《家庭电路(第一课时)》教案

《家庭电路（第一课时）》教案教学目标教学目标：知识和技能了解家庭电路的组成,掌握试电笔识别火线和零线的方法。过程与方法观察家庭和教室的实际电路,能简单描述家庭电路的主要特征。情感、态度与价值观提高安全用电的意识。教学重点：了解家庭电路各组成部分的功能和作用。教学难点：认识火线零线，知道试电笔的作用，会正确使用试电笔。教学过程时间教学环节主要师生活动创设情境同学们，大家好，我是来自北京市第四中学的樊跃龙老师，请同学们准备好学习任务单，和樊老师一起开始今天的学习。当夜幕降临，华灯初上，璀璨的灯光点亮了一栋栋高楼大厦，夜晚的城市被装点的格外亮丽。这样惬意的生活，电的作用功不可没，雄伟的高压输电塔翻山越岭，把电从遥远的发电厂送到城市和乡村的每个角落，每一户家庭中。雄伟的高压输电塔翻山越岭，通过高压输电线把电能，从遥远的发电厂送到城市和乡村的每个角落，每一户家庭中。新课引入我们家里的客厅、卧室、厨房和卫生间都离不开电的使用。而进入家庭的电线都是按照一定的用电要求，预先安装在墙体和地面中的。同学们，我们要想安全地享受电带来的便利，就先要了解你的家里是如何用电的？前面我们已经学过电路的基本组成：有电源、用电器、导线、开关。家庭电路也满足这样的基本组成，但是又有一些与实验室电路不同之处，今天，我们就对家庭电路的组成做一个比较详细的了解。我们在做电学实验时，通常用干电池或学生电源来提供电能。而在家庭电路中，用电器消耗的电能，是从发电厂通过输电线送来的，进入家中的输电线也叫做进户线。电路组成进户线首先要接到电能表上，电能表用于计量家庭的耗电量。接下来是全户用电的总开关，用来控制室内全部电路的通、断。在总开关的后面安装有保险装置。在保险装置之后，才可以接固定于室内用于照明的电灯，和用来连接其他家用电器的插座。同学们现在看到的这张图是比较简单的家庭电路示意图，归纳一下：家庭电路主要是由两根进户线、电能表、总开关、保险装置、用电器、导线等组成。各部分的作用都是什么呢？首先是进户线，这两根进户线位于室外，其作用是将电能输送至家中，与我们之前的实验电路相比，进户线相当于每个家庭电路中的电源。进户线后面要接入一块电能表，电能表用来显示每个家庭所消耗的电能。为了便于检查和维护，它一般安装在室外。比如图片中所示，几个家庭的电能表集中放置在室外的电表箱中。电能表后面不能直接接入用电器，而是必须接入能控制室内全部电路的总开关。当家庭电路需要改造和检修时，必须断开总开关，这时室内全部电路与外面的输电线分离，可以保证施工人员的安全。原来的家庭电路中的总开关是一个闸刀开关，现在有些场合还可以见到它。这种闸刀式总开关，向上方推闸刀，电路连通，再将控制用电器的开关闭合，用电器工作；当进行电路检修或是改造时，向下拉闸刀，电路断开，将写有“电路检修、禁止合闸”的警示牌挂在闸刀处，以免有人误合开关，造成触电事故。请同学想一想，为什么要这样设计呢？因为这样设计是为了保护人们的安全。我们用实验室使用的单刀单掷开关来模拟一下，如果设计成向下拉闸刀，闭合电路，当检修电路时，向上推闸刀，断开电路，如果闸刀因为外界的意外震动而落下，会使电路接通，就有可能发生触电事故！所以向上推闸刀闭合电路的设计是为了保护人们的安全。总开关后面需要安装保险装置。在原来的家庭电路中，保险装置是内部装有熔丝的保险盒。熔丝（俗称保险丝），当家庭电路中电流过大时，熔丝会熔断，切断电路，对电路及用电器起到保护作用。但熔丝一旦因为电流过大而熔断，则需要在检修电路之后更换新的熔丝，就会给人们的生活造成一些不便利。如今，在家庭电路中，用空气开关取代了总开关和保险盒，就完美的解决了这个问题。当电流过大时，空气开关会自动“跳闸”，切断电路。在找出电流过大的原因并排除故障后，向上闭合开关即可，如果没有排除故障，向上闭合开关还会自动“跳闸”。所以，空气开关既同时起到了总开关和保险装置的作用，又免去了更换熔丝的操作。在保险装置之后，就可以连接用来照明的电灯和用来连接其他家用电器的插座了。同学们可能已经注意到了，图中标注出了两根进户线的名称。其中一根叫做端线，俗称火线，另一根叫做零线。火线零线我们通常所说的家庭电路电压220V指的是火线与零线之间的电压。由于零线在入户前已经和大地相连，所以零线与大地之间的电压是0V，那么火线与大地之间的电压是多少伏呢？很好，火线与大地之间的电压是220V。这么看来，如果人意外触碰到火线是十分危险的，因此生活中我们要避免人体接触火线，所以识别火线和零线是非常重要的。我们通常使用试电笔识别火线和零线，试电笔的种类较多，它们用法相似，略有区别。今天我们重点学习钢笔式试电笔和螺丝刀式试电笔的使用方法。我们先来了解试电笔的构造。常见的试电笔由笔尖金属体、绝缘外壳、电阻、氖管、弹簧、笔尾金属体组成。钢笔式试电笔的笔尾处是金属笔卡，螺丝刀式试电笔的笔尾处是金属帽。我们重点来认识一下氖管。右侧是一个拆开的氖管，它的内部充有稀有气体——氖，并从中引出两个金属电极。当电极间的电压达到一定值时，氖气就会被击穿。只要很小的电流从一个电极流到另一个电极时，氖气就会发光。那么，应该怎样正确使用试电笔呢？请看老师的演示，使用时，我们用食指或拇指接触金属笔卡，用金属笔尖接触被测试的导线，如果接触的是火线，氖管发光。如果接触的是零线，氖管不发光。螺丝刀式试电笔的使用方法和钢笔式试电笔基本一致，唯一的区别是要用食指或拇指接触金属帽，用金属笔尖接触被测试的导线，如果接触的是火线，氖管发光。如果接触的是零线，氖管不发光。相反，如果手指没有接触笔尾金属体，就没有构成回路，因此没有电流经过氖管，所以氖管不发光。这种操作是错误的，因为无法识别火线和零线。当然，还有一种错误操作，是十分危险的，那就是手指直接接触金属笔尖，这时一旦接触火线，电流不会再经过试电笔中的大电阻，而是直接经过人体流向大地，此时人就会触电，可能危及生命！所以一定避免误碰金属笔尖！总结一下，使用试电笔时手必须接触笔尾金属体，笔尖接触被测的导线。为什么金属笔尖接触火线时氖管会发光呢？下面我们来看一看试电笔的工作原理。因为火线与大地之间电压是220V，人体是导体，当金属笔尖接触火线时，电流经由金属笔尖、电阻、氖管、弹簧、金属笔卡或金属帽、人体，流向大地，构成回路，所以氖管发光。而零线与大地之间电压是0V，没有电流经过氖管，所以氖管不会发光。这时有同学可能会问，当氖管发光时，人体相当于接入了电压为220V的电路中，人岂不是触电了吗？不会发生危险嘛？其实大家不必担心，还记得与氖管串联的那个电阻嘛？其阻值可以达到约100万欧，也就是1×106Ω，人体电阻大约1万欧，有时可能更小，远小于试电笔中的大电阻，可以忽略。利用欧姆定律，我们可以计算出，经过人体的电流是非常小的，研究表明，当通过人体的电流大于1mA时，人才会有感觉。大小在0.22mA左右的电流不会对人体有什么影响。不会对人体造成伤害的。所以正确使用试电笔就是要让人体接入电路中，构成回路，所以手指必须要接触笔尾金属体请同学们想一想这个问题在正常情况下,只要试电笔可以接触到火线，氖管就会发光，开关闭合后,用试电笔测试A点时，氖管发光，说明火线正常。测试B点时,氖管也发光，说明AB段是通路。再测C点时，氖管仍然发光，说明BC段也是通路。而测D点时，氖管不发光，说明D点没有与火线接通，则CD段出现断路。总结一下，用试电笔判断电路故障的方法：把不能工作的用电器看成导线,若待测点能使试电笔的氖管发光,则该点与火线之间是通路;若待测点不能使试电笔的氖管发光,则该点与火线之间出现断路。接下来请同学们结合本节课所学知识，讨论几个问题。保险盒是串联接入家庭电路还是并联接入？我们知道，保险盒内一般装有熔丝，其作用就是当电路中电流过大时，自动熔断，达到切断电路的目的。所以要想起到切断电路的作用，必须串联接入家庭电路中。既然保险盒必须串联接入家庭电路中，那么保险盒是否可以串联安装在零线上呢？请同学们想一想如果将保险盒串联安装在零线上，电路中电流过大时，保险盒内的熔丝熔断，虽然实现了切断电路的目的，但是切断是零线，而火线并没有切断，仍然与用电器相连，此时，人们在检修电路时，就会因接触火线而触电。因此保险盒必须安装在火线上！这时有同学可能会问了，既然为了保证安全，火线和零线各安装一个会更保险吗？我们来分析一下，如果火线和零线各安装一个保险盒，当电路中的电流过大时，就有可能出现其中一个保险盒中的熔丝先熔断，而另一个保险盒中的熔丝没有熔断的现象。如果熔断的是零线上的熔丝，电路中的用电器仍然与火线相连。人们在检修电路时，就会因接触火线而触电。因此火线和零线各安装一个保险盒不会更安全，反而不安全！课堂小结最后我们来回顾一下本节课都学到了什么，第一部分，我们知道了家庭电路的组成，包括进户线、电能表、总开关、保险装置、用电器、导线等，同时了解了各部分在家庭电路中的作用。第二部分，我们重点学习了使用试电笔识别火线和零线，同时也掌握了正确使用试电笔的方法：手必须接触笔尾金属体，但严禁触碰笔尖金属体。板书设计家庭电路（1）一、家庭电路的组成进户线、电能表、总开关、保险装置、用电器、开关二、火线和零线使用试电笔识别火线和零线手指必须接触笔尾金属帽(金属笔卡)手指不可触碰金属笔尖知能演练提升能力提升1.在家庭电路中,从进户开始要顺次安装下列元器件再接用电器,其先后次序正确的是()A.电能表、保险装置、总开关B.电能表、总开关、保险装置C.保险装置、电能表、总开关D.总开关、电能表、保险装置2.下列说法错误的是()A.两条进户线中有一条是火线,一条是零线B.零线在户外就已经和大地相连C.火线可以使试电笔发光D.用试电笔测火线时,手指千万不能碰到笔尾金属体3.如图所示,三孔插座的接法中正确的是()4.某家庭电路的部分组成如图所示,下列说法正确的是()A.图中三个插座是串联的B.控制灯泡的开关S要接在火线上C.三脚插头的用电器也可插入两孔插座D.闭合开关S时,灯泡不亮,一定是零线某处断路5.下图为试电笔的结构图,下列说法正确的是()A.使用试电笔验电时手不能接触笔尖B.使用试电笔时,若氖管发光,说明接触处与零线是连通的C.使用试电笔验电时手不要接触笔卡D.试电笔外壳是导体6.家里一盏电灯突然熄灭,用试电笔分别测试电路中的a、b、c、d四点(如图),只有测a点时氖管发光。若电路中只有一处故障,则故障可能是()A.进户零线断路B.灯泡L断路C.开关S接触不良D.导线ad断路7.如图所示的家庭照明电路,已知其中一只灯泡的灯头接线处存在故障,电工师傅为查明故障,在保险丝处接入一只“220V40W”的灯泡L0,当只闭合开关S、S1时,灯泡L0和L1都呈暗红色(比正常发光状态暗得多);当只闭合开关S、S2时,灯泡L0正常发光,L2不发光,由此可以确定()A.L1灯头接线处断路 B.L1灯头接线处短路C.L2灯头接线处断路 D.L2灯头接线处短路8.小明家买了一台“220V1500W”的热水器,由于安装的位置离固定插座太远,便到商店买了标有“220V6A”字样的插座、标有“220V10A”字样的插头以及导线,组装了一个多孔的移动插座(如图所示)。请问:(1)这台热水器与其他家用电器之间的连接方式是。

(2)从安全的角度指出这个移动插座存在问题的两个地方,并说明原因:①__________________________________________________;

②__________________________________________________。

9.小娟家洗手间的部分电路如图所示,白炽灯L上标有“220V40W”字样,L正常工作时电阻为。该电路存在的安全隐患是。小娟改进电路后,想到家人常忘记关灯,便把标有“220V60W”的白炽灯L'与L串联接入A、B之间,则电路的总功率比原来(选填“大”或“小”),L'与L两端的电压之比为_____________(不计灯丝电阻的变化)。

10.图甲是某宾馆床头柜上的开关示意图,图乙是其控制的电路,其中S1为旋钮开关,单独控制台灯的通断和亮度;S2为单独控制电视插座的开关。请在图乙中将电路图连接完整,要求符合安全用电原则。探究创新★11.现代家庭中常用一种断路器来替代闸刀开关和熔断器。当电流达到额定值的一定倍数时,断路器可以自动切断电路,从而起到电路过载或短路时的保护作用。故障排除后,断路器能手动复位,接通电路,也能手动切断电路。断路器因方便、安全而越来越得到普及。下图是一种断路器的工作原理图,请你说出它在工作中用到了哪些物理知识(说出四点)。(1)______________________________________________________;

(2)______________________________________________________;

(3)______________________________________________________;

(4)______________________________________________________。

★12.人们常用试电笔来辨别照明电路中的火线和零线。试电笔内串联一个电阻值很大的高值电阻,其电阻通常在1MΩ以上。(1)为什么要串联这个高值电阻呢?(2)已知某试电笔内高值电阻的阻值为2.2MΩ,某同学正在使用该试电笔测试照明电路的火线,如图所示。请估算氖管发光时通过该同学身体的电流(人体电阻不计)。知能演练·提升1.B电能表测量的整个家庭消耗电能的多少,一定安装在最前面。总开关控制整个电路,为了检修电路比较方便,要安装在电能表的后面。电路中电流过大会熔断保险丝,为了维修电路方便,保险装置安装在总开关的后面。故B正确。2.D试电笔的两端是两个金属电极,氖管中充有氖气,笔管内有电阻、弹簧。使用时,手指按住笔卡(笔尾金属体),用笔尖接触被测导线(手指千万不能碰到笔尖),如果被测导线是火线,电流经过笔尖、电阻、氖管、弹簧,再经过人体、大地流回零线,与电源构成闭合回路,氖管就会发光。因此手一定要接触笔尾金属体。3.A三孔插座,标有N字样的孔接零线,标有L字样的孔接火线,标有E字样的孔接地,一般是“左零右火上接地”。4.B家庭电路的连接应该是并联的,开关接在火线上。三孔插座的作用是用电器外壳漏电时及时将电荷导入大地,防止发生触电事故,两孔插座没有这个作用,为了用电安全,三脚插头不能插入两孔插座。当灯的开关闭合,灯不亮时,原因很多,不一定是零线断路,只能说可能是零线断路。5.A使用试电笔时,手不要接触试电笔前端的金属尖,必须接触试电笔末端的金属笔卡,试电笔的高值电阻和人串联在火线和大地之间,加在两者之间的电压是220V,此时试电笔的高值电阻分担的电压很大,人体分担的电压很小,通过人体的电流很小,氖管发光,不会发生触电事故,故A正确,B、C错误;为保证安全,试电笔的外壳需用绝缘材料制作,故D错误。6.C用试电笔接触电路中的a、b、c、d四点时,只有测a点时氖管发光,说明a与火线是接通的,b、c、d与火线间断开,故故障是开关处断路,即开关接触不良,C正确。7.D分析电路图知,仅闭合开关S、S1时,灯泡L0与L1串联,两灯的实际电压都小于额定电压,故灯泡都暗红,说明灯泡L1正常;仅闭合开关S、S2时,灯泡L0与L2串联,灯泡L0发光正常,说明灯泡L2处相当于导线,故L2出现短路。8.解析家用电器的额定电压均是220V,各用电器必须并联才能正常工作;由热水器的规格可知其额定电流为I=