鲁科版 (2019)必修 第三册第4节 科学用电一等奖教案设计

这是一份鲁科版 (2019)必修 第三册第4节 科学用电一等奖教案设计，共7页。教案主要包含了教学目标，教学重难点，教学过程，针对训练，课堂总结等内容，欢迎下载使用。

【教学目标】
物理观念：
1．了解家庭电路的组成．知道空气断路器和熔断器在电路中的作用，能根据家庭的实际用电功率选择熔丝或低压断路器．
2．了解安全用电，知道常见用电安全事故及原因．
科学态度和社会责任观：通过了解家庭用电和常见用电安全事故，树立安全用电和节约用电的社会责任感．
【教学重难点】
通过了解家庭用电和常见用电安全事故，树立安全用电和节约用电的社会责任感．
【教学过程】
一、导入新课
电给人们的生产生活带来了极大的便利，但如果使用不当，可能会造成火灾（教师课件展示图片）、触电伤亡（教师课件展示图片）等事故。另外，在使用电能时必须要提高效率，以减少资源的浪费。如何避免用电事故的发生和资源浪费？本节将学习科学用电的有关知识。
二、新知学习
（一）家庭用电
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．
（二）安全用电
1．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．
2．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36 V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．
（三）节约用电
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．
四、核心探究
（一）家庭电路组成
1．一般组成框图
2．进户线
①火线：火线跟零线间的电压是220 V．
②零线：零线是与大地相连的，正常情况下零线跟大地之间的电压是0 V．
③地线：在家庭里直接与大地相通的导线，这是为了安全另外加接的．火线与地线之间的电压是220 V，零线与地线之间的电压是0 V．
3．电功的国际单位是焦耳（J），焦耳这个单位太小，通常用较大的单位千瓦时（kW·h），1 kW·h＝3.6×106 J．千瓦·时俗称度．
【例1】家庭电路中的保险丝熔断了，以下原因中不可能的是（ ）
A．使用的用电器总功率过大
B．拉线开关中两根导线的线头相碰了
C．保险丝的规格不符合规定的要求
D．插座中的两根导线的线头相碰了
【解析】选项A过载可以引起保险丝熔断；选项D插座中两根导线的线头相碰，发生短路，也会使保险丝熔断；选项C也可；选项B中拉线开关线头相碰火线接通，不会使保险丝熔断．
【针对训练】
1．关于家庭电路，下列说法中正确的是（ ）
A．家庭电路采用的是电压为220 V的交流电
B．洗衣机、电冰箱等家用电器都使用三孔插座，是为了节约用电
C．在家庭电路中，已有两盏灯正常发光，若再打开电视，则电路中的总电流变小
D．可以用铜丝代替保险丝，这样可以防止断电
【解析】使用三孔插座，是为了防止因漏电而发生触电事故，故B错；在家庭电路中，并联的用电器越多，总电阻越小，家庭电路的电压220 V不变，则电路中的总电流变大，故C错；保险丝不断电则无法起到保护电路的作用，故D错．
2．（多选）小红家的限电器允许通过的最大电流是10 A，她家有2个标有“220 V 40 W”的日光灯，4只标有“220 V 15 W”的灯泡，1个标有“220 V 1 000 W”的热水器，1台合计起来有160 W的电脑，1台制冷时耗电为140 W的电冰箱，1台耗电为80 W的电视机，1台标有“220 V 1 200 W”的空调．请你通过计算判断：小红家的这些用电器可以同时使用吗？哪些电器可以同时使用（ ）
A．不能同时使用，灯泡、电视、空调、电脑、冰箱可以同时使用
B．不能同时使用，灯泡、日光灯、电视、冰箱、空调、电脑可以同时使用
C．不能同时使用，灯泡、热水器、空调可以同时使用
D．都能同时使用
【解析】小红家最大可用电功率为2200 W，而所有的电器都打开时总耗电功率为2720 W，所以不能同时使用．热水器和空调合在一起恰好等于限电功率，打开任意一个小功率电器，只要不跟空调、热水器共同使用即可．
（二）安全用电及节约用电
1．家庭安全用电必须注意以下几点
（1）高度重视，谨防触电：接触、搬运电器时头脑中要时刻想着避免触电，不能大意，要定期检查用电器的插头，大功率用电器的插头极易因过热而损坏，更要注意．
（2）避免短路：短路时电路中的电流非常大，轻则电源、电线烧毁，重则发生火灾，酿成大祸．从插座拔出插头时要手握插头，切勿用力拉扯电线，以免电线绝缘皮破损或插座接头脱落，形成短路．
（3）电器金属外壳应该接地线．容易潮湿的电器如洗衣机等更要接地．
（4）不要在同一插座上同时使用几个大功率的用电器，以免流过插座的电流太大，容易引起火灾．
（5）不要让纸张等易燃物过分靠近电灯、电饭锅、电炉等．
2．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．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2】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1500 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？
【解析】（1）n1＝200 kΩ/5 kΩ＝40，n2＝300 kΩ/8 kΩ＝38，n3＝800 kΩ/10 kΩ＝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＝220 V/5 kΩ＝44 mA，I2＝220 V/8 kΩ＝27.5 mA，I3＝220 V/10 kΩ＝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＝PR/U＝1500 W/220 V＝6.8 A，人的手脚触电时通过人体的电流I2＝27.5 mA＝0.0275 A，通过熔丝的总电流为I＝IR＋I2＝6.8275 A<10 A，故熔丝不会熔断．
【答案】（1）38～80 （2）44 mA 27.5 mA 22 mA （3）潮湿时各种情况均有危险 （4）见解析
【针对训练】
3．小明家新购微波炉一台，铭牌如下表所示，他家为此铺设了专用电线，此专用电线上应该安装额定电流为 的熔丝．
电源：220 V 50 Hz
额定功率：800 W 500 W 800 W
生产日期：2009年9月1日
【解析】用电器的总功率为：
P＝（800＋500＋800） W＝2100 W，
由公式：P＝UI得，I＝eq \f(P,U)＝eq \f(2100,220) A≈9.5 A，即应选10 A的熔丝．
【答案】10 A
4．当李老师最后离开计算机机房要去关闭总电闸时，发现电能表（如图所示）的转盘仍在缓慢地转动．他用手表粗略地估测了一下．1 min转盘转动了5 r．经检查发现，原来机房内还有20台电脑显示器处于待机状态．请你算算1台电脑显示器的待机功率约为多大？并就此问题联系实际谈谈在日常生活中如何节约用电？
【解析】20台电脑显示器消耗的电能：W＝eq \f(5,3 000)×3.6×106 J＝6×103 J，
1台电脑显示器消耗的电能：
W′＝eq \f(W,20)＝eq \f(6×103 J,20)＝300 J，
1台电脑显示器的待机功率：
P＝eq \f(W′,t)＝eq \f(300,60) W＝5 W，
节约用电要从小事做起，如平时不使用电视时，最好要关闭电源，不要使其处于待机状态．
【解析】见解析
【课堂总结】
测量项目
完全干燥时
出汗或潮湿时
电阻
电流（加220 V）
电阻
电流（加220 V）
手与手之间
200 kΩ
1.1×10－3 A
5 kΩ
手与脚之间
300 kΩ
7.3×10－4 A
8 kΩ
手与塑料鞋底之间
800 kΩ
2.8×10－4 A
10 kΩ