【沪粤2024版】九下18.1 家庭电路 导学案

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【学习目标】
1.物理观念：通过电能在家庭电路中的传输过程，强化能量观念；
2.科学思维：了解家庭电路的组成，知道家庭电路与简单电路的区别，能将分析简单电路的方法运用到家庭电路中；
3.科学探究：规范完成测电笔辨别火线实验，观察灯泡构造并分析电流路径；
4.科学态度与责任：了解家庭电路中电流过大的原因，了解安全用电常识，认识到电能的危害性，树立安全意识。
重点：1. 家庭电路的组成结构及其功能，特别是电能表、总开关、保险装置的作用。
2. 火线与零线的识别方法及安全使用原则。
难点：1. 理解家庭电路中各用电器采用并联连接的原因及其优势。
2. 掌握测电笔的正确使用方法，并能结合实际判断电路故障
【自主学习】
1.家庭电路由两根进户线、_______、_______、保险装置、用电器、导线等组成。
2. __________ 与室外输电线相连。__________安装在进户线后，用来测量家庭用电的多少。 安装在电能表__________，以控制家庭电路。__________(俗称保险丝)是安全装置，当电路中 过大时，熔丝就会熔化，从而切断电路，对电路起到 __________作用。
3.现在的居民楼已经不再使用闸刀开关和熔断器了，而是用__________替代，如图所示。空气开关安装在电能表后，当电路中发生__________、过载等异常情况时，空气开关会自动断开，从而切断电路，保证了用电的安全。排除故障后，再将空气开关闭合，电路就恢复正常了。
4.一般家庭电路有两根进户线，都是从输电线上引下来的。其中一根叫做______，另一根叫做______ ，火线跟零线之间有______的电压。为了安全起见，有些家用电器所用的三孔插座还加接了一根______，即直接与大地相连通的导线，万一家用电器出现漏电，电流便从地线流入______ ，从而避免发生触电事故。
5.测电笔使用方法:测量时，手不能接触_______金属体，注意用电安全。手指要与测电笔的___________接触，用笔尖接触被测电路。
6.白炽电灯分为__________灯泡和___________灯泡两种，都是利用电流的热效应发光的，工作时将电能转化为光能和内能。
【合作探究】
观察思考：请观察图1和图2，你能说出电能是怎样从户外的输电线路进入家里的各个用电器的吗？
图1：家庭电路
图2：家庭电路示意图
1.家庭电路的组成
家庭电路由两根_________、电能表、__________、保险装置、用电器、导线等组成。
（1）进户线
①两根进户线：________和_______，它们与室外输电线相连
②作用是__________。
（2）电能表
①安装位置：在进户线之后串联在_______之前。
②作用：测量用户在一定时间内消耗的_______。
（3）总开关
①安装位置：总开关安装在__________后
②作用：控制__________。
（4）熔断器
①安装位置：熔断器俗称保险丝，是安全装置，安装在________火线上，总开关后方。
②作用：保险丝一般用熔点______、电阻_____的铅锑合金制成，当电路中电流过大时，熔丝就会熔化，从而切断电路，对电路起到________。
（5）空气开关
现在的居民楼已经不再使用闸刀开关和熔断器了，而是用_________替代。
①总空气开关安装在_______之后。
空气开关的安装 空气开关
②空气开关又叫空气断路器，当电路中发生____、_______等异常情况时，空气开关会自动断开，从而切断电路，同时起到闸刀开关和保险装置的作用，保证了用电的安全。排除故障后，再将空气开关闭合，电路就恢复正常了。
