19.3 跨学科实践：为家庭电路做设计（学案）
文档属性
| 名称 | 19.3 跨学科实践：为家庭电路做设计（学案） |
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| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 663.1KB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2026-03-24 00:00:00 | ||
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文档简介
/ 让教学更有效 精品学案 | 物理学科
【学习目标】
1. 能通过前面的学习为即将装修的家设计电路
2. 能从节能的角度设计出一个方案
3. 能看懂设计图和实际施工场景
【自主学习】
一、项目分析
1.根据家里现有的用电器，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
3.充分考虑未来用电的需求，避免后期的电线杂乱；
4.考虑安全，导线、空气开关、漏电保护器要相互匹配
5.各种电路要有单独的回路，便于后期维修
各区域电线规格推荐
1. 照明回路：选用1.5平方铜线，适用于卧室、客厅、走廊等区域照明，功率通常在几十瓦至500瓦以内。
2. 普通插座：选用2.5平方铜线，适用于电视、电脑、手机充电等小家电插座，功率一般在 1000~2500 瓦。
3. 厨房/卫生间：选用4平方铜线，因电磁炉、微波炉、电热水器等大功率电器集中，功率常在1500~3000瓦。
4. 空调专线：1.5匹以下用4平方，3匹以上或中央空调用6平方，压缩机启动瞬间电流较大。
5. 即热式电热水器：选用6平方及以上，功率可达6000~8000瓦。
6. 入户总线：普通家庭用6平方，电器众多或大户型用10平方。
电线安全载流量参考
1.5 平方：载流量约10-15A，功率约2.2-3.3kW。
2.5平方：载流量约16-25A，功率约3.5-5.5kW。
4平方：载流量约25-32A，功率约5.5-7kW。
6平方：载流量约32-40A，功率约7-8.8kW。
选择注意事项
1.优先铜芯线：选择符合国标的BV或BVR铜芯线，避免铝芯线。
2.分回路设计：照明、插座、大功率设备分开布线，每回路配独立空气开关。
3.留余量：根据电器功率计算电流后，预留20%-30%余量。
4.穿管布线：暗线散热较差，建议适当加大平方数（如2.5平方升级为4平方）。
二、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（表1）或其他形式梳理。下表为家庭电路中一些用电器的的功率：
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。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。具体设计可参考图19.2-11的形式，也可以采用户型电路示意图（图19.3-1）、列表（表2）等形式。
【例1】某家庭电路的连接如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．若保险丝熔断，则可能是开关S短路引起的
B．电冰箱的插头插入三孔插座能使电冰箱的金属外壳接地
C．若在a、b间接入一个灯泡，则它与灯泡L是串联的
D．如果仅在零线上安装一根保险丝，会使家庭用电更安全
【例2】小明用两个单刀双掷开关、一个 LED 灯和若干导线，设计一个楼梯灯电路，无论是楼上或楼下都可以 任意开灯、灭灯，既可以在楼下开灯到楼上灭灯，又可以在楼上开灯到楼下灭灯，请你根据小明设计的意图， 用笔画线代替导线完成电路图．
【课后巩固】
额定电压 220V
高温挡功率 2000W
低温挡功率 800W
1．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；
（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_________________________________________________________。试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
2．跨学科实践：
为家庭电路做设计
安培小组的同学们为一户新家进行电路设计。他们按照以下步骤开展工作：
①需求调查与回路规划：根据家庭用电需求结合房间布局，将总电路划分为若干个独立的回路，主要包括：普通插座回路、照明回路、厨房专用回路、卫生间专用回路等。其中，厨房回路计划使用的用电器及其额定功率统计如下表：
用电器 冰箱 电热水壶 电热水器 微波炉 电饭煲 消毒柜 照明灯
额定功率 200W 800W 2000W 1000W 800W 200W 20W
②器材选型与规格配置：为确保用电安全，需要为各回路选择合适的导线、插座及空气开关。在导线选型时，小组采用的核心原则是：其设计“安全载流量”应不小于该回路所有用电器同时工作时总电流的1.2倍。“安全载流量”是指在一定条件下导线可长期安全运行的最大电流。下表是他们查到的不同规格铜芯导线在典型家装条件（PVC绝缘、穿管敷设、环境温度约30℃）下的“安全载流量”参考值。他们依据原则为各分支回路选择了规格适配的导线。
导线铜芯截面积S/mm2 15 25 4 6 10
“安全载流量”参考值I/A 16 25 32 40 55
③电路连接与用电测试：按照安全用电原则，将各元件规范接入电路并进行用电测试。请你解答：
(1)回路规划：各分支回路用电器之间采用________联方式连接。从安全节能角度，针对该家庭电路回路规划，提出一条合理建议__________________________________________（写出一点即可）。
(2)器材选型：厨房回路用电器的总功率为________ W。为了保证安全，该回路应选用横截面积至少为 ________mm2的铜芯导线。
(3)电路连接：请在图所示的家庭电路示意图中，用笔画线代替导线将照明灯及其控制开关、三孔插座正确接入电路。
(4)用电测试：户内其它用电器全部关闭，小明刚将台灯的插头插入插座，空气开关立即“跳闸”、请指出可能的原因，并用所学电学知识解释______________________________________________________________________________。
【课后评价】
这节课我给自己☆☆☆☆☆颗星。试卷第1页，共3页
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【参考答案】
【例1】B
【例2】
课后巩固
基础过关
1．（1）地 热传递；
（2）电暖气工作时的最大电流为：，所以此插座能满足该电暖器正常使用
（3）
