第五节 家庭电路与安全用电（导学案）物理粤教版2019必修第三册

该高中物理导学案聚焦家庭电路组成、安全用电原则及故障分析，通过“知识回顾-自主预习”学习支架，衔接电功、焦耳定律等旧知与火线零线、漏电保护器等新知，结合老旧小区火灾案例等实际情境，引导学生建立前后知识联系。 特色在于融合科学探究、科学思维与科学态度与责任，通过模拟电路连接实验、隐患整改方案设计培养实践能力，结合故障成因推理、熔丝选择计算等习题提升问题解决能力，强化安全用电意识与社会责任感，适合自主学习与教学评估。

第五节 家庭电路与安全用电 导学案 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。 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。 【知识回顾】 1.用电器在工作过程中将电能转化为__________能、__________能等__________能。 2.电功的计算式__________适用于__________。 3.用电器正常工作时电压（铭牌上标出的电压）叫__________。用电器在额定电压下的功率（铭牌上标出的功率）叫__________。用电器实际工作时的电压叫__________。用电器在实际电压下的功率叫__________。 4.焦耳定律：电流通过某导体产生的热量,跟__________成正比，跟__________及__________成正比。数学表达式为__________，适用于__________电路，也适用于__________电路。 5.纯电阻电路是指用电器只有__________和__________的电路。 【自主预习】 1.家庭电路一般由两根进户线、______、______、用电器、插座、导线、开关等组成。进户线分为______线和______线，火线和零线之间有220 V电压，它们构成家庭电路的电源。电能表用来测量用户在一定时间内消耗的______，保险设备用来保护电路。 2.现在家庭电路一般会串联______，又名空气开关，只要电路中电流超过______，它就会______。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______、严重过载及欠电压等进行保护。 3.触电保护器中的电子线路能检测到由于______或______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。 4.断路是由于导线没有______、用电器______或未安装好等，使整个电路在某处______的状态。短路是火线和零线______形成的。发生短路的原因可能是线路绝缘不良，也可能是操作不当。 5.______和______是用电中较容易发生的安全事故。用电时发生的火灾主要是由______和______造成的。 6.触电一般是人______或______接触带电体造成的。带电体的电压若高于______安全电压，人接触就会导致触电。人靠近高压带电体时，也可能导致触电。 7.全球电能的最主要来源是______发电，节约用电，不仅可以减少______，缓解能源紧张问题，还可以减少______。 【思考交流1】 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？ 【问题体验1】 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？ 【归纳总结1】家庭电路 1、主要由供电线路、_________、总开关、_________、插座、开关、用电器等组成。 火线 零线 地线 总断路器 浴室 支路 厨房 支路 客厅 支路 空调 支路 电 能 表 2、供电线路包含_________（又称_________）及_________，它们之间的电压为_________V，入户线中还应铺设一条_________，其对地电压为_________。 3、为了避免用电器通断时的相互影响，所有用电器都是_______联连接在相线、零线间，且有的用电器还需与_________连接。漏电的一种情景 4、低压断路器：具有_________、_________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），有些还带有________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）。 【问题体验2】 图为常用的插座，上面为两孔插座，下面为三孔插座。 试探究：什么情况下要求用三孔插座？ 【归纳总结2】家庭电路的简单故障分析 1、家庭电路的故障主要有_________、_________、_________、_________及连接错误等。 2、断路器自动断开表示其所在回路发生短路或过载、漏电等故障。 3、_________及_________是对简单电路故障检测的常用工具。 