想一想：保险丝和总开关的位置顺序可以相互调换吗？
1.火线、零线、地线
①火线带电，人接触火线后容易_____，用 L 表示。火线与零线间______，火线与大地间______。火线常用红色。
②零线：在户外就已经跟大地相连了用 N 表示，一般不能造成______，零线常用______。
③地线：直接与______相连通的导线，用 E 表示，地线常用______双色。
2.测电笔的使用
（1）测电笔构造：__________金属体、氖管、_______金属体、高阻值电阻。
测电笔中的电阻器是一个阻值在 1MΩ 以上的_________值电阻。
（2）使用方法
测量时，手_________接触笔尖金属体，注意用电安全。手指要与测电笔的笔尾金属体接触，用笔尖接触_________
错误 正确
活动1：用测电笔辨别火线与零线
（1）工作原理：测电笔内置高电阻+氖管，人体与大地形成_________；接触火线时，有微弱电流通过氖管使其_________；接触零线时，氖管_________。
氖管发光，这是火线，氖管不亮，这是零线
思考：氖管发光时，人体相当于接入220V电路中，为什么不会触电呢？
（2）操作步骤
① 验笔：先在已知带电的________处测试，确认测电笔正常；
②握法：手指必须接触______金属体，严禁接触笔尖金属体；
③ 检测：笔尖轻触被测导线（插座孔/电线裸露芯），观察氖管；
④判断：发光→火线；不发光→零线。
（3）注意事项
①三孔插座中，地线测电笔一般_______；
②必须单手操作，另一只手不触碰其他导电体；
③潮湿环境、手湿时禁止使用；
④高压电严禁用普通测电笔检测。
3.家庭电路的连接
（1）保险装置（空气开关）应________在干路（火线）中。
（2）各用电器之间_______连接，用电器的控制开关要接在______上，不允许接在零线上，大功率家电需要用专线连接。
（3）控制电灯的开关________在火线和电灯之间。
（4）两孔插座的右孔接______，左孔接_____；三孔插座要按照“____________”的规则接线。
1.白炽电灯
家庭中常用的照明光源是_________，当电流通过灯丝时，灯丝温度高达2000℃以上，呈白炽状态，发出的光呈______。
活动2：电流怎么通过灯泡
（1）实验目的：观察螺口灯泡和卡口灯泡的构造，重点观察两种灯头的接线柱、金属接触部分的位置与连接方式，分析电流通过灯丝的路径。
（2）实验器材：螺口灯泡及灯头、卡口灯泡及灯头、螺丝刀。
（3）实验过程
分别准备一个装在灯头里的螺口灯泡和卡口灯泡(灯头里有接线以模拟火线、零线)，卸下灯泡，旋开灯头后面的盖子，对照图(a)、(b)，仔细观察并讨论：
(a)螺头灯泡和灯头 (b)卡口灯泡和灯头
问题1：两种灯泡和灯头的构造有什么不同？
问题2：两种灯泡分别是怎样让电流通过灯丝的？
归纳总结
1.安装白炽灯时，白炽灯开关要安装在白炽灯与_______之间。
2.对于螺口灯泡，安装时_____线经过开关后连接灯泡尾部金属部分；____线与螺旋套相连。
3.卡口灯泡的两个接点都在顶端，________灯泡可以任意连接火线和零线，但______灯泡接线时应该注意必须把火线连接到顶端的接线柱上 。
信息浏览
阅读信息浏览节能灯与LED灯，说一说白炽灯、荧光灯、节能灯和LED灯的发光原理、优势、节能效果？
灯类型 发光原理 优势 节能效果
白炽灯 电流通过灯丝，灯丝呈白炽状态发光 结构简单、成本低 发光效率低
荧光灯 荧光灯利用气体导电的原理发光的；节能灯是一种紧凑式荧光灯，采用了发光效率更高的荧光粉和电子变频镇流器 发光效率高、电能利用率高 发光效率约相当于白炽灯的3~5倍
节能灯 耗电仅为白炽灯的17%左右
LED灯 半导体二极管发光 亮度高、节能、寿命长、绿色环保 亮度是白炽灯的5-6倍，寿命是白炽灯的5-8倍
【归纳整理】
1.家庭电路由两根进户线、电能表、总开关、保险装置、用电器、导线等组成。
2.使用测电笔时手指要与测电笔的笔尾金属体接触，用笔尖接触被测电路。接触火线时，氖管发光；接触零线时，氖管不发光。
3.白炽电灯：当电流通过灯丝时，灯丝温度高达2000℃以上，呈白炽状态，发出的光呈白色。
4..白炽电灯分为：螺口灯泡和卡口灯泡。螺口灯泡的螺旋套必须接零线。
【课堂练习】
1.如图所示，小闵用测电笔检测电路的操作方法正确的是______图；在使用滚筒洗衣机时，他发现接触金属手柄会“麻手”，可解决的办法是给洗衣机电路加_______（选填“零线”“地线”或“空气开关”）。
2.下列说法中正确的是（　　）
A．使用测电笔时，人体必须要接触笔尾金属体
B．家庭电路中用电器一定要用三孔插头接地，保障用电安全
C．控制用电器的开关应该和用电器并联，且安装在零线上
D．电灯和插座是串联的，电灯的金属螺旋部分接在火线上
3.如图为小超家部分电路示意图。他闭合开关S，灯泡正常发光；将电热水壶插头插入插座，正常工作一段时间后，灯泡突然熄灭；马上取下电热水壶，灯泡仍不发光。经检查空气开关未跳闸，用验电笔检测a、b、c三点氖管均发光。下列电路故障判断正确的是（　　）
灯泡短路 B．进户火线开路 C．进户零线开路 D．三孔插座短路
【课后巩固】
1.（课本45页第1题）为便于管理，供电公司一般将某栋楼或某层楼中每户的电能表集中在电表箱中，从电能表引出两根电线进入住户。请用方框图在图中标出电线从电能表进户到家庭电路的电灯之间一般至少要安装的几个开关。
2.（课本46页第2题）简要说说使用测电笔判断家庭电路两孔插座中火线与零线时，要注意哪些事项。
3.长短、粗细均相同的铅锑合金丝和铜丝，分别接到线路板上A、B间和C、D间，如图所示。移动滑动变阻器的滑片，发现铅锑合金丝熔断而铜丝完好。下列说法错误的是（　　）
A．铅锑合金的电阻比铜丝的大
B．通过铅锑合金的电流比铜丝的大
C．铅锑合金的熔点较铜丝要低
D．为了用电安全，禁止用铜丝代替铅锑合金
4.如图所示，墙壁上线盒内有三根电线，其中红色为相线、蓝色为中性线、黄绿色为保护线，现将三孔插座与三根电线连接，其中接线情况正确的是（　　）
A． B．C． D．
1.关于如图所示的家庭电路和安全用电，下列说法正确的是（　　）
A．将电冰箱的插头插入三孔插座中，闭合灯泡的开关后，灯泡和电冰箱是串联的
B．若空气开关跳闸，一定是电路的总功率过大造成的
C．闭合灯泡的开关后灯泡发光，用试电笔接触A点时，氖管不发光
D．空气开关的作用和漏电保护器的作用相同
2.如图是家庭电路的部分电路。下列说法正确的是（ ）
A．若保险丝熔断了，一定是灯泡短路
B．若EG间断路，插座就不能对外安全供电
C．若CD间断路，用测电笔检验点，氖管发光
D．若CD间断路，闭合开关S，灯泡不亮
3.了防止电路中电流过大，发生危险，电路中常常要安装保险丝和空气开关，以保护用电器或人身安全。下列关于保险丝和空气开关的说法正确的是（　　）
A．保险丝是利用电流的热效应工作的
B．空气开关跳闸后，重新闭合开关就可以了
C．现在新建楼房里用空气开关代替保险丝
D．通过保险丝的电流小于或等于额定电流时保险丝正常工作
4．如图是一种多插孔接线板，按下某插座控制开关S，其对应指示灯D发光，再将台灯插头插入该插座，台灯与指示灯能同时发光。下列关于接线板的说法正确的是（　　）
A．若指示灯D损坏，则台灯不亮
B．若该电路电流过大跳闸了，一定是电路短路了
C．将测电笔插入图中接地线的A孔，测电笔氖管不发光
D．使用电冰箱时，必须将三线插头插入三孔插座中，使金属外壳接地
5.如图所示，将电风扇的插头插入三孔插座后，正在工作的电冰箱突然停止工作，但电灯仍然正常工作，拔出电风扇的插头，电冰箱仍不能工作，用试电笔分别测试三孔插座的左、右两孔氖管都发光。如果电路中只有一处故障，则（　　）
A．电路的a、b之间导线存在开路
B．电路的d、c之间导线存在开路
C．电冰箱所在电路的b、c间开路
D．三孔插座所在电路的b、c间短路
6.小明用测电笔辨别相线和中性线。
(1)如图甲，测电笔的塑料外壳是 （选填“导体”或“绝缘体”），测电笔 （选填“能”或“不能”）用来辨别物体所带电荷的种类。
(2)正确使用测电笔的方式是图 （选填“乙”或“丙”）；若氖管发光，则表明测电笔接触的是 线，此时人体中 （选填“有”或“没有”）电流通过。
7.小明同学为了探究家庭电路中电流过大的原因，做了如下实验。他用若干个“12V 6W”的灯泡作为用电器，12V的铅蓄电池代替家庭照明电路的电源，电源的正极代替相线。在正极与用电器之间接入一段保险丝，在负极与用电器之间接入一个电流表（如图所示）。
(1)小明实验时用12V的铅蓄电池代替家庭照明电路的电源的好处： 。
(2)小明依次在电路中接入几个小灯泡，当接入两个小灯泡时，电路可以平稳地工作，此时电流表的示数为 A。当他再接入一个小灯泡时，发现保险丝熔断，此时电路中的电流变成 A。该实验可以验证电路中电流过大的原因是 。
(3)小明只让一个小灯泡工作，在C、D两点间接入一段导线，他发现保险丝会马上 。该实验可以验证电路中电流过大的原因是 。
【课后评价】
这节课我给自己☆☆☆☆☆颗星。
【参考答案】
【课前预习】
答案：1电能表 总开关 2.进户线 电能表 总开关 后 熔断器 电流 保护 3.空气开关 短路 4.零线 火线 220 V 地线 大地5.笔尖 笔尾金属体 6.螺口 卡口
【合作探究】
探究点一：
答案：1.进户线 总开关 （1）①火线 零线②输送电能（2）总开关 电能 （3）电能表 家庭电路（4）干路 低 大 保护作用（5）总空气开关①电能表②短路 过载
想一想答案：不能，如果保险丝在总开关前，更换保险丝时总开关无法切断前端电源，会导致带电操作，引发触电事故。
探究点二：
答案：1.①触电 220V 220V ②触电 蓝色 ③地 黄绿 2.（1）笔尾 笔尖 高阻（2）不能 被测电路
活动1：（1）回路 发光 不发光
思考答案：测电笔中的电阻器是一个阻值在 1MΩ
以上的高阻值电阻。
人体的安全电流是10毫安，因此试电笔通过人体的电流并不会对人体造成危害。
（2）①火线 ②笔尾（3）①不发光3.（1）串联（2）并联 火线 （3）串联 （4）火线 零线
左零右火上接地
探究点三：
答案：1.白炽电灯 白色
活动2：问题1参考答案：
（1）两种灯泡底部构造不同
①螺口灯泡底部有一个金属螺旋，其表面有螺纹，用于与螺旋套旋合，底部中心还有一个锡块；
②卡口灯泡底部则是一个光滑的金属圆盘，圆盘边缘有两个对称的金属销钉或凸起，用于与灯头的卡口配合固定，在底部有两个对称的锡块。
（2）灯头内部构造不同点
①螺口灯头内部有一个与灯泡螺旋相匹配的螺旋套，以及一个位于中心的弹性金属片，用于与灯泡底部中心的锡块接触导电。
②卡口灯头内部有两个弹性金属柱，它们与灯泡底部的两个销钉位置对应，当灯泡插入灯头并旋转一定角度后，弹性金属柱会卡住销钉，同时实现电气连接
问题2参考答案：（1）螺口灯泡电流通过路径
