《家庭电路(第二课时)》教案

《家庭电路（第二课时）》教案教学目标教学目标：知识和技能了解三线插头与漏电保护器和安全用电的关系。过程与方法通过观察和对比，探寻三线插头接地插脚的作用情感、态度与价值观通过对实际生活中家庭电路的学习，培养学生对物理学习的热情，使学生体会物理学习的重要性。教学重点：三孔插座和三线插头的作用。教学难点：金属外壳接地的道理及漏电保护器的作用。教学过程时间教学环节主要师生活动创设情境上节课，我们重点学习了家庭电路的组成以及如何正确使用试电笔识别火线和零线。老师还给同学们留了一项拓展性作业，请你查看自己家中的用电器是如何接入家庭电路中的？老师相信大家都完成了作业。下面，我们来看某位同学的查看结果。新课引入我通过观察发现：有些用来照明的电灯是与控制它的开关，一起直接接入家庭电路中的；而其他像床头灯、电热水壶、空调、电热水器等这样的用电器，都是通过插座接入电路中的。同学们，你们家里的用电器也是这样接入电路的吧。电灯和开关通过上节课的学习，我们已经知道火线与大地之间存在220V的电压。那么，电灯与控制它的开关、插座都应怎样接入电路，才能保证我们的用电安全呢？下面，我们就逐一来进行研究。先研究电灯和控制它的开关。请同学们思考：电灯与控制它的开关之间应该如何连接？没错，它们之间应该先串联起来，然后将它们一起怎样接入电路呢？这里有两种解法：一种接法是开关的一端先接火线，灯的一端接零线；另一种接法是灯的一端先接火线，开关的一端接零线。开关闭合后，都可以使灯正常发光，这两种接法都正确吗？我们结合生活实际来分析，如果电灯直接与火线相连，开关位于零线和电灯之间，则断开开关时，电灯虽然熄灭了，但是电灯仍然与火线连通，此时人若更换灯泡，很有可能手会触碰到火线，火线与大地之间有220V的电压，而人又是导体，此时电流就会流过人体，发生触电事故。如果开关先接火线，电灯通过开关与火线相连，则断开开关时，电灯熄灭的同时也与火线断开，此时人若更换灯泡，即使触碰到零线，但因为零线和大地之间没有电压，所以不会触电。因此，基于安全用电的考虑，开关必须接在火线与电灯之间。除了开关的安装位置，用电器的安装，首要考虑的也是安全问题。比如像这样的螺丝口灯，它是要安装在灯座中的。老师将灯座拆开并把局部放大，灯座中有一个金属片和金属螺旋套，金属片位于灯座最里面的中心位置，它应该与火线相连接；金属螺旋套应该与零线相连接。将螺丝口灯拧入灯座后，灯头中心的触点就与灯座最里面的金属片相连，也就是与火线相连，而这个位置是人不容易触碰到的；螺丝灯口与金属螺旋套相连，即与零线相连。插座和插头了解了电灯与开关的连接，我们再来看看插座是如何连接的。从这张示意图中可以看出，插座是并联接入电路中的，当用电器的插头插入插座时，相当于用电器并联接入了电路。常见的插座有两种：两孔插座和三孔插座。先看两孔插座，两孔中各有一个接线柱，按规定，左边的接线柱必须接零线，右边的接线柱必须接火线。简称“左零右火”。老师用试电笔对自己家中的插座的接线情况进行了检测：正常情况下，将试电笔的笔尖插入右孔中，接触孔内金属片，氖管发光，证明接的是火线；再将试电笔笔尖插入左孔中，接触孔内金属片，氖管不发光，证明接的是零线。可见，老师家中的两孔插座遵循“左零右火”的原则。我们再来看三孔插座，三孔插座中有三个接线柱。按规定它左边的接线柱也是必须接零线，而右边的接线柱必须接火线，与两孔插座不一样的地方是它多了一个上接线柱。那么这个上接线柱应该接哪里呢？请同学们看示意图，三孔插座的上接线柱是接地线，遵循“左零右火上接地”的原则。输电线中没有地线，那地线接到哪里去了呢？围绕我们居住的楼房仔细观察会发现，在楼的一角接近地面的位置都会有这样的标志，这个标志就是接地标志，表示此处地下埋有地线。我们把直接与室外的大地相连接的导线，称为地线。地线一般埋在墙内，顺着墙引向大地。请同学们看右图，在埋入大地的一端，会把地线与一根铁棒连接，然后埋入大地中。现在家中的插座为了节省空间和使用方便，一般把两孔插座和三孔插座、甚至是开关制作在一个面板上，比如这种带有一个开关的五孔插座，这五个孔是如何接线呢？我们把面板打开观察。这是双孔插座、这是三孔插座、这是开关。同学们可以看到，这五个孔共用3个接线柱，标有字母N的接线柱接零线，标有字母L接线柱接火线，也就是说两孔插座与三孔插座共用零线和火线。标有接地符号的接线柱自然是与地线相连。