（4）同时使用电饭锅和电磁炉，总功率较大，根据，电路中总电流较大，根据焦耳定律，干路导线相同时间内产生的热量较多，容易使家庭电路的干路导线过热引发火灾。
2．（1）并 大功率用电器单独设置分支回路；
（2）5020 4
（3） ；
（4）可能是台灯插头处短路
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【学习目标】
1. 能通过前面的学习为即将装修的家设计电路
2. 能从节能的角度设计出一个方案
3. 能看懂设计图和实际施工场景
【自主学习】
一、项目分析
1.根据家里现有的用电器，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
3.充分考虑未来用电的需求，避免后期的电线杂乱；
4.考虑安全，导线、空气开关、漏电保护器要相互匹配
5.各种电路要有单独的回路，便于后期维修
各区域电线规格推荐
1. 照明回路：选用1.5平方铜线，适用于卧室、客厅、走廊等区域照明，功率通常在几十瓦至500瓦以内。
2. 普通插座：选用2.5平方铜线，适用于电视、电脑、手机充电等小家电插座，功率一般在 1000~2500 瓦。
3. 厨房/卫生间：选用4平方铜线，因电磁炉、微波炉、电热水器等大功率电器集中，功率常在1500~3000瓦。
4. 空调专线：1.5匹以下用4平方，3匹以上或中央空调用6平方，压缩机启动瞬间电流较大。
5. 即热式电热水器：选用6平方及以上，功率可达6000~8000瓦。
6. 入户总线：普通家庭用6平方，电器众多或大户型用10平方。
电线安全载流量参考
1.5 平方：载流量约10-15A，功率约2.2-3.3kW。
2.5平方：载流量约16-25A，功率约3.5-5.5kW。
4平方：载流量约25-32A，功率约5.5-7kW。
6平方：载流量约32-40A，功率约7-8.8kW。
选择注意事项
1.优先铜芯线：选择符合国标的BV或BVR铜芯线，避免铝芯线。
2.分回路设计：照明、插座、大功率设备分开布线，每回路配独立空气开关。
3.留余量：根据电器功率计算电流后，预留20%-30%余量。
4.穿管布线：暗线散热较差，建议适当加大平方数（如2.5平方升级为4平方）。
二、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（表1）或其他形式梳理。下表为家庭电路中一些用电器的的功率：
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。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。具体设计可参考图19.2-11的形式，也可以采用户型电路示意图（图19.3-1）、列表（表2）等形式。
【例1】某家庭电路的连接如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．若保险丝熔断，则可能是开关S短路引起的
B．电冰箱的插头插入三孔插座能使电冰箱的金属外壳接地
C．若在a、b间接入一个灯泡，则它与灯泡L是串联的
D．如果仅在零线上安装一根保险丝，会使家庭用电更安全
【例2】小明用两个单刀双掷开关、一个 LED 灯和若干导线，设计一个楼梯灯电路，无论是楼上或楼下都可以 任意开灯、灭灯，既可以在楼下开灯到楼上灭灯，又可以在楼上开灯到楼下灭灯，请你根据小明设计的意图， 用笔画线代替导线完成电路图．
【课后巩固】
额定电压 220V
高温挡功率 2000W
低温挡功率 800W
1．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；
（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_________________________________________________________。试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
2．跨学科实践：
为家庭电路做设计
安培小组的同学们为一户新家进行电路设计。他们按照以下步骤开展工作：
①需求调查与回路规划：根据家庭用电需求结合房间布局，将总电路划分为若干个独立的回路，主要包括：普通插座回路、照明回路、厨房专用回路、卫生间专用回路等。其中，厨房回路计划使用的用电器及其额定功率统计如下表：
用电器 冰箱 电热水壶 电热水器 微波炉 电饭煲 消毒柜 照明灯
额定功率 200W 800W 2000W 1000W 800W 200W 20W
②器材选型与规格配置：为确保用电安全，需要为各回路选择合适的导线、插座及空气开关。在导线选型时，小组采用的核心原则是：其设计“安全载流量”应不小于该回路所有用电器同时工作时总电流的1.2倍。“安全载流量”是指在一定条件下导线可长期安全运行的最大电流。下表是他们查到的不同规格铜芯导线在典型家装条件（PVC绝缘、穿管敷设、环境温度约30℃）下的“安全载流量”参考值。他们依据原则为各分支回路选择了规格适配的导线。
导线铜芯截面积S/mm2 15 25 4 6 10
“安全载流量”参考值I/A 16 25 32 40 55
③电路连接与用电测试：按照安全用电原则，将各元件规范接入电路并进行用电测试。请你解答：
(1)回路规划：各分支回路用电器之间采用________联方式连接。从安全节能角度，针对该家庭电路回路规划，提出一条合理建议__________________________________________（写出一点即可）。
(2)器材选型：厨房回路用电器的总功率为________ W。为了保证安全，该回路应选用横截面积至少为 ________mm2的铜芯导线。
(3)电路连接：请在图所示的家庭电路示意图中，用笔画线代替导线将照明灯及其控制开关、三孔插座正确接入电路。
(4)用电测试：户内其它用电器全部关闭，小明刚将台灯的插头插入插座，空气开关立即“跳闸”、请指出可能的原因，并用所学电学知识解释______________________________________________________________________________。
【课后评价】
这节课我给自己☆☆☆☆☆颗星。试卷第1页，共3页
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【参考答案】
【例1】B
【例2】
课后巩固
基础过关
1．（1）地 热传递；
（2）电暖气工作时的最大电流为：，所以此插座能满足该电暖器正常使用
（3）
（4）同时使用电饭锅和电磁炉，总功率较大，根据，电路中总电流较大，根据焦耳定律，干路导线相同时间内产生的热量较多，容易使家庭电路的干路导线过热引发火灾。
2．（1）并 大功率用电器单独设置分支回路；
（2）5020 4
（3） ；
（4）可能是台灯插头处短路
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