4、(1)发现有人触电，该怎样施救？ (2)列举家庭电路中的安全防护措施。 _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ 5、为何要节约用电？ 1．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 2. 小红家中的4盏灯突然全部熄灭了，检查保险丝发现并未烧断，用测电笔测试室内各处电路时，氖管都发光。她对故障作了下列4种判断，其中正确的是（　　） A．灯泡全部烧坏了 B．进户零线断路 C．室内线路某处短路 D．进户火线断路 3．室内有几种用电器：1.5 kW的电饭煲、200 W的电冰箱、750 W的取暖器、250 W的电视机和2 kW的空调器。如果进线处有13 A的保险丝，供电电压为220 V，下列情况下不可能同时使用的是 （　　） A．电饭煲和电冰箱B．取暖器和空调器C．电饭煲和空调器D．电冰箱、电视机和空调器 4．如图所示是某一电器的铭牌。从铭牌上的信息可推断该铭牌对应的电器可能是 （　　） 5.某家庭要安装一套家庭供热水系统。所选用电热水器的技术参数中标有：“加热功率/电压：3 800 W/220 V”。若需要为电热水器安装一个熔断器，参考下列数据通过计算说明，应该选择多大直径的熔丝？ 常用铅锡合金熔丝的技术数据（铅95%，锡5%） 额定电流I/A 2 2.6 3.3 4.8 7 11 15 18 22 常用铅锡合金熔丝的技术数据（铅95%，锡5%） 直径d/mm 0.508 0.61 0.71 0.915 1.22 1.63 2.03 2.34 2.65 6.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？ 知识梳理与关联 方法与能力提升 疑问与拓展 自我评估 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 第五节 家庭电路与安全用电 导学案 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。 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。 【知识回顾】 1.用电器在工作过程中将电能转化为内能、机械能等其他形式的能。 2.电功的计算式W＝UIt适用于一切电路。 3.用电器正常工作时电压（铭牌上标出的电压）叫额定电压。用电器在额定电压下的功率（铭牌上标出的功率）叫额定功率。用电器实际工作时的电压叫实际电压。用电器在实际电压下的功率叫实际功率。 4.焦耳定律：电流通过某导体产生的热量,跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻及通电时间成正比。数学表达式为，适用于纯电阻电路，也适用于非纯电阻电路。 5.纯电阻电路是指用电器只有电阻和灯泡的电路。 【自主预习】 1.家庭电路一般由两根进户线、电能表、保险设备、用电器、插座、导线、开关等组成。进户线分为火线和零线，火线和零线之间有220 V电压，它们构成家庭电路的电源。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。 2.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。 3.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。 4.断路是由于导线没有连接好、用电器烧坏或未安装好等，使整个电路在某处断开的状态。短路是火线和零线直接接触形成的。发生短路的原因可能是线路绝缘不良，也可能是操作不当。 5.火灾和触电是用电中较容易发生的安全事故。用电时发生的火灾主要是由短路和过载造成的。 6.触电一般是人直接或间接接触带电体造成的。带电体的电压若高于36V安全电压，人接触就会导致触电。人靠近高压带电体时，也可能导致触电。 7.全球电能的最主要来源是火力发电，节约用电，不仅可以减少能源消耗，缓解能源紧张问题，还可以减少环境污染。 【思考交流1】 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？ 【问题体验1】 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？ 【归纳总结1】家庭电路 1、主要由供电线路、_________、总开关、_________、插座、开关、用电器等组成。 火线 零线 地线 总断路器 浴室 支路 厨房 支路 客厅 支路 空调 支路 电 能 表 2、供电线路包含_________（又称_________）及_________，它们之间的电压为_________V，入户线中还应铺设一条_________，其对地电压为_________。 3、为了避免用电器通断时的相互影响，所有用电器都是_______联连接在相线、零线间，且有的用电器还需与_________连接。漏电的一种情景 4、低压断路器：具有_________、_________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），有些还带有________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）。 【问题体验2】 图为常用的插座，上面为两孔插座，下面为三孔插座。 试探究：什么情况下要求用三孔插座？ 1.核心适用条件 三孔插座比两孔插座多一个接地孔，这个插孔会连接到大地。当用电器内部绝缘层破损，火线接触到金属外壳时，漏电电流会通过地线直接导入大地，同时触发漏电保护器跳闸，避免人体接触外壳时触电。 只有金属外壳的Ⅰ类电器需要这种保护，这类电器的插头为三脚插头，插头的最长脚就是接地脚。 2.常见必须用三孔插座的电器 大功率厨房电器：冰箱、微波炉、电磁炉、电烤箱、洗碗机。 大家电：空调、洗衣机、热水器、电视机。 其他金属外壳电器：台式电脑主机、打印机、电风扇、电熨斗。 3.使用三孔插座的注意事项 严禁将三脚插头掰掉接地脚，强行插入两孔插座，这种做法会完全丧失接地保护功能，极易引发触电。 三孔插座的接地孔必须可靠接地，不能悬空，否则接地保护形同虚设。 潮湿区域（如卫生间、厨房）的三孔插座需选用防溅型，且要配合漏电保护器使用。 【归纳总结2】家庭电路的简单故障分析 1、家庭电路的故障主要有_________、_________、_________、_________及连接错误等。 2、断路器自动断开表示其所在回路发生短路或过载、漏电等故障。 3、_________及_________是对简单电路故障检测的常用工具。 4、(1)发现有人触电，该怎样施救？ 1.立即切断电源 这是最安全、最优先的操作。迅速找到电源开关或插座，断开开关、拔掉插头；如果是电线触电，可使用干燥的木棍、竹竿等绝缘工具，将电线从触电者身上挑开，切记不要用手直接触碰电线或触电者。 2.判断触电者状态 电源切断后，快速检查触电者的意识、呼吸和心跳： 若触电者意识清醒、能正常呼吸，让其平躺休息，保持周围通风，立即拨打120并等待医护人员，期间密切观察其状态，不要随意移动。 若触电者失去意识，但仍有呼吸和心跳，让其平躺，解开衣领、腰带，保持呼吸道通畅，拨打120并守护在旁。 若触电者呼吸、心跳停止，立即进行心肺复苏，同时持续拨打120，直到医护人员到达。 3.注意施救禁忌 严禁在未切断电源时，用手直接拉拽触电者，也不能用潮湿的工具接触电源或触电者。 若触电者在高处，施救时要注意防止其坠落摔伤。 不要给失去意识的触电者喂水或食物。 4.特殊情况处理 若无法快速切断电源，且触电者接触的是低压电，可站在干燥的木板、凳子等绝缘物体上施救；若涉及高压电，切勿靠近，立即拨打110和120，并在周围设置警示标志，等待专业人员处理。 (2)列举家庭电路中的安全防护措施。 1.安装漏电保护器 这是家庭电路防触电的核心装置。漏电保护器能在电路出现漏电（如电器外壳带电、人体触电）时，0.1秒内自动切断电源，避免触电事故。建议在总配电箱和卫生间、厨房等潮湿区域的分路电路中都安装。 2.配置空气开关（断路器） 替代传统保险丝，兼具过载保护和短路保护功能。当电路中电流过大（如同时开启多个大功率电器）或发生短路时，空气开关会自动跳闸切断电路，防止电线过热引发火灾。需根据不同回路的功率选择匹配规格的空气开关。 3.使用合格的电线与绝缘材料 电线需选择符合国家标准的铜芯线，根据用电器功率选合适线径（如大功率电器用4mm²及以上线径），避免细电线过载发热。 电线接头处需用绝缘胶带或接线端子包裹严密，穿管布线时使用阻燃PVC管，防止电线绝缘层破损漏电。 4.潮湿区域的特殊防护 卫生间、厨房、阳台等潮湿区域，需安装防溅型插座和开关，避免水汽进入引发短路；插座高度应高于地面30cm以上，防止积水浸泡。同时，这些区域的电器（如热水器、洗衣机）外壳需可靠接地。 5.电器接地与接零保护 带有金属外壳的电器（冰箱、空调、微波炉等），必须使用三脚插头和三孔插座，确保外壳接地。一旦电器内部漏电，电流会通过地线导入大地，避免人体接触外壳时触电。 6.避免电路过载 不随意串联多个插座（“插线板叠插”），防止总功率超过电路承载能力。 大功率电器（电磁炉、电暖器、空调）需单独使用一个回路，不与其他电器共用插座。 7.定期检查与维护 定期检查电线绝缘层是否老化、开裂，插座和开关是否松动、发烫，发现问题及时更换。 每年测试一次漏电保护器的有效性（按下测试按钮，若能正常跳闸则说明功能完好）。 8.规范使用电器与电路 不私自改装电路、不私拉乱接电线，改装电路需由持证电工操作。 插拔插头时握住插头本体，不要拽拉电线；电器不用时及时拔掉插头，避免待机耗电和雷击风险。 严禁用铜丝、铁丝替代保险丝，否则会失去过载保护功能，极易引发火灾。 5、为何要节约用电？ 1.降低生活与生产成本 对家庭而言，节约用电能直接减少电费支出，减轻生活负担；对企业、工厂等生产单位，用电成本是运营成本的重要组成部分，节约用电可提升经济效益，增强市场竞争力。 2.缓解能源供应压力 我国目前的电力供应仍以火力发电为主（煤炭燃烧发电），而煤炭是不可再生资源，储量有限。节约用电能减少对煤炭等化石能源的消耗，延缓资源枯竭速度；同时也能减轻水电、风电、光伏等清洁能源的供应压力，助力能源结构平稳转型。 3.减少环境污染与碳排放 火力发电过程中会排放大量二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物等污染物。二氧化碳是主要的温室气体，会加剧全球气候变暖；二氧化硫和氮氧化物则会导致酸雨，破坏土壤、水体和植被，危害生态系统。节约用电相当于减少污染物排放，助力“双碳”目标实现，改善生态环境。 4.保障电网安全稳定运行 用电高峰期（如夏季空调集中使用、冬季取暖设备开启），电网负荷会急剧升高，容易出现过载、电压不稳等问题，甚至引发停电事故。节约用电能分散电网高峰负荷，降低电网运行压力，保障电力系统稳定，避免大规模停电对居民生活、工业生产、公共服务（如医院、交通）造成影响。 5.培养绿色低碳的生活理念 节约用电是一种绿色环保的生活习惯，能带动节约用水、节约粮食等其他节约行为，推动全社会形成低碳、可持续的消费模式和生活方式，提升公民的生态环保意识。 1．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，则A正确；插座线通过漏电保护器，能保护家用电器，则B正确；开关控制火线，以免发生漏电事故，则C正确；保险丝应安装在火线上，则D错误。 2. 小红家中的4盏灯突然全部熄灭了，检查保险丝发现并未烧断，用测电笔测试室内各处电路时，氖管都发光。她对故障作了下列4种判断，其中正确的是（　　） A．灯泡全部烧坏了 B．进户零线断路 C．室内线路某处短路 D．进户火线断路 【答案】B　 【详解】首先，由于保险丝未断，说明不是室内线路短路现象，故C错误。又由于用测电笔测试室内各处电路时，氖管都发光，说明火线可进入到室内，故D错误。另外用测电笔测试零线时，正常情况下氖管应不发光，现在氖管发光，说明零线通过灯泡的灯丝与火线处于接通状态，故灯泡全部烧坏是不可能的，即A也被排除了。因此本题的答案应选择B，即由于进户零线断路，使电路不能闭合形成电流回路，灯泡都不亮，但室内各处都处于有电状态（氖管发光）。 3．室内有几种用电器：1.5 kW的电饭煲、200 W的电冰箱、750 W的取暖器、250 W的电视机和2 kW的空调器。如果进线处有13 A的保险丝，供电电压为220 V，下列情况下不可能同时使用的是 （　　） A．电饭煲和电冰箱B．取暖器和空调器C．电饭煲和空调器D．电冰箱、电视机和空调器 【答案】C 【详解】当保险丝达到最大电流时电路中的总功率P总=UI=220×13 W=2 860 W，电饭煲和电冰箱同时使用的功率为：P1=1 500 W+200 W=1 700 W<2 860 W，可以同时使用，故A错误；取暖器和空调器同时使用的功率为：P2=750 W+2 000 W=2 750 W<2 860 W，可以同时使用，故B错误；电饭煲和空调器同时使用的功率为：P3=1 500 W+2 000 W=3 500 W>2 860 W，不可以同时使用，故C正确；电冰箱、电视机和空调器同时使用的功率为：P4=200 W+250 W+2 000 W=2 450 W<2 860 W，可以同时使用，故D错误。 4．如图所示是某一电器的铭牌。从铭牌上的信息可推断该铭牌对应的电器可能是 （　　） 【答案】A 【详解】电风扇的额定功率一般为24 W，电饭煲的额定功率一般为750 W，电熨斗的功率一般为300～500 W，电热壶的功率一般为1.5 kW～2 kW，从图中知，额定功率为24 W，所以对应电器为电风扇，故A正确。B、C、D错误。 5.某家庭要安装一套家庭供热水系统。所选用电热水器的技术参数中标有：“加热功率/电压：3 800 W/220 V”。若需要为电热水器安装一个熔断器，参考下列数据通过计算说明，应该选择多大直径的熔丝？ 常用铅锡合金熔丝的技术数据（铅95%，锡5%） 额定电流I/A 2 2.6 3.3 4.8 7 11 15 18 22 常用铅锡合金熔丝的技术数据（铅95%，锡5%） 直径d/mm 0.508 0.61 0.71 0.915 1.22 1.63 2.03 2.34 2.65 【答案】应选用直径为2.34 mm的熔丝 【详解】P＝3 800 W，U＝220 V，I＝＝ A≈17.27 A．查表可知：应选用直径为2.34 mm，额定电流为18 A的熔丝。 6.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。 知识梳理与关联 方法与能力提升 疑问与拓展 自我评估 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $