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

本初中物理讲义聚焦“家用电器及其使用”核心知识点，系统梳理家用电器按能量转化分类（电热类纯电阻、电动类非纯电阻、影音光电类），解读铭牌参数及计算（I=P/U、W=Pt），明确安全用电规范，构建从理论到实践的学习支架。 该资料以跨学科实践为特色，通过“活学活用”空气开关跳闸计算、“迁移创新”节约用电项目化学习，培养科学思维与科学态度，结合生活场景实例辅助教学，课后分层练习助力学生巩固知识、查漏补缺。

第十六章 生活用电 第2节 跨学科实践：家用电器及其使用 课标要点 1.结合电学知识给家用电器分类，理清各类电器工作时的能量转化，将课本物理知识和日常生活结合起来。 2.看懂家用电器铭牌上的额定电压、额定功率参数，会利用电功率、电功公式计算工作电流、耗电量。 3.掌握家用电器正确使用方法，牢记居家安全用电规则，掌握日常节电方法，树立安全用电、节约能源、绿色环保的意识。 学习重难点 重点：家用电器的分类与能量转化；看懂家电额定参数并能简单计算；安全用电原则与节能方法。 难点：区分纯电阻、非纯电阻家电的能量转化；结合铭牌计算电流、电能；结合生活场景判断用电安全隐患。 知识点 跨学科实践：家用电器及其使用 1.家用电器分类及能量转化 电热类家用电器 依靠电流热效应工作，电能全部转化为内能，属于纯电阻用电器，遵循焦耳定律。 常见电器：电饭锅、电热水壶、电暖器、电熨斗、电热水器、电热毯。 电动类家用电器 内部装有电动机，电能主要转化为机械能，线圈发热会损耗一小部分电能，属于非纯电阻电路。 常见电器：电风扇、洗衣机、抽油烟机、冰箱、空调压缩机。 影音光电类家用电器 电能转化为光能、声能，同时产生少量内能。 常见电器：电视机、电脑、LED 台灯、音响。 2.读懂家电铭牌参数 所有家用电器铭牌都会标注额定电压、额定功率，我国家庭电路统一电压为 220V。 额定电压：用电器正常工作所需电压；额定功率：额定电压下电器工作的功率。 常用计算： 正常工作电流：I=P/U； 消耗电能：W=Pt，可计算电器工作一段时间消耗的电量，单位常用千瓦时（度）。 电压低于220V时，电器实际功率小于额定功率，无法正常发挥工作效果。 3.家用电器安全使用规范 带有金属外壳的电器，必须接入三孔插座，遵循左零右火上接地的接线规则。地线可在用电器漏电时，将电流导入大地，防止人体触电。 空调、电热水器、电磁炉等大功率电器，不要共用同一个插线板，总电流过大会使导线过热，极易引发火灾。 潮湿环境严禁用湿手触碰开关、插拔插头，水是导体，容易发生触电事故。 电器长时间闲置，要拔掉电源插头，杜绝待机耗电，同时避免线路老化短路。 电器出现冒烟、异常发烫、跳闸故障时，第一时间切断家中总电源，不可徒手接触故障电器。 随学随练生活中我们会用到各式各样的插线板。 (1)图甲为一款带电流过载保护装置的插线板，当插线板中电流过大时会触发该装置自动断电。请写出一个引起插线板中电流过大的原因并进行解释； (2)图乙为带开关和USB插口的新款插线板。请用笔画线代替导线将该插线板的开关和USB组正确接入图丙所示的家庭电路。 题型 跨学科实践：家用电器及其使用 活学活用某型号空气开关如图所示，空气开关“C20”中，“C”字母代表的是断电保护，“20”就是指20A的电流，如果电路上的电流超过20A，电路就会被切断，也就是我们所说的跳闸。家庭电路中，若同时使用一台2kW的空调和一台1500W的电热水壶，电路______（选填“会”或“不会”）跳闸。 基础通关 1．关于家庭电路，下列说法正确的是（    ） A．电能表是用来测量电压的仪表 B．用电器与控制它的开关都是并联的 C．电路中总电流过大，可能是由于电路总功率过大导致的 D．保险丝一般选用电阻较小．熔点较高的熔丝制成 2．如图所示的实验装置是保险丝作用演示器，它是一个由三盏灯组成的并联电路，电源电压保持不变。在实验过程中，如果将C、D两点间接入的保险丝更换为铜丝，干路总开关闭合，当三盏灯全部接入电路一段时间后，接在A、B两点间的镍铬合金丝的绝缘外皮就会燃烧起来。请你利用所学知识回答： (1)在家庭电路中，铜丝______（选填“可以”或“不可以”）替代保险丝，保护电路； (2)简要分析镍铬合金丝的外皮燃烧的原因。( ) 素养提升 3．如图所示是晓彤家的电路简化图，由该图可知（    ） A．火线和零线之间的电压是380V B．将试电笔插入两孔插座的甲孔中，氖管不发光 C．控制灯泡的开关和灯泡的位置可以互换 D．用户保险熔断一定是因为家庭电路中使用的用电器过多，总功率过大引起的 4．如图是小安家庭电路部分配电示意图，下列说法正确的是（     ） A．电能表是测量家庭电路中用电器总功率的仪表 B．电热水壶的三脚插头中，较长的脚与中性线（零线）相连 C．插座分支回路中，电风扇和电热水壶之间的连接方式为并联 D．家庭电路中空气开关跳闸，一定是因为电路中用电器总功率过大 5．如图所示是小明简化后的部分家庭电路的接线图及家中电能表表盘，空气开关允许通过的最大电流为30 A，下列说法正确的是（　　） A．根据图中信息可以判断导线b为火线 B．当电冰箱插头接入插座后，空气开关立刻断开，则一定是冰箱内部发生短路 C．他家允许同时接入用电器总功率不应高于1100 W D．若只让一个标有“220 V  200 W”的电视机正常工作6 min，则电能表的指示灯闪烁12次 迁移创新 6．实践活动课上，小茹想利用电位器调节灯泡亮度，图（a）是电位器的内部结构示意图。电位器有三个接线柱a、b、c，可起到调节和开关的作用。请在图（b）中用笔画线代替导线，将亮度可调灯泡正确接入电路，同时在括号内标出相线、中性线或保护线。要求：逆时针旋转旋钮时灯泡变亮。 7．某物理兴趣小组开展节约用电项目化学习，实践过程如下： 【项目实施】 (1)调查家庭用电情况 小新记录他家电能表第一天和第二天早上的读数（图甲）。若按0.65元计，则他家一天应付电费为__________元； (2)了解用电器耗电情况 ①表1为小新收集的家中部分用电器正常工作的参数，一个月（30天）内消耗电能最多的用电器是__________。 表1 家用电器 额定电压 额定电功率 平均每天工作时间 电饭煲 220 800 1 电热水器 220 2000 1 机顶盒 220 12 4 电视机 220 150 4 电冰箱 220 100 15 ②待机通常指用电器处于低功耗等待工作状态。小新用电力检测仪测量了家中部分用电器待机状态下的功耗，如表2所示，他家这些用电器每天待机浪费的电能总量为__________； 表2 用电器 机顶盒 电视机 电热水器 数量 1 1 1 待机功耗（W/台） 8 5 10 平均待机时间（h/天） 20 20 23 (3)讨论该如何节约用电及评估效果。 ①节约用电，同学们还可以怎么做？__________ ②换用节能设备。图乙为电能分别让亮度相同的节能灯和白炽灯持续正常工作的时间。若二者工作相同的时间，节能灯比白炽灯节能__________%； ③坚持节约用电。若小新每次使用完机顶盒都及时关闭电源，按照表2机顶盒待机功率和时间，一年（365天）节约的电能可供家用空调（功率2000W）工作__________h。 家用电器 电饭煲 电热水器 机顶盒 电视机 电冰箱 平均每天消耗电能 0.8 2 0.048 0.6 1.5 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $ 第十六章 生活用电 第2节 跨学科实践：家用电器及其使用 课标要点 1.结合电学知识给家用电器分类，理清各类电器工作时的能量转化，将课本物理知识和日常生活结合起来。 2.看懂家用电器铭牌上的额定电压、额定功率参数，会利用电功率、电功公式计算工作电流、耗电量。 3.掌握家用电器正确使用方法，牢记居家安全用电规则，掌握日常节电方法，树立安全用电、节约能源、绿色环保的意识。 学习重难点 重点：家用电器的分类与能量转化；看懂家电额定参数并能简单计算；安全用电原则与节能方法。 难点：区分纯电阻、非纯电阻家电的能量转化；结合铭牌计算电流、电能；结合生活场景判断用电安全隐患。 知识点 跨学科实践：家用电器及其使用 1.家用电器分类及能量转化 电热类家用电器 依靠电流热效应工作，电能全部转化为内能，属于纯电阻用电器，遵循焦耳定律。 常见电器：电饭锅、电热水壶、电暖器、电熨斗、电热水器、电热毯。 电动类家用电器 内部装有电动机，电能主要转化为机械能，线圈发热会损耗一小部分电能，属于非纯电阻电路。 常见电器：电风扇、洗衣机、抽油烟机、冰箱、空调压缩机。 影音光电类家用电器 电能转化为光能、声能，同时产生少量内能。 常见电器：电视机、电脑、LED 台灯、音响。 2.读懂家电铭牌参数 所有家用电器铭牌都会标注额定电压、额定功率，我国家庭电路统一电压为 220V。 额定电压：用电器正常工作所需电压；额定功率：额定电压下电器工作的功率。 常用计算： 正常工作电流：I=P/U； 消耗电能：W=Pt，可计算电器工作一段时间消耗的电量，单位常用千瓦时（度）。 电压低于220V时，电器实际功率小于额定功率，无法正常发挥工作效果。 3.家用电器安全使用规范 带有金属外壳的电器，必须接入三孔插座，遵循左零右火上接地的接线规则。地线可在用电器漏电时，将电流导入大地，防止人体触电。 空调、电热水器、电磁炉等大功率电器，不要共用同一个插线板，总电流过大会使导线过热，极易引发火灾。 潮湿环境严禁用湿手触碰开关、插拔插头，水是导体，容易发生触电事故。 电器长时间闲置，要拔掉电源插头，杜绝待机耗电，同时避免线路老化短路。 电器出现冒烟、异常发烫、跳闸故障时，第一时间切断家中总电源，不可徒手接触故障电器。 随学随练生活中我们会用到各式各样的插线板。 (1)图甲为一款带电流过载保护装置的插线板，当插线板中电流过大时会触发该装置自动断电。请写出一个引起插线板中电流过大的原因并进行解释； (2)图乙为带开关和USB插口的新款插线板。请用笔画线代替导线将该插线板的开关和USB组正确接入图丙所示的家庭电路。 【答案】(1)见解析 (2) 【详解】（1）第一种可能是插线板电路中总功率过大。当插线板电路中同时接入多个大功率用电器时，电路总功率过大，由可知，电压一定时，通过插线板的总电流过大，触发该装置自动断电。 第二种可能是插线板电路中发生短路。插线板电路中发生短路时，该部分电路的电阻很小，由可知，电压一定时，通过插线板的电流过大，触发该装置自动断电。 （2）根据安全用电的原则可知，开关需要接在火线与USB组之间，因此将开关右端接在火线上，将开关左端接在USB组的另一端，如图所示： 题型 跨学科实践：家用电器及其使用 活学活用某型号空气开关如图所示，空气开关“C20”中，“C”字母代表的是断电保护，“20”就是指20A的电流，如果电路上的电流超过20A，电路就会被切断，也就是我们所说的跳闸。家庭电路中，若同时使用一台2kW的空调和一台1500W的电热水壶，电路______（选填“会”或“不会”）跳闸。 【答案】不会 【详解】如果电路上的电流超过20A，电路就会被切断，也就是我们所说的跳闸。允许接入的最大电功率为P=UI=220V×20A=4400W 因为1500W+2000W=3500W＜4400W 所以能同时工作，电路不会跳闸。 基础通关 1．关于家庭电路，下列说法正确的是（    ） A．电能表是用来测量电压的仪表 B．用电器与控制它的开关都是并联的 C．电路中总电流过大，可能是由于电路总功率过大导致的 D．保险丝一般选用电阻较小．熔点较高的熔丝制成 【答案】C 【详解】A．电能表是用来测量电能的仪表而不是电压的仪表，故A错误； B．家庭电路中，火线出来，经过开关，在经过用电器到零线，所以用电器和开关是串联的，故B错误； C．家庭电路电路中出现短路或者电路中接入用电器的总功率过大都会造成电流过大，所以电流过大的原因可能是由于总功率过大，故C正确； D．保险丝的主要作用是在家庭电路电流过大时，由于电流的热效应，会使保险丝温度升高，保险丝达到熔点熔断，起到保护电路的作用，根据焦耳定律所以应该选择电阻较大，熔点较低的材料制成，故D错误。 故选C。 2．如图所示的实验装置是保险丝作用演示器，它是一个由三盏灯组成的并联电路，电源电压保持不变。在实验过程中，如果将C、D两点间接入的保险丝更换为铜丝，干路总开关闭合，当三盏灯全部接入电路一段时间后，接在A、B两点间的镍铬合金丝的绝缘外皮就会燃烧起来。请你利用所学知识回答： (1)在家庭电路中，铜丝______（选填“可以”或“不可以”）替代保险丝，保护电路； (2)简要分析镍铬合金丝的外皮燃烧的原因。( ) 【答案】 不可以 见解析 【详解】(1)[1]由题意可知，当用铜丝代替保险丝，导线的绝缘外皮会燃烧起来，说明在家庭电路中，由于铜丝的熔点较高，铜丝不可以替代保险丝。 (2)[2]根据公式，因为U不变，当三盏灯全部接入电路时，P增大，所以I增大。根据焦耳定律Q=I2Rt，镍铬合金丝的电阻R不变，通过它的电流增大，所以单位时间内电流通过镍铬合金丝产生的热量明显增多，镍铬合金丝的外皮温度升高而燃烧。 素养提升 3．如图所示是晓彤家的电路简化图，由该图可知（    ） A．火线和零线之间的电压是380V B．将试电笔插入两孔插座的甲孔中，氖管不发光 C．控制灯泡的开关和灯泡的位置可以互换 D．用户保险熔断一定是因为家庭电路中使用的用电器过多，总功率过大引起的 【答案】B 【详解】A．我国家庭电路电压是220V，即火线和零线之间的电压是220V，故A不符合题意； B．两孔插座的甲孔接的是零线，所以将试电笔插入两孔插座的甲孔中，氖管不发光，故B符合题意； C．为防止触电，控制灯泡的开关要接在火线和灯泡之间，开关和灯泡的位置不可以互换，故C不符合题意； D．用户保险熔断可能是因为家庭电路中使用的用电器过多，总功率过大引起的，也可能是发生了短路，故D不符合题意。 故选B。 4．如图是小安家庭电路部分配电示意图，下列说法正确的是（     ） A．电能表是测量家庭电路中用电器总功率的仪表 B．电热水壶的三脚插头中，较长的脚与中性线（零线）相连 C．插座分支回路中，电风扇和电热水壶之间的连接方式为并联 D．家庭电路中空气开关跳闸，一定是因为电路中用电器总功率过大 【答案】C 【详解】A．电能表的作用是测量家庭电路中用电器消耗的总电能，而不是测量总功率，故A错误； B．三脚插头中较长的脚连接用电器金属外壳，最终接入保护线（地线），故B错误； C．家庭电路中，各用电器需要独立工作、互不影响，因此均为并联连接，插座分支回路中的电风扇和电热水壶也为并联，故C正确； D．家庭电路中空气开关跳闸，说明电路电流过大，电流过大的原因有两种：电路短路或用电器总功率过大，因此不一定是总功率过大导致的，故D错误。 故选 C。 5．如图所示是小明简化后的部分家庭电路的接线图及家中电能表表盘，空气开关允许通过的最大电流为30 A，下列说法正确的是（　　） A．根据图中信息可以判断导线b为火线 B．当电冰箱插头接入插座后，空气开关立刻断开，则一定是冰箱内部发生短路 C．他家允许同时接入用电器总功率不应高于1100 W D．若只让一个标有“220 V  200 W”的电视机正常工作6 min，则电能表的指示灯闪烁12次 【答案】D 【详解】A．家庭电路中，开关必须接在火线上，才能保证断开开关时切断用电器与火线的连接。图中开关接在导线a上，因此a是火线，故A错误； B．接入电冰箱后空气开关跳闸，原因有两种：电冰箱内部短路，或电路总功率超过空气开关限制，故B错误； C．