火线→开关→灯头中心接线端→灯丝→螺旋→螺旋套→零线
注意：螺旋套必须接零线 ，防止更换灯泡时触碰螺旋套触电。
（2）卡口灯泡电流路径是
火线→开关→灯头弹簧接线端→金属片→灯丝→另一金属片→另一弹簧接线端→零线，两侧金属片可任意接火线和零线 。
归纳总结答案：1.火线 2.火 零3.卡口 螺口
【课堂练习】
1.【答案】乙 地线
【详解】[1]使用测电笔时，手要接触笔尾金属体，所以乙方法正确。
[2]接触洗衣机手柄“麻手”说明外壳带电，防止金属外壳带电的方法是将外壳接地线，将电导入大地。
2.【答案】A
【解析】A．使用试电笔时，笔尖应该接触被测导线，手不能接触笔尖金属体，以防触电，但手指按住笔尾金属体，故A正确；
B．不是所有用电器都一定要用三孔插头接地，但有金属外壳的用电器，必须使用三孔插座和三线插头，以防金属外壳带电危及人身安全，故B错误；
C．家庭电路中控制用电器的开关接在火线和用电器之间，与用电器串联，故C错误；
D．电灯和插座互不影响，是并联的，电灯的金属螺旋部分接在零线上，故D错误。故选：A。
3.【答案】C
【解析】他闭合开关S，灯泡正常发光；将电热水壶插头插入插座，正常工作一段时间后，灯泡突然熄灭，经检查空气开关未跳闸，不可能短路，用验电笔检测a、b、c三点氖管均发光，可能进户零线开路，故C正确，ABD错误。故选：C。
【课后巩固】
基础练习
1.答案：从电能表进户到电灯之间，一般至少要安装的开关包括： （1）总开关（闸刀开关）：用于控制整个家庭电 路的通断；（2）电灯控制开关：用于控制电灯的开与关。 因此，至少需要安装两个开关。
2.答案：使用测电笔判断家庭电路两孔插座中火线与零线时，应注意以下事项:
（1）使用前检查测电笔是否正常；
（2）手指接触测电笔尾部金属部分，探头接触插 座插孔；
（3）氖泡发光的插孔为火线，不发光的为零线；
（4）操作时保持手部干燥，避免触电；
（5）测试后应断电，确保安全。
3.【答案】B
【详解】A．铅锑合金与铜丝串联接入电路，通过二者的电流相等，铅锑合金熔断而铜丝完好，说明铅锑合金处产生的热量比铜丝处产生的热量多，由可知，铅锑合金的电阻大于铜丝电阻，故A正确，不符合题意；
B．铅锑合金与铜丝串联接入电路，通过二者的电流相等，故B错误，符合题意；
C．铅锑合金熔断而铜丝完好，说明铅锑合金处产生的热量比铜丝处产生的热量多，同时也说明铅锑合金的熔点较低，比铜丝更易熔断，故C正确，不符合题意；
D．由以上分析可知，铅锑合金适合作为保险丝，在家庭电路的电流过大时熔断切断电路，保证电路安全，若使用铜丝替代，产生的热量不足，铜的熔点高不易熔断，无法及时切断电路，易导致安全隐患，故D正确，不符合题意。
故选B。
4.【答案】C
【详解】插座是三孔插座，上面的一孔接入黄绿色保护线，左孔接入蓝色中性线，右孔接入红色相线，故C正确，ABD错误。
故选C。
能力提升
1.【答案】C
【详解】A．电冰箱接入三孔插座后，电灯与电冰箱在工作时互不影响，则它们是并联的，故A错误；
B．空气开关跳闸，可能是由于短路造成的，也可能是由于电路的总功率过大造成的，故B错误；
C．闭合开关后，用试电笔接触A点时，因A点与零线相连，所以氖管不会发光，故C正确；
D．空气开关的作用是家庭电路中电流过大时会自动切断电路，而漏电保护器的作用是在火线和零线电流不同时，即发生漏电时会自动切断电路，故D错误。
故选C。
2.【答案】BC
【详解】A．若保险丝烧断，原因是电路中电流过大，造成电流过大的原因可能是灯泡短路造成的，也可能总功率过大，故A错误；
B．由图可知，EG接的是保护线，是为了防止用电器外壳带电时发生触电事故；若导线EG之间断路，此时插座仍能对外供电，但插座是不安全的，故B正确；
C．若CD间断路，AF仍与相线连接，用测电笔检验F点时与相线是连通的，所以氖管发光，故C正确；
D．由图可知，若CD间断路，闭合开关S，电流可以从相线到灯泡，经C点回到中性线，所以灯泡仍能正常工作，故D错误。
故选BC。
3.【答案】ACD
【详解】A．保险丝是利用电流的热效应工作的，在电流过大时，保险丝的温度升高，达到保险丝的熔点，保险丝熔断，切断电源，起到保护电路的作用，故A正确；
B．空气开关跳闸后，应先排查跳闸的原因，整修后才能重新闭合开关，故B错误；
C．现在新建楼房里用空气开关代替保险丝，空气开关和保险丝的作用都是在电路中电流过大时自动地切断电路，对电路起保护作用，故C正确；
D．保险丝选用要合理，应使它的额定电流等于或稍大于电路中的最大正常工作电流，所以通过保险丝的电流小于或等于额定电流时保险丝正常工作，故D正确。
故选ACD。
4.【答案】CD
【详解】A．台灯与指示灯并联，两者工作时互不影响，若指示灯D损坏，则台灯仍是亮的，故A错误；
B．若该电路电流过大跳闸了，可能是电路短路了，也可能是用电器总功率过大，故B错误；
C．火线能使测电笔的氖管发光，由图知，A孔与三孔插座中的接地线相连，则将测电笔插入图中A孔，测电笔氖管不发光，故C正确；
D．三孔插座已接地，当电冰箱的插头插入三孔插座能使电冰箱的金属外壳接地，这样能防止金属外壳的用电器漏电发生触电事故，故D正确。
故选CD。
5.【答案】B
【解析】A．若a、b之间开路，电冰箱和三孔插座均会断电，不符合冰箱正常工作的情况，A不符合题意；
B．用试电笔分别测试插座的左、右两孔，氖管都发光，说明插座的左右两孔与火线之间是接通的，即c点通过电冰箱与火线相连，所以电路的d、c之间导线存在开路，故B符合题意；
C．若电冰箱所在电路的b、c间开路，三孔插座只有右孔使氖管发光，故C不符合题意；
D．若三孔插座所在电路的b、c间短路，电灯不能正常发光，故D不符合题意。
故选B。
6.【答案】（1） 绝缘体 不能（2）乙 相 有
【详解】（1）[1]测电笔的外壳是塑料，塑料属于绝缘材料，即测电笔的塑料外壳是绝缘体，可防止触电。
[2]测电笔的氖管中充有稀薄的氖气，两端是两个金属电极，当电极间的电压达到一定值时，氖气会导电。当电流从一个电极流向另一个电极时，氖气会发出红光。测电笔的工作原理是利用家庭电路的220V电压使氖管发光，仅能辨别相线（火线）和中性线（零线），无法分辨物体所带电荷的种类。
（2）[1][2][3]使用测电笔时，手需接触金属笔卡（形成电流回路），手指不能接触笔尖，因此图乙是正确使用测电笔的方式。当被测导线是火线（相线）时，测电笔内的高值电阻会限制电流大小，人体中会有微弱电流通过，不会对人体造成伤害。电流经过笔尖、电阻、氖管、弹簧，再经过人体流入大地，与电源构成闭合电路，氖管就会发光。
7.【答案】(1)12V小于36V，是对人体安全的电压，比家庭照明电路的电源更安全
(2)1 0 用电器的总功率过大 (3)熔断 发生短路
【详解】（1）小明实验时用12V电池代替家庭照明电路的好处是保护人身安全（安全电压不高于36V）。
（2）[1]当接入两个小灯泡时,电路可以平稳地工作,此时电流表的示数为
[2]当再接入一只灯泡时,保险丝熔断，此时电路断路，电路中的电流变成0；
[3]根据题目条件此时保险丝熔断，说明电流过大，原因是用电器总功率过大。
（3）[1][2]小明只让一个小灯泡工作，在C.、D两点间接入一段导线，发生短路，他发现保险丝会马上熔断，该实验可以验证电路中电流过大的原因是发生短路。
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