第五节 家庭电路与安全用电（表格式教学设计）物理粤教版2019必修第三册

该高中物理教学设计聚焦家庭电路组成与安全用电原则，通过家庭电路布线图提问输电线电阻是否可忽略，衔接前期电路知识，以电阻定律和焦耳定律为支架，引导学生理解电路元件功能及安全用电原理。 特色在于融合虚拟仿真实验（如人体电阻模型）与生活情境分析（触电案例、漏电保护器原理），通过故障排查例题训练科学思维，结合安全用电实践任务培养科学探究与责任意识，助力教师落实核心素养，提升学生问题解决与安全防护能力。

第五节 家庭电路与安全用电（教学设计） 年级 高二 学科 物理 教师 课题 第五节 家庭电路与安全用电 教学 目标 物理观念 能明确家庭电路的组成（火线、零线、漏电保护器等），理解短路、过载的危害，建立安全用电的认知模型。 科学思维 能分析家庭电路故障（如跳闸、触电）的成因，推导安全用电原则的逻辑依据，提升问题分析与推理能力。 科学探究 能参与家庭电路模拟连接实验，识别电路隐患并提出整改方案，培养实践操作与问题解决能力。 科学态度 与责任 树立 “安全第一” 的用电意识，养成规范用电的生活习惯，主动向他人宣传安全用电知识，增强社会责任感。 教学 重难点 重点：掌握家庭电路组成，理解安全用电核心原则。 难点：分析家庭电路故障成因，落实安全用电实践应用。 教学过程 教师活动 学生活动 教学引入 这是一张家庭电路的输电线布线图，在以往关于电路的学习中，我们知道，导线的电阻是可以忽略不计的。看完这张图，你认为家庭电路中输电线的电阻可以忽略吗？ 认真观察，积极思考根据生活经验对问题做出猜想。 新课讲授 一、家庭电路 思考1：某老旧小区因电线老化、私拉乱接导致线路过热起火，引发火灾，造成财产损失和人员受伤。刚才的火灾是怎么发生的？我们家中有没有类似的隐患？ 思考2：家庭电路中的保险丝是用电阻较大、熔点较低的铅锑合金制成的．当家庭电路电流超过规定值时，保险丝会熔断．请分析说明制作保险丝为什么要选择电阻较大、熔点较低的材料？ 在家庭电路中会用到不同规格的导线，他们的横截面积各不相同。在装修布线时如何选择合适的导线呢？根据电阻定律：R=ρL/S 和焦耳定律：Q=I²Rt，我们可以知道，为避免焦耳热带来的危害，对于某种规格的导线，其允许通过的电流要有所限制。 表格中记录了不同规格铜芯导线允许通过的电流。通过观察可以发现，载流量越大，用到的导线横截面积也就越大。载流量较大的导线常用多股铜线，例如横截面积为10mm²的导线就是7股，每股直径为1.3mm。 请帮助他计算出他家的主输电线横截面积应该选用什么规格？ 估算家庭主输电线的横截面积： 在装修布线前，小明为自己的公寓提前选购了常用的家电： 请帮助他计算出他家的主输电线横截面积应该选用什么规格。 新课讲授 二、触电之谜与筑牢防线 一、触电真相 （一）剖析类型 教师投影一组漫画情景：①一人赤脚站在地上单手触摸破损火线； ②双手分别接触火线与零线； ③靠近断裂落地的高压线周围行走。 提问：“这三种情况都会导致触电吗？电流路径分别是怎样的？”引导学生画出电流回路。 讲解指出：第一种为单线触电，电流经人体流入大地形成回路；第二种为双线触电，电流直接在人体内形成回路，极为危险；第三种属于高压跨步电压触电，两脚间存在电势差导致电流流过下肢。强调：“只要人体成为闭合电路的一部分，且两端存在电压差，就会有电流通过！”结合数据说明：超过10mA的交流电即可引起肌肉痉挛，50mA以上可能致命。 （二）量化评估 教师使用虚拟仿真软件演示“人体电阻模型实验”： 设定皮肤干燥时电阻约2000Ω，潮湿时降至1000Ω，代入欧姆定律I=U/R计算，220V电压下干燥状态电流约为110mA，远超致死阈值。“这说明即使电压不变，环境湿度也会极大影响触电后果。”进一步提问：“为何我国规定安全电压为36V以下？请计算在最恶劣条件下（R=800Ω）该电压产生的最大电流。”学生动手计算得出I=36/800=45mA，接近但低于危险限值，从而理解安全电压的科学依据。 二、科技护盾 （一）拆解原理 教师手持漏电保护器实物，解释其核心是零序电流互感器：“正常工作时，火线与零线电流大小相等、方向相反，磁场相互抵消，二次线圈无输出。一旦发生漏电，比如洗衣机外壳带电，部分电流经地线或人体流入大地，导致火线电流大于零线电流，磁场失衡产生感应信号，触发脱扣机构迅速切断电源。” 播放慢动作动画展示动作过程，强调响应时间小于0.1秒。“它不同于空气开关只防过载短路，而是专门针对‘漏电’这一隐形杀手。”组织学生对比两者功能差异，填写对比表格。 （二）强化应用 出示多个生活场景供小组讨论判断：“洗澡时使用电热水器突然跳闸”“手机充电器插头未拔长期发热”“冰箱金属外壳用手触摸有麻感”“雷雨天拔掉所有电器插头”，要求分析是否存在漏电风险，是否应启动漏保，以及正确的应对措施。教师点评总结：“漏电保护器是生命的最后一道防线，但不能替代良好习惯，定期测试按钮确认其有效性至关重要。” 三、整改方案 （一）操作规范 教师宣布：“现在，请各位‘安全工程师’接收来自‘幸福里小区’居民的求助信——一位独居老人反映家中灯光忽明忽暗，偶尔跳闸，怀疑线路老化。请你们根据所学知识，制定一份《家庭用电安全检查与改进建议书》。”发放任务单，包含检查项目： ①插座接线是否规范（左零右火）； ②是否有私拉乱接现象； ③大功率电器是否专用线路； ④漏电保护器是否每月测试； ⑤是否存在多个移动插座串联使用。 提示：可使用测电笔检测火线，强调操作前务必断电，严禁非专业人员拆卸配电箱。 （二）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。 （三）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。 【例题1】小勇晚上开灯时发现灯不亮，他用测电笔测试，如图所示，A、B、C三点都能使氛管发光，只有D点氛管不发光，则可以判断出故障是(　　) A火线和零线短路 B灯泡断路 C灯泡短路 D导线CD某处断开 【答案】D 【详解】测A、B、C都发光，说明都与火线接通，D不发光，说明D与火线不接通，所以CD之间断路。 针对训练1 某居民家中的部分电路如图所示，开始电路正常。将电饭煲的插头插入三孔插座后，正在烧水的电热壶突然不能工作，但是电灯仍然正常工作。拔出电饭煲的插头，电热水壶仍然不能工作。把测电笔分别插入插座的左、右插孔，氖管均发光.若电路只有一处故障，则（ ） A. 电路的C、D两点间断路接地 B. 插座左右两孔短路 C. 插座的接地线断路 D. 电热壶所在支路的B、D两点间断路 【答案】 A 【详解】 由于电灯正常工作，说明A、C之前的电路没问题；测电笔分别插入插座的左、右插孔，氖管均发光，说明AB之间连通，D点通过电热壶与火线接通，因此应该是C、D之间出现断路。故选A。 1.分析触电案例，绘制电流路径图。 2.参与计算，理解安全电压设定依据。 3.观察仿真，掌握漏保工作机理。 4.判断生活情境，提出安全应对策略。 1.设计个性化整改建议。 2.展示交流，接受同伴质询与建议。 课 堂 练 习 1.　关于家庭用电，下列做法中正确的是（　　） ①在卫生间选用防水开关　②在儿童能触及的范围内，采用带防护门的插座　③让电视机长期处于遥控待机状态　④多个电器方便地接在同一移动插座上 A．①②　　　 B．②③ C．③④ D．①④ 【答案】A　 【详解】在卫生间选用防水开关能够较好的防止触电等事故的发生，故①正确；采用带防护门的插座可避免儿童将手指插入插孔引起触电事故，故②正确；让电视机长期处于遥控待机状态，浪费电能，故③错误；多个电器接在同一移动插座上，当同时开启这些电器时，会造成瞬间电流很大，电压下降，影响电器正常工作．甚至因移动插座连接线超负荷而发热引起火灾，故④错误。 2．普通家庭在家用电器的选购上，基本上要考虑以下的原则（　　） ①选购产品的功能越丰富越好，无需考虑是否适合自身需求 ②与家居适应的技术参数、外形结构、产品质量、售后服务以及品牌 ③选购产品越先进越好，价格越昂贵越好，设计越时尚越好 ④为了环保，冰箱应选无氟电冰箱，照明用具尽量选用发光效率高的节能光源 A．①②　　　 B．②④ C．②③④ D．①②④ 【答案】B 【详解】在家用电器的选购上，基本上要考虑以下原则:一是考虑电器的功能；二是考虑经久耐用，且安全可靠，即产品的质量；三是考虑节能环保，故B正确，A、C、D错误。 3．如图所示为某家庭使用的智能电饭锅的铭牌。假定该家庭用此电饭锅每天煮饭两次，每次在额定功率下工作30分钟，电价为0.54元/kW·h。则该电饭锅（　　） A．工作时的额定电流为0.41 A B．保温时的电流为0.2 A C．每次煮饭需消耗电能4.5 kW·h D．一年因煮饭而产生的电费约为177元 【答案】D 【详解】根据P=UI知I=4.1 A，故A错误；保温时，I=0.136 A，故B错误；每次煮饭消耗电能W=Pt=0.9 kW×0.5 h=0.45 kW·h，故C错误；一年因煮饭消耗的电能为365×2 W=365×2×0.45 kW·h=328.5 kW·h，所花的钱为328.5×0.54元=177.39元，故D正确；A、B、C错误。 4．关于家庭线路的安装，下列说法不正确的是 （　　） A．照明线不要与插座线合用B．所有插座线均要通过漏电保护器 C．开关应控制火线 D．火线、零线都安装保险丝 【答案】D 【详解】照明线若与插座线合用有安全隐患，故A正确；插座线通过漏电保护器，能保护家用电器，故B正确；开关控制火线，以免发生漏电事故，故C正确；保险丝应安装在火线上，故D错误。 5. 如图，电路中有、、三根导线。其中一根导线的铜丝是断的，另外两根导线和电源、电阻、都是完好的。电源电动势为。某同学想利用多用电表的直流挡检查出断导线，下列说法正确的是（　　） A. 若测得间电压接近，断导线一定 B. 若测得间电压接近，断导线一定是 C. 若测得间电压为0，断导线一定是 D. 若测得间电压为0，断导线一定 【答案】D 【详解】AB．用多用电表的红表笔接在a点，黑表笔如果接在b点或者d点时电表示数为9V，说明已有电流通过电压表，可知ef段导线肯定无断路，断路必定在ab或cd段，故A、B错误； CD．用多用电表的红表笔接在a点，黑表笔如果接在c点时电表示数为0V，说明没有电流通过电压表，可知cd或ef段导线有断路，黑表笔如果接在e点时电表示数为0V，说明ef段导线一定有断路，故C错误，D正确。 6. 某同学在图中所示实验中，闭合开关后发现小灯泡不发光，该同学检查接线均良好。保持开关闭合，用多用电表2.5V直流电压档进行检测。下列说法错误的是（　　） A. 将多用电表红、黑表笔分别接触A、B，若电压表示数几乎为零，说明灯泡可能短路 B. 将多用电表红、黑表笔分别接触C、D，若电压表示数几乎为零，说明开关可能断路 C. 将多用电表红、黑表笔分别接触C、D，若电压表示数几乎为零，说明灯泡可能断路 D. 将多用电表红、黑表笔分别接触E、F，若电压表读数接近1.5V，说明灯泡和灯泡座可能接触不良 【答案】B 【详解】A．红、黑表笔分别接触A、B，若电压表几乎没有读数，说明路端电压为零，可能是由于灯泡短路造成的，故A正确，不符合题意； BC．红、黑表笔分别接触C、D，若电压表几乎没有读数，说明开关未出现断路故障，灯泡出现断路，故B错误，符合题意，C正确，不符合题意； D．红、黑表笔分别接触E、F，若电压表读数接近1.5V，说明除灯泡部分外，其它电路不存在问题，灯泡不亮的原因可能是灯泡位置存在断路，故D正确，不符合题意。故选B。 7.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？ 【答案】（1）38～80倍（2）44 mA 27.5 mA 22 mA（3）均有危险（4）27.5 mA 不会熔断 【详解】(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，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。 课 堂 小 结 1.家庭电路就像个有序的“电力社区”，进户线、电能表、总开关、漏电保护器各司其职，尤其是漏电保护器，堪称“安全保安”，漏电或过载时会自动跳闸，把危险挡在门外。 2.插座必须“左零右火上地”，三孔插座的地线是电器金属外壳的“逃生通道”；湿手绝对不能碰开关、插座，不然就是给“电老虎”搭跳板；也别把多个大功率电器插一个插座，避免电路“超负荷”罢工甚至起火。 板 书 设 计 第五节 家庭电路与安全用电 一、家庭电路“成员”：各司其职护安全 进户线（火线+零线）：“电力输送双通道”，火线带电（220V），零线不带电 电能表：“电力计费员”，记录家里用了多少电 总开关：“电路总闸门”，检修时拉闸断电，杜绝触电 漏电保护器/空气开关：“安全警报员”，漏电/过载时自动跳闸（像保安抓危险分子） 用电器+插座：“电力使用者”，插座要“左零右火上地”（三孔插座带地线，防漏电） 二、核心安全准则：远离“电老虎” 不碰带电体：湿手不摸开关、插座（水导电，相当于给电老虎“搭跳板”） 不超负荷用电：别把多个大功率电器插一个插座（比如空调+电暖器，容易烧电路） 破损及时修：电线破皮、插座松动要更换（避免“电老虎跑出来”） 金属外壳接地：冰箱、洗衣机等要用三孔插座（地线是“安全逃生通道”，漏电时导走电流） 三、趣味避险案例：这些操作要杜绝 案例1：用湿毛巾擦台灯 → 水导电触电！正确：先断电，用干布擦 案例2：插座插满充电器 → 过载跳闸！正确：合理分配插座，不用“万能插排串插排” 四、记忆口诀 火线零线分清楚，左零右火上地固；湿手不碰带电物，过载漏电会跳闸；安全用电记心间，家庭生活才安心！ 作业 布置 1.绘制家庭电路简图，标注总开关、保险丝、各用电器及插座位置，并说明火线、零线、地线的连接方式。 2.列举2种常见用电安全隐患（如湿手触摸电器、超负荷用电），分析其危害，并提出预防措施。 3.设计一个家庭电路故障排查方案（如某插座无电），说明使用试电笔的检测步骤及可能原因。 教学反思 1. 家庭电路故障分析案例不足，学生实操排查能力薄弱，需补充模拟故障场景强化练习。 2. 安全用电原则讲解偏理论，可结合真实触电案例，增强学生安全防范意识。 3. 学生对漏电保护器等设备工作原理理解模糊，应简化原理讲解，侧重实际应用价值。 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 $