变得很大？” 引导学生思考短路时电路的电阻变化情况，根据欧姆定律（家庭电路电压一定），解释短路时电路电阻几乎为零，电流会变得很大的原因。 4. 危害讨论：组织学生讨论短路对家庭电路的危害，如可能会导致导线发热、起火，损坏电器设备等，让学生认识到短路的危险性。 设计意图：通过实验探究和现象分析，让学生直观地了解短路对家庭电路电流的影响，以及短路的危害，培养学生的观察能力、分析问题能力和安全意识。 【例题2】（2025•湖南长沙期末）小冰家的电能表标有“220Vㅤ5（60）A”字样，家中正使用一台100W的电冰箱、两盏40W的日光灯。当小冰将一个60W台灯的插头插进插座时，台灯不亮，干路中的空气开关“跳闸”。发生这种现象的原因可能是（　　） A．日光灯断路 B．台灯插头处短路 C．电冰箱断路 D．用电器的总功率过大 【答案】B 【解析】由电能表上的参数可得，电路中允许的最大功率为P＝UI＝220V×60A＝13200W， 将一个60W台灯的插头插进插座时，家中使用的用电器的总功率为P实＝100W+2×40W+60W＝240W， 这些用电器的总功率远小于电能表的最大功率。因为总功率没有过大，故空气开关跳闸不是因为功率过大，而是由于短路引起。所以将台灯的插头插进插座时，台灯不亮，空气开关跳闸是因为台灯插头处短路，故ACD不正确，故B正确。故选：B。 【例题3】（2025•北京通州区期中）关于家庭电路和安全用电，下列说法正确的是（　　） A．家庭电路中，用电器被短路会造成电路中总电流变大，容易烧坏用电器 B．洗衣机工作时其金属外壳需要接零线，是为了防止漏电事故发生 C．使用试电笔时为了确保安全，手不能接触试电笔上的任何金属部分 D．家庭电路中保险丝熔断，一定是由于电路中的总电流过大 【答案】D 【解析】A．家庭电路中，用电器都被短路，没有电流经过用电器，所以用电器不会被烧坏，故A错误； B．带金属外壳的家用电器要使用三线插头，是因为三线插头与地线相连，能将金属外壳上带的电及时导走，从而能防止出现触电事故，故B错误； C．使用试电笔时，手不能触碰到试电笔的笔尖金属体，否则会造成触电，手应该触碰的是试电笔笔尾的金属体，故C错误； D．家庭电路中保险丝熔断，其原因是电路中的总电流过大，故D正确。 故选：D。 在家庭电路中都有哪些原因能够造成短路呢？ 回答：改装电路时不小心使零线和火线相连接；电线的绝缘皮破损；电器进水。 家庭电路出现短路有什么危害？ 回答：短路时，电路中电流很大，产生大量的热，容易造成火灾。 学习新课 三、保险丝的作用 1. 演示实验：保险丝的作用 教师：同学们，刚才通过分析，我们知道了家庭电路中电流过大的原因可能有两点，一是电路中同时使用的电器的总功率过大，还有就是电路发生了短路的故障。那么，为了保证电路的安全，家庭电路中都会加装保险装置，以便在电流过大时自动切断电路。在电路中加装保险丝就能够起到这样的作用。那么保险丝是怎样工作的？我们来看一个演示实验。请大家仔细观察。 演示：教材111页图19.2-4的实验。 提问：铜丝和保险丝是怎样连接的？ 提问：当滑动变阻器的滑片向右移动时，电路中的电流怎样变化？ 提问：最终发生了什么现象？ 提问：铜丝和保险丝中的电流相同，通电时间相同，根据焦耳定律分析保险丝熔断的原因。 2. 保险丝的材料、特点及作用 教师：很好，大家阅读教材111页，回答问题。 问题1：保险丝使用什么材料制成的？ 问题2：这种材料有什么特点？ 问题3：保险丝起到什么作用？ 3. 额定电流和熔断电流 教师：你知道保险丝在电流达到什么程度时切断电路呢？ 原来，我们在购买保险丝的时候，要看他的规格，保险丝上标有额定电流，还有熔断电流，当通过保险丝的电流小于它的额定电流时，保险丝正常工作；当电流等于或超过熔断电流时，保险丝就会熔断，从而切断电路。 4. 电能表、电线规格与熔丝规格的匹配 提问：通过前面的学习，我们来总结一下，在家庭电路中，有哪些装置或元件对电路中的电流有限制的要求，哪些元件可以限制电流的大小。 教师：对，所以我们在改造家庭电路或设计家庭电路时，要根据电路中需要使用的用电器的总功率来计算电流，在根据计算出的电流值来匹配适合的电能表、导线以及熔丝。这样就可以最大限度保证电路的安全。当然，我们还要及时对家庭电路进行全面的测试和检修，来达到保护电路安全的目的。 演示图片：不同的保险丝和保险管。 教师：把保险丝安装在玻璃管内，额定电流写在两端的铜帽上，就是保险管。所以购买保险丝时一定要注意观察它的额定电流。 