课程基本信息
课例编号 学科 物理 年级 九年级 学期 第一学期
课题 家庭电路（第二课时）
教科书 书名： 物理九年级全一册 出版社：人民教育出版社 出版日期：2013年6月
教学人员
姓名 单位
授课教师
指导教师
指导教师
指导教师
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。
1课程基本信息
课例编号 学科 物理 年级 九年级 学期 第一学期
课题 家庭电路（第一课时）
教科书 书名： 物理九年级全一册 出版社：人民教育出版社 出版日期：2013年6月
教学人员
姓名 单位
授课教师
指导教师
指导教师
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
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