在插座上还有这样的标定值，其中250V表示该插座能承受的最高电圧为250V，10A表示该插座允许通过的最大电流是10A。不同的插座，其标定值也略有不同。有三孔插座，就一定有三线插头与之配套使用。凡是有金属外壳的用电器，例如家中的冰箱、洗衣机、电热水器等，使用的都是三线插头。由于我们是把三线插头水平翻转180°观看，看到的是左侧插头处标有字母“L”表示接火线，右侧插头处标有字母“N”表示接零线，上面插头标有字母“E”则表示接地线。而上面插头通过一根导线与用电器的金属外壳相连接。以洗衣机为例，洗衣机的三线插头插入三孔插座后，洗衣机的金属外壳就通过导线与三孔插座中的地线相连了，如果因为意外原因，使火线接触到金属外壳，使外壳带电，但因为外壳已经通过导线与地线连接，所以电流就会流向大地。这时，即使人不小心触碰到洗衣机的金属外壳，由于地线电阻远小于人体电阻，把人体短路了，所以人不会发生触电事故，可见地线的作用很重要。如果接地线未接通，不会影响用电器工作，但是一旦金属外壳带电，电流会经过人体流向大地就会发生触电事故！所以确保三孔插座中的地线正常接通，是安全用电的保障。三线插头和三孔插座上还有一些和安全有关的设计。先请大家从侧面认真观察一下三线插头。我们可以观察到：插头上面接地的一脚更长一些。为什么要这样设计呢？请同学想一想，当插头插入插座时，因为上方接地的一脚更长，那么就可以让用电器的金属外壳与地线优先被连通，保证用电的安全。再请同学们仔细观察各种三孔插座，它的三个插孔的排列有什么特点？没错，三个插孔不是完全对称的，这样的设计是为什么呢？可以设计成完全对称嘛？如果三个插孔是完全对称的，那么与之配套使用的三线插头也完全对称的，如图所示，三线插头这样插入是正确的。但是在平面内沿逆时针旋转120度后，也可插入插孔中，这时三线插头左脚接地线，右脚接零线，上脚接火线！违反了安全用电的规则，既不能使用电器正常工作，又极易发生危险。所以三个插孔如果设计成完全对称，用电器使用时，很有可能出现“三线误插”的风险，这是非常危险的。以上有8种三孔插座的设计方案，请同学们根据刚才所学的知识，圈出你认为不合理的设计方案。相信大家已经发现了，图中圈出的这两种设计是不符合安全用电规则的，因为很有可能出现“三线误插”的风险。插座不仅有固定于墙上的，生活中还经常会用到可移动座插座---插线板。照片中这个插线板不仅有两孔插座和三孔插座，还带有开关和指示灯，下面我来看一看它的内部结构。可以看到，有三根导线进入插线板，火线、零线和地线。开关安装在火线上，控制后面所有的插座，在干路位置，后面的插座以及指示灯都是相互并联的，相互之间不会影响。断开开关，指示灯熄灭，插座也会断电。指示灯通常是二极管，能够承受的电压和电流都非常的小，直接接在220V电路中必定烧毁，但是实际情况却没有烧毁，你能猜想一下，是什么原因吗？大家说的非常好，给二极管串联一个大电阻，我们上节课刚学过试电笔的构造，大家能够迁移，非常棒！请同学们想一想这个问题，试着画出电路连接图。结合前面的观察，我们可以获取如下信息，插线板上的指示灯在开关断开时不发光，插孔不能提供工作电压；说明开关在火线，控制指示灯和插座，如果指示灯损坏，开关闭合时插孔也能提供工作电压，说明指示灯和插座相互之间不影响，二者应该是并联的。先把开关的一个接线柱与火线连接，另一个接线柱与插座右孔中的接线柱连接，接下来插座左孔中的接线柱与零线连接。然后再把已经串联了大电阻的指示灯并联在插座两端，电路连接就完毕了。漏电保护器学习到这里，同学应该已经体会到了，家庭用电一定是以保护人们安全为前提的，为了把安全尽可能做到万无一失，现在的家庭电路中，在总开关旁边还有一个保护装置，为保护人们，防止意外触电起到了（非常）重要的作用，它就是漏电保护器。请看：漏电保护器是如何工作的。看来漏电保护器可以防止人们因触电造成伤害，上节课我们学习的空气开关，可以防止家庭电路中电流过大而引发火灾。漏电保护器用来保护人，空气开关用来保护电路及用电器。课堂小结总结本节课所学，加深学生对家庭电路的理解。提醒学生使用用电器时要注意安全。板书设计家庭电路（2）三、电灯和开关四、插座和插头三、漏电保护器当人体不小心接触火线，有电流经过人体流向大地时，漏电保护器自动切断总电路。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=PU=1500W220V=6.8A>6