提问：如果家庭电路的保险丝熔断了，可不可以用铜丝代替保险丝接入电路？为什么？ 教师：现在的楼房施工时，已经不在使用保险丝了，而是使用空气开关，虽然原理不同于保险丝，但它能起到保险丝所起到的在电流过大时切断电路的作用，而且，更为方便的是，空气开关不需要像保险丝那样，断了之后需要更换。空气开关断开电路后，在对电路进行检修并排除故障后，直接再将空气开关合上就可以恢复电路的供电了。 【例题4】 （2025春•北京海淀区期末）家庭电路中的保险丝突然熔断，发生这一现象的原因可能是（　　） A．电路的总电阻变大 B．电路的总功率变大 C．大功率用电器停止工作 D．用电器发生断路 【答案】B 【解析】A、根据I得，电压不变，当电阻变大时，电路中电流就会变小，不会熔断保险丝，故A错误； B、根据P＝UI得，总功率过大，电压不变，电流过大，会熔断保险丝，故B正确； C、大功率用电器停止工作，电路的总功率变小，干路中的电流变小，不会烧毁保险丝，故C错误； D、用电器发生断路，电路的总功率变小，干路中的电流变小，不会烧毁保险丝，故D错误。故选：B。 观察实验。 回答：串联的。 回答：电流变大。 回答：保险丝断了。 回答：保险丝的电阻比铜丝大。 熔点也比较低。 回答：铅锑合金。 回答：电阻大、熔点低。 回答：在电流过大时，由于温度升高而熔断，起到保护作用。 聆听讲解。 回答：电能表和导线对电流的大小有限制的要求。保险丝可以限制电路中电流的大小。 回答：不可以，铜丝不能再电流过大时熔断，起不到保护作用，容易发生危险。 课 堂 练 习 课 堂 练 习 课 堂 练 习 课 堂 练 习 1．（2025•北京房山区期末）关于家庭电路和安全用电，下列说法中正确的是（　　） A．电度表是测量电功率的仪表 B．家庭电路中的电冰箱和电视是串联的 C．在未断开电源开关的情况下更换灯泡 D．空气开关出现“跳闸”现象可能与实际功率过大有关 【答案】D 【解析】A、电度表是测量电路中消耗电能多少的仪表，即测量电功的仪表，故A错误； B、家庭电路中的电冰箱和电视可以独立工作，互不影响，是并联的，故B错误； C、在未断开电源开关的情况下更换灯泡容易发生触电事故，不符合安全用电原则，故C错误； D、空气开关出现“跳闸”现象可能与实际功率过大有关，故D正确。故选：D。 2．（2025•北京门头沟区期末）下列做法中，符合安全用电要求的是（　　） A．带金属外壳的家用电器一定要接地 B．在未断开电源的情况下更换灯泡 C．用电器电线绝缘皮破损了仍继续使用 D．在家庭电路中可以不安装保险装置 【答案】A 【解析】A、金属外壳的用电器的外壳一定要接地，避免金属外壳用电器漏电时发生触电事故，故A符合安全用电要求； B、在未断开电源开关的情况下更换灯泡容易发生触电事故，故B不符合安全用电要求； C、电线的绝缘皮破损时应及时更换，否则容易发生触电事故，故C不符合安全用电要求； D、为防止因为干路电流过大引起火灾，家庭电路中必须安装保险丝或空气开关，故D不符合安全用电要求。故选：A。 3．（2025•东城区期末）关于家庭电路及安全用电，下列说法中正确的是（　　） A．可以在同一个电源插座上同时安插空调、电炉子、吸尘器等大功率用电器 B．电视机待机时不消耗电能 C．空气开关跳闸一定是发生了短路现象 D．插头中标着“E”的导线和用电器的金属外壳相连 【答案】D 【解析】A、在同一个电源插座上同时安插空调、电炉子、吸尘器等大功率用电器，会使得通过插座的电流增大，插座的导线产生的热量增多，产生的热量较多，容易引发火灾，故A错误； B、看完电视要切断电源，避免待机时消耗电能，故B错误； C、空气开关跳闸是由电路中电流过大造成的，可能是短路也可能是用电器的总功率过大，C错误； D、有金属外壳的用电器的三脚插头，较长的脚（标有“E”的插头）与该用电器的外壳相连，再通过三孔插座与地线相连，可防止因外壳漏电而触电，故D正确。故选：D。 4．（2025•贵州贵阳期末）插线板使用不当会带来安全隐患甚至引发火灾，下列属于正确使用插线板的做法是（　　） A．在插线板上可以同时使用多个大功率用电器 B．插线板可以放置在家中的任何位置 C．使用或购买插线板时要关注其相关技术参数 D．用电器的插脚无需与插孔中的金属片完全接触 【答案】C 【解析】A、插线板导电部分和绝缘部分都有一定的规格要求，同时使用多个大功率用电器，相同时间会产生较多的热量，可能烧坏插线板，甚至造成短路发生火灾。故A错误； B、插线板不能随便乱放，要放在小孩摸不着并且干燥，不会溅到水的地方。故B错误； C、在选择插线板之前，应做好计划，根据插线板需要承载的用电器功率大小，选择合适技术参数的插线板。故C正确； D、用电器与插线板连接时，要保证插脚与插孔中的金属片完全接触，不要出现“接触不良”的情况，以避免损坏用电器。故D错误。故选：C。 5．某家庭电路中的总保险是按规定安装的，但保险丝有时烧断，有时又烧不断，产生这种情况的原因可能是（　　） A．电路有断路情况 B．有一只灯泡内灯丝断了 C．开关接触不良 D．有一个灯头两根导线有时发生短路 【答案】D 【解析】ABC、都是指电路出现断路现象，而发生断路时，电路中没有电流，保险丝不会熔断，因此ABC都不符合题意； D、有一个灯头两根导线有时发生短路，电路会产生很大的电流，则会将保险丝烧断，故D符合题意。故选：D。 6．（2025•江西中考）某同学刚把电热蚊香加热器的插头插入插座，家里空气开关立即“跳闸”。原因可能是插头内部发生 　 故障，从而使干路中的　 　 过大，导致空气开关自动切断电路。 【答案】短路；电流。 【解析】某同学刚把电热蚊香加热器的插头插入插座，家里空气开关立即“跳闸”。原因可能是插头内部发生了短路故障，从而使干路中的电流过大，导致空气开关自动切断电路。 7．（2025•北京东城区月考）电工孙师傅在帮某个家庭检修电路故障时，用一盏标有“220V 40W”的完好灯泡L0（检验灯泡）取代保险丝接入电路，如图所示。电工师傅将其它用电器都断开，只保留了L1、L2两个灯泡所在支路，当闭合S和S1时，L0正常发光，则说明L1支路故障为 　 　 ，当闭合S和S2时候L0、L2两灯均不亮，则说明L2支路故障为 　 　 。 【答案】短路；断路。 【解析】当闭合S和S1时，L0正常发光，说明L0得到了220V的电压，该支路是发生了短路； 当闭合S和S2时候L0、L2两灯均不亮，则说明L2支路故障为断路。 8．如图甲所示家庭电路中，各用电器可单独工作，但当所有开关都闭合时，保险丝因电流过大而熔断，该电路引起电流过大的原因是 　 　 （选填“用电器的总功率过大”或“短路”），安装在火线上的保险丝是利用电流的 　 　 效应工作的。乙、丙两图中，使用试电笔的方法正确的是图 　 　 。 【答案】用电器的总功率过大；热；乙。 【解析】当所有开关都闭合时，保险丝因电流过大而熔断，该电路引起电流过大的原因是用电器的总功率过大，导致干路电流过大，通过保险丝的电流增大，从而熔断保险丝。 安装在火线上的保险丝是利用电流的热效应，将电能转化为内能，放出热量，熔丝的温度升高，超过熔点，保险丝烧断。 电流从试电笔的笔尖金属体、大电阻、笔尾金属体，手、人体，大地形成闭合回路，试电笔才可以使用，故人必须接触笔尾金属体，故选乙图。 板 书 设 计 第二节 跨学科实践：家用电器及其使用 1. 电流过大的原因 家用电器总功率过大：（一定，增大，增大） 短路：（几乎为零，很大） 2. 保险丝的作用 材料特点：电阻大、熔点低的铅锑合金 作用：电流过大时熔断，切断电路，保护电路和用电器 选用原则：额定电流等于或稍大于家庭电路正常工作时的最大电流。 课 堂 小 结 第二节 跨学科实践：家用电器及其使用 作 业 教 学 反 思 1. 反思学生对家庭电路电流过大原因的理解程度，通过课堂提问、学生的作业完成情况以及课堂练习等方式，了解学生是否真正掌握了家用电器总功率过大和短路这两个导致电流过大的原因，是否能够准确解释其原理。如果部分学生理解困难，需要分析原因，是教学方法不当，还是学生的基础知识薄弱，然后采取相应的措施进行补救。 2. 分析学生在实验探究过程中的表现，观察学生在实验设计、实验操作、数据处理和分析等方面的能力，思考如何在今后的教学中进一步提高学生的实验探究能力。例如，是否可以增加实验的开放性，让学生自主设计更多的实验方案；是否可以加强对学生实验操作技能的训练等。 3. 评估学生对保险丝作用和选用原则的认识，以及安全用电意识的培养情况。通过与学生的交流和讨论，了解学生是否真正理解了保险丝的作用和选用原则，是否能够在日常生活中养成安全用电的好习惯。 4. 总结本节课的教学经验，思考如何优化教学设计，提高教学效果。例如，在教学环节的过渡上是否自然流畅，在教学方法的选择上是否能够满足不同学生的学习需求，在教学资源的利用上是否充分有效等。通过不断反思和改进，使自己的教学水平得到提高，更好地帮助学生学习物理知识。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $