9 第二章 9.家庭电路（PPT同步课件）-【学而思】2026-2027学年高二物理必修第三册（教科版）

该高中物理课件围绕家庭电路安全与闭合电路功率计算展开，涵盖输电线横截面积与电流关系、安全用电防护、节约用电等知识，通过知识辨析问题导入，衔接前后知识点，构建从实际应用到理论计算的学习支架。 其亮点在于融合科学思维与科学态度，以等效思想分析变化电阻功率（如将定值电阻等效为电源内阻），结合安全用电实例（如接地线作用）培养责任意识。典例解析与一语破的总结，助力学生提升推理能力，教师可高效开展理论与实践结合的教学。

知识点1　输电线横截面积与允许通过电流的关系 1.虽然输电线电阻与用电器的电阻相比较小,但它在通电过程中仍然要产生一定的焦耳热,从 而使得温度升高。如果温度升高过多,就会造成输电线的绝缘外皮老化,绝缘性能下降,从而 造成漏电,容易发生人身伤害事故。 2.根据R=ρ 可知,对于长度一定的导线来说,横截面积越小,电阻越大,为了用电安全,对于某 种规格的导线,其允许通过的电流要有所限制。根据所有用电器消耗的总功率,可以计算出 干路的电流,再根据电流的大小,选择合适的导线横截面积。 9 家庭电路 必备知识 清单破 第1讲　描述运动的基本概念 知识点2　有关安全用电的几个问题 1.一般来说,人体的电阻可分为体内电阻和体表电阻两部分。其中体内电阻大约为500 Ω,受 环境影响较小;而体表电阻则受环境影响较大;当人体触电时,靠自身的力量能摆脱电源的电 流值是30 mA以下,在这种情况下,保证人体安全的电压值为15 V。 2.我国规定的安全电压等级共5级,分别为42 V、36 V、24 V、12 V、6 V,适用于不同场合, 其中36 V是一般情况下使用的标准;特别恶劣的情况,如在金属容器内、特别潮湿处等特别 危险环境中使用的手持照明灯要采用更低电压12 V;水下等作业场所的手持照明灯具应采用 最低电压6 V。 第1讲　描述运动的基本概念 3.家庭电路安全防护措施 (1)安装可靠的接地线 　　在接地线连接良好的情况下,电器的金属外壳与大地的电势相等,人就不会发生触电事 故了。 (2)过载保护和漏电保护 　　低压断路器,又名自动空气开关,它代替闸刀开关控制电路的通断,还兼有防止电流过大 以及漏电保护等多种功能,是低压配电网中一种重要的保护电器 第1讲　描述运动的基本概念 知识点3　节约用电 1.尽量使用节能的电器。 2.合理使用空调。 3.较长时间不使用的电器,请关闭电源。 第1讲　描述运动的基本概念 知识辨析 1.家庭电路中,如果同时使用的用电器过多,可能发生什么故障? 2.平时常说“低压电器可以靠近,但不能接触;高压电器设备不可以接近”,其中不可以接近 高压电器设备的原因是什么? 3.洗衣机的金属外壳为什么要接地? 4.遇到用电器冒火,若一时无法判明原因,最好的解决方法是什么? 第1讲　描述运动的基本概念 一语破的 1.可能导致电线温度升高过多,造成绝缘外皮老化烧坏,从而漏电。 2.因为高压电器设备周围电场很强,人体接近时容易产生高压电弧触电。 3.洗衣机的金属外壳接地是为防止外壳漏电发生触电事故。 4.借用绝缘工具拔下插头或拉开闸刀开关。 第1讲　描述运动的基本概念 学科素养 题型破 题型　闭合电路的功率问题 讲解分析 1.闭合电路涉及的几种功率 (1)电源的功率 ①电源的功率一般指电源将其他形式的能转化为电能的功率,也称为电源的总功率,计算式 为: P=IE(普遍适用),P= =I2(R+r)(只适用于外电路为纯电阻的电路)。 ②电源内阻消耗的功率P内:电源内阻的热功率,也称为电源的损耗功率,计算公式为P内=I2r。 ③电源的输出功率P出:外电路上消耗的功率,计算式为P出=IU外(普遍适用),P出=I2R= (只 适用于外电路为纯电阻的电路)。R与r越接近,电源的输出功率越大,当R=r时,电源的输出功 率最大。 第1讲　描述运动的基本概念 (2)定值电阻的功率 定值电阻的功率P定=I2R,R为定值电阻,P定只与电流有关,当R外最大时,I最小,P定最小;当R外最小 时,I最大,P定最大。 (3)变化电阻的功率 　　利用等效思想,把除变化电阻之外的其他的定值电阻等效成电源的内阻r',则变化电阻的 功率就是等效以后的电源的输出功率,故当R变=r'时,P变有最大值。   第1讲　描述运动的基本概念 　　如图所示,R1为定值电阻,R2为电阻箱,E为电源的电动势,r为电源的内阻。   ①当R2最小时,定值电阻R1的功率最大,电源内阻的功率最大; ②当R1+R2=r时,电源的输出功率最大; ③当R2=R1+r时,变化电阻R2的功率最大。 　　上面的结论都是在电源的内电阻r不变且外电路为纯电阻电路的情况下适用。 2.解决最大功率问题应注意的两点 (1)在电源的内电阻r不变时,电源的输出功率(即外电阻消耗的功率)随外电阻的变化不是单 调递增或递减的,存在极值。如图所示,当外电阻等于内电阻时,输出功率达到最大值。 第1讲　描述运动的基本概念   (2)如果一个电路的外电阻固定不变,当电源的内电阻r发生变化时,电源的输出功率随内电阻 r的变化是单调递减的,P出=I2R= ,内电阻r减小,输出功率增大,当内电阻最小时,输出功 率最大(此情况下,当内电阻等于外电阻时,内电阻消耗的功率最大)。 第1讲　描述运动的基本概念 3.图像问题中的功率 (1)电源的U-I图像 坐标U、I的乘积表示电源的输出功率。 (2)电阻的U-I图像   坐标U、I的乘积表示电阻消耗的功率。 第1讲　描述运动的基本概念 (3)两图线在同一坐标系中的交点表示电阻的工作点,即将电阻接在该电源上时,电阻中的电 流和两端的电压,此交点横、纵坐标的乘积表示了电源的输出功率和电阻消耗的功率。        第1讲　描述运动的基本概念 典例呈现 例题　如图所示,已知电源电动势为6 V,内阻为1 Ω,保护电阻R0=0.5 Ω,R为电阻箱。闭合开关 后,   (1)要使R0消耗的电功率最大【1】,R应取多大阻值,R0消耗的电功率最大值为多少? (2)当电阻箱R的读数为多少时,电阻箱R消耗的功率最大【2】,这个最大值为多少? (3)当电阻箱R的读数为多少时,电源的输出功率最大【3】,这个最大值为多少? 第1讲　描述运动的基本概念 信息提取    【1】R0为定值电阻,流过的电流越大,R0消耗的功率就越大。 【2】电阻箱R消耗的功率不是电源的输出功率。 【3】电源的输出功率指的是保护电阻R0和电阻箱R消耗的功率之和。 第1讲　描述运动的基本概念 思路点拨    (1)R0为定值电阻,当流过它的电流最大时,R0消耗的功率最大。 (2)当R=r'=r+R0时,电阻箱R消耗的功率最大【4】。 (3)当内阻等于外电阻时,电源的输出功率最大【5】。 第1讲　描述运动的基本概念 解析    (1)R0是定值电阻,消耗的电功率P0=I2R0= R0 当R=0时,P0最大,P0max= R0=8 W。(由【1】得到) (2)把保护电阻R0和电源内阻等效成内阻,即r'=r+R0=1.5 Ω 当R=r'时,R消耗的功率最大,PRmax= R=6 W。(由【2】【4】得到) (3)电源的输出功率 P出= R外=  当R外=r时,P出最大,即R+R0=r(由【3】【5】得到) 则R=0.5 Ω时,P出max= =9 W 第1讲　描述运动的基本概念 答案     (1)R=0    P0max=8 W (2)R=1.5 Ω    PRmax=6 W (3)R=0.5 Ω    P出max=9 W 素养解读    本题以简单的串联模型为依托,考查电源的功率、外电路的功率问题,涉及数学 知识中的极值问题,体现科学思维素养。 第1讲　描述运动的基本概念 $