第3节 跨学科实践：为家庭电路做设计（同步教学课件）物理新教材人教版九年级全一册

第3节跨学科实践：为家庭电路做设计第十九章生活用电九年级全一册•人教版每个家庭的用电情况是不一样的，假如你家正在准备装修改造，你应该如何设计一个方案？

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学习目标物理观念能从用电需求和安全角度出发设计家庭电路，在实践中加深对家庭电路基本组成的认识。科学思维经历家庭电路的设计过程，能运用所学知识分析日常生活中的用电安全问题并提出解决方案。科学探究经历收集信息、方案制订与评估、结果解释、合作交流等过程，发展科学探究能力。科学态度与责任通过实践活动提高安全用电意识，总结交流生活中的安全用电原则，践行安全与健康生活。教学重点家庭电路方案的设计及对方案可行性的评估。教学难点家庭电路方案的设计及对方案可行性的评估。

重点难点1.项目提出2.项目分析3.项目实施4.展示交流5.课堂总结6.练习与应用7.提升训练

学习内容一、项目提出第3节跨学科实践：为家庭电路做设计一、项目提出每个家庭的用电情况是不一样的，假如你家正在准备装修改造，请你根据家里的用电需求及前面的学习与研究，为你的家庭电路提出一个简单的设计方案。可以与同学分工合作，完成任务。二、项目分析第3节跨学科实践：为家庭电路做设计二、项目分析为了使家庭电路更加安全、合理，设计时你觉得应该主要考虑哪些因素呢？首先可根据家里现有的用电器，初步估算家中的总体用电需求，然后合理规划并设计室内的配电分支回路。如果你有兴趣，最后还可对家庭电路中使用到的断路器、导线等配电器材进行选型，使器材之间相互匹配。

三、项目实施第3节跨学科实践：为家庭电路做设计三、项目实施1.调查家庭用电需求请你调查并记录目前家中主要用电器的使用情况，阅读各个用电器的铭牌或说明书，重点关注它们的功率信息。明确用电需求，为规划家庭电路的配电分支回路作准备。可以用表格或其他形式梳理。用电器调查细目表三、项目实施2.合理规划配电分支回路请根据实际用电需求，结合家用电器的使用环境，进行小组讨论，设计家庭电路的分支回路或为家庭电路优化提出方案与建议。如果你们小组同学的家中有室内配电箱，请在家长或技术人员的指导下进行观察，看看目前家中有几条分支回路，每条分支回路开关的额定电流是多少。如果没有观察室内配电箱的条件，请以图中所示的配电箱作参考。三、项目实施考虑到家中的用电器比较多，家庭电路可设计若干插座分支回路、照明分支回路和大功率用电器（如空调）分支回路等。设计方案参考：（1）配电示意图。三、项目实施（2）采用绘图形式。某插座分支回路设计示意图三、项目实施（3）采用列表形式。回路名称用电器总功率/W断路器照明回路全屋灯具空气开关厨房回路微波炉+电烤箱+电冰箱+电饭煲+电热水器漏电保护器空调回路立式空调+壁挂式空调空气开关卫生间回路洗衣机+浴霸+电吹风漏电保护器卧室回路台式计算机+空气净化器空气开关客厅回路电视+扫地机器人+路由器空气开关三、项目实施通常情况下，导线的横截面积越大，长时间通电时所允许的最大安全电流也会越大。根据你所设计的各条分支回路的用电情况，总功率大的分支回路要选粗一些的导线，还是细一些的？家庭电路中的供电导线是不是横截面积越大越好？你认为在选择导线时，除了安全因素，还要考虑哪些因素？

根据P=UI可知，总功率越大时，电流越大。所以分支回路应选择粗一些的导线。但是横截面积越大的导线，经济成本越高。所以应该综合考虑经济成本、实际需求等因素。四、展示交流第3节跨学科实践：为家庭电路做设计四、展示交流完成设计方案后，各小组之间进行展示与交流，可互检方案的可行性与安全性。有条件的话，也可邀请专业人员来对你们的设计方案进行评估。四、展示交流最后，通过对这个项目的研究，请你谈谈对家庭电路的认识以及对安全用电的体会。可以结合家中用电器的调查和使用情况，尝试分析家庭用电安全隐患，总结出一些生活中的安全用电原则，例如：

（1）尽量不同时使用多个大功率用电器。（2）不接触低压带电体，不靠近高压带电体。（3）更换灯泡、搬动用电器前应断开电源开关。（4）不弄湿用电器，不损坏绝缘层。（5）保险装置、插座、导线、家用电器等达到使用寿命时应及时更换。……五、课堂总结第3节跨学科实践：为家庭电路做设计五、课堂总结

为家庭电路提出一个简单的设计方案.①初步估算家中的总体用电需求.②合理规划并设计室内的配电分支回路.①调查家庭用电需求.②合理规划配电分支回路.采用绘图、列表形式.

为家庭电路做设计项目实施项目分析项目提出展示交流六、课堂练习第3节跨学科实践：为家庭电路做设计六、课堂练习1．图是晓丽家的部分家庭电路，下列说法正确的是（）A．电视机接入三孔插座后其外壳与零线相连B．灯L1与灯L2与其对应的控制开关的连接都是正确的C．灯L1与灯L2是串联的D．闭合开关S1时，灯L1不亮，保险丝熔断，可能是因为灯L1短路D相线【解析】A．电视机插入三孔插座能使电视机金属外壳接地，不是使其外壳与零线相连，故A错误；B．开关要接在相线和灯之间，所以灯L1与其对应的控制开关的连接是正确的，灯L2与其对应的控制开关的连接是错误的，故B错误；C．灯L1与灯L2在工作时，互不影响，为并联，故C错误；D．保险丝熔断的原因可能是发生短路或总功率过大。闭合开关S1时，不会使电路中总功率过大，而保险丝熔断，灯L1不亮，则原因可能是灯L1短路，使得电灯不亮，故D正确。故选D。六、课堂练习六、课堂练习2．小强同学放学回家后，打开电灯，接入电热水壶，两者均正常工作，接着启动微波炉加热食品时，发现微波炉不工作，电热水壶突然停止工作，但是电灯仍然正常发光，如图所示。他对故障作了下列四种判断，其中正确的是（）A．零线上ab间断路 B．零线上bc间断路C．微波炉所在支路be间短路 D．电热水壶所在支路cd间短路A相线【解析】电灯仍正常工作，说明不是保险丝烧坏了，即没有发生短路，启动微波炉加热食品时，发现微波炉不工作，电热水壶突然停止工作，说明电路存在断路，而且是经过微波炉的ab之间电路断路了，故A正确，故BCD错误。故选A。六、课堂练习相线【解析】遵循安全用电原则：开关接相线，插座、USB接口并联且独立工作，开关同时控制两者。相线先接开关，开关后分两支，一支接插座，另一支接USB接口。如图所示。六、课堂练习3．如图甲所示是一种带有USB接口的新型插线板，插座和USB接口都可以独立工作，开关同时控制USB接口和插孔是否通电。图乙为该插线板内部的部分电路结构示意图。试根据该插线板的功能将图乙中的电路连接完整。相线相线【解析】A．空气开关“跳闸”后，应该排除故障后再合上开关，故A不符题意；B．“跳闸”可能是由于电暖气发生了短路，也可能是用电器的总功率过大，故B不符合题意；C．电功率是表示电流做功快慢的物理量，调至高温挡时，电功率变大，电流做功一定变快，故C符合题意；D．调至高温挡时，在做功的时间一定时，有更多的电能转化为内能，故D不符合题意。故选C。六、课堂练习4．冬天为了取暖，小明家新购置了一台电暖气，如图。电暖气接入家庭电路中，从低温挡（1000W）调至高温挡（2200W）时，家里的空气开关“跳闸”了，则（）A．空气开关“跳闸”后，应立即合上B．“跳闸”一定是由于电暖气发生了短路C．调至高温挡时，电流做功一定变快D．调至高温挡时，有更多的电能转化为内能C六、课堂练习5．图1是测电笔的使用，图2是某家用电能表的表盘，请回答下列问题。（1）为防止触电事故的发生，在家庭电路中，安装电路之前，必须要使用测电笔判断火线和零线，如图1甲、乙所示使用测电笔的两种方法，正确的是____；带有金属外壳的用电器使用三脚插头，是为了使用时让金属外壳_______；如果站在地上的人不小心接触了_____线，电流经过人体流入大地，这时_______（选填“空气开关”或“漏电保护器”）会迅速切断电流，对人体起到保护作用。750甲接地火漏电保护器（2）图2中电能表表盘上显示已用电_____________，该家同时工作的用电器的总功率不能超过________W。将某用电器单独接在该表上20min，电能表指示灯闪烁400次，该用电器的实际功率为_____

W。

32386.1kW·h8800【解析】（1）测电笔使用时，手应与测电笔笔尾金属体接触，故图甲正确。使用三脚插头，可使用电器金属外壳接地，当漏电时，电流从地线直接流入大地，不经过人体，不会使人触电。人体接触火线，有电流通过人体流入大地，使得通过零线电流比火线电流小，即造成了漏电现象，所以漏电保护器会迅速切断电路，对人体起到保护作用。由于人的电阻较大，电流不大，空气开关不会断开。（2）电能表计数器最后一位是小数，显示的是累积用电量，故电能表表盘上显示已用电32386.1kW·h。由图可知，此电能表工作电压为220V，允许通过的最大电流为40A，所以该电能表工作时的最大功率为P=UI=220V×40A=8800W电能表指示灯闪烁400次消耗的电能为用电器单独接在该表上工作的时间为t=20min=h/3该用电器的实际功率为六、课堂练习六、课堂练习6.小华家新买了一台电暖器，部分参数如下表，通过调节旋钮，可实现高温挡、低温挡的切换。她结合所学知识进行了研究。（1）如图，电暖器的插头是三脚插头，插头中较长的脚与电暖器的金属外壳相连。插入插座后，就将电暖器的金属外壳与家庭电路的_____线相连，可防止漏电时对人造成伤害。电暖器工作时房间温度升高，这是通过__________的方式增大空气内能的；地热传递额定电压220V高温挡功率2000W低温挡功率800W六、课堂练习（2）小华家墙上的插座允许通过的最大电流为10A，请通过计算说明此插座能否满足该电暖器正常使用；（3）若该电暖器一天正常工作6h，其中高温挡2h，低温挡4h，则它一天耗电多少千瓦时？

（4）小华与妈妈一起做饭时，准备同时使用电饭锅和电磁炉。小华说：“应先把电暖器关掉，否则容易使家庭电路的干路导线过热引发火灾。”请运用物理知识进行解释。六、课堂练习【解析】

（1）电暖器的插头是三脚插头，插入插座后，就将电暖器的金属外壳与家庭电路的地线相连，可防止漏电时对人造成伤害。电暖器工作时放出热量，房间内的空气吸收热量，温度升高，内能增