由图中信息可知，电路允许的最大总功率，故C错误； D．电视机功率消耗电能 电能表参数，表示每消耗电能，指示灯闪烁600次，因此闪烁次数，故D正确。 故选D。 迁移创新 6．实践活动课上，小茹想利用电位器调节灯泡亮度，图（a）是电位器的内部结构示意图。电位器有三个接线柱a、b、c，可起到调节和开关的作用。请在图（b）中用笔画线代替导线，将亮度可调灯泡正确接入电路，同时在括号内标出相线、中性线或保护线。要求：逆时针旋转旋钮时灯泡变亮。 【答案】 【详解】电位器的实质就是滑动变阻器，滑片与中间接线柱b连接，逆时针旋转旋钮时灯泡变亮，即要接入的有效电阻要变小，在图（b）中电位器应连接中间与右侧接线柱；又因为此电路中电位器起到开关的作用，应连接在相线与灯泡之间，可推知图（b）中电位器的滑片已连接的导线应为相线，根据标志最下面的应为保护线，故最上的导线为中性线。人手在操作灯泡时容易触碰到灯泡侧壁的螺纹金属片，为保证人员的安全应使侧壁螺纹金属片连接中性线。作图如下： 7．某物理兴趣小组开展节约用电项目化学习，实践过程如下： 【项目实施】 (1)调查家庭用电情况 小新记录他家电能表第一天和第二天早上的读数（图甲）。若按0.65元计，则他家一天应付电费为__________元； (2)了解用电器耗电情况 ①表1为小新收集的家中部分用电器正常工作的参数，一个月（30天）内消耗电能最多的用电器是__________。 表1 家用电器 额定电压 额定电功率 平均每天工作时间 电饭煲 220 800 1 电热水器 220 2000 1 机顶盒 220 12 4 电视机 220 150 4 电冰箱 220 100 15 ②待机通常指用电器处于低功耗等待工作状态。小新用电力检测仪测量了家中部分用电器待机状态下的功耗，如表2所示，他家这些用电器每天待机浪费的电能总量为__________； 表2 用电器 机顶盒 电视机 电热水器 数量 1 1 1 待机功耗（W/台） 8 5 10 平均待机时间（h/天） 20 20 23 (3)讨论该如何节约用电及评估效果。 ①节约用电，同学们还可以怎么做？__________ ②换用节能设备。图乙为电能分别让亮度相同的节能灯和白炽灯持续正常工作的时间。若二者工作相同的时间，节能灯比白炽灯节能__________%； ③坚持节约用电。若小新每次使用完机顶盒都及时关闭电源，按照表2机顶盒待机功率和时间，一年（365天）节约的电能可供家用空调（功率2000W）工作__________h。 【答案】(1)5.2 (2) 电热水器 0.49 (3) 减少用电器待机耗电/减少电冰箱开关门的次数和时间/调低电热水器的烧水温度 80 29.2 【详解】（1）由图甲可知，电能表第一天早上的读数为，第二天早上的读数为，则他家一天用电量 他家一天应付电费 （2）[1]根据表1，用计算各用电器每天消耗电能，可得下表: 家用电器 电饭煲 电热水器 机顶盒 电视机 电冰箱 平均每天消耗电能 0.8 2 0.048 0.6 1.5 可知电热水器每天消耗的电能最多，所以一个月（30天）内消耗电能最多的用电器是电热水器。 [2]根据表2，他家这些用电器每天待机浪费的电能总量 （3）[1]根据可知，为了节约用电，可以降低用电器功率或较少用电时间，除了题中所给的还可以采用的方法有减少用电器待机耗电，减少电冰箱开关门的次数和时间，调低电热水器的烧水温度等等。 [2]根据图乙，相同的电能让亮度相同的节能灯和白炽灯持续正常工作的时间之比为5∶1，根据可知，节能灯和白炽灯的功率之比为 所以若二者工作相同的时间，二者耗能 节能灯比白炽灯节能 [3]若小新每次使用完机顶盒都及时关闭电源，按照表2每天节约的电能 一年（365天）节约的电能可供家用空调工作的时间为 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $