人教版九年级物理 19.2家庭电路中电流过大的原因 教学设计

教学设计
课程基本信息
课题
家庭电路中电流过大的原因
教科书
书名：
物理
九年级全一册
出版社：人教版
出版日期：
2013
年
6
月
教学目标
教学目标：
知识目标：知道家庭电路中电流过大的原因是家用电器的总功率过大和短路；
知道保险丝的作用。
能力目标：通过观察模拟家庭电路总功率过大和短路的实验，培养学生的观察能力和表述能力；通过实验现象进行理论的分析，培养学生分析问题的能力。
情感目标：通过对家庭电路电流过大的原因的了解，及保险丝和空气开关的了解，让学生有初步的安全用的常识和节约用电的意识。
教学重点：
分析家庭电路电流过大的原因
教学难点：
家庭电路中电功率的计算
教学过程
时间
教学环节
主要师生活动
3分钟
8分钟
5分钟
5分钟
1分钟
引入
用电器的
总功率过大对电路的影响
短路对电路的影响
保险丝的作用
课堂小结+布置作业
目前，我国城乡许多地区进行家庭供电线路的改造
【点PPT】在改造时工人师傅要把原来的铝芯线换成铜芯线，把原来较细的铜芯线换成更粗的，电能表换成额定最大电流更大的，
【问】你知道这种“增容”改造的意义吗？
【答】生活经验告诉我们，导线越粗、家中电能表的额定最大电流越大，允许通过的电流就越大。
【问】为什么要增大家庭电路中允许通过的电流限值呢？什么因素会影响家庭电路中的电流大小呢？
【答】随着人们生活水平的提高，家庭电路中大功率用电器越来越多，总功率变大，总电流就会变大，导线和电能表允许通过的电流必须变大，所以电线要换粗，电能表要换成额定最大电流更大的。这样才能最大程度地避免用电事故的发生。
现在，同学们是否可以回答前面的问题呢？
【插入学生语音】家庭中用电器的数量会影响电路中的电流的大小。家庭中用电器的总功率会影响电路中的电流的大小。
两位同学的回答都不错，其实都是一个意思。在家庭电路中，增加同时工作的用电器的数量，总功率就会随之增加。家庭电路两端的电压不变，所以总电流就会变大。如果电路中允许通过的最大电流值过小，就可能发生事故
下面，我们通过实验看看这个现象”。
【点PPT】同学们看到的是一个由三盏白炽灯组成的并联电路，电源14V，干路开关，串联在干路的电流表测量通过干路中的电流。我们可以通过表盘观察干路电流的变化，为了直观地展示电流过大时对电路的影响，我们在AB两点间接入一根外皮比较容易燃烧的导线。
实验中，我们将三盏灯逐个接入电路，请同学们观察
【点PPT】电流表示数的变化
【点PPT】AB两点间的导线发生的现象
【播放视频】我们开始实验（全屏播放）闭合开关，现在我们把一盏灯接入电路，发现电流表指针发生了偏转；接着把第二盏灯接入电路，发现电流表的示数变大了；再把第三盏灯接入电路，电流表的示数更大了，同时看到AB两点间导线的外皮已经冒出了大量的白烟
【点PPT】在实验中随着接入电路中用电器的个数增加，【点PPT】电流表示数增大，通电一段时间，
【点PPT】导线上的绝缘皮冒白烟，说明电路中产生了大量的热量。
【问】为什么会出现这样的现象呢？
【答】有同学们回答是因为电路的总功率过大，导致电流过大造成的，特别棒！
【点PPT】并联电路的总功率等于每盏白炽灯消耗的功率之和，根据P=
IU，可以得到
因为电路两端的电压U是定值。用电器总功率P越大，电路中的电流I
就越大。
【点PPT】根据焦耳定律Q=I2Rt，电流I
越大，产生的热量Q越多，所以电路AB间的导线才会冒白烟，甚至起火燃烧，如果发生在我们的家庭电路中就容易引发电火灾。所以在家庭电路中，不能同时使用太多大功率用电器，即使每个用电器的功率不算很大，如果同时使用，它们的总功率也会相当可观，电路中的总电流也可能超过安全值。容易引发电路事故。
根据以上的分析，我们可以知道
【点PPT】用电器的总动率过大，是家庭电路中电流过大的原因之一
随着生活水平的不断提高我们家里通常会购置一些大功率的用电器，比如空调、电热水器等，如果同时使用很可能会发生危险，下面让我们变成安全小能手，帮老师解决家里的实际问题吧！
老师家新购置了一台1kW的空调。老师家中原有用电器的总功率是5600
W，电能表上标“220
V
40
A”。从用电安全方面考虑，能不能再安装一台功率为1kW的空调？我已经看到很多同学迫不及待的要告诉我答案了
【点PPT】220V，40A是电能表提供给我们的基本信息。其中40A是电能表的额定最大电流。
【点PPT】只要家里的实际电流小于电能表的额定最大电流，就不会发生危险，可以安装。
【点PPT】?用电器的实际功率为
P实际=1
000
W+5
600W=6
600
W，根据公式：P=UI
得到
6600W除以220V，电流为30A，总电流30A<额定最大电流40A，所以可以安装这台空调。
【点PPT】解法一是从比较电流的角度判断的，
【答】除了这种方法，还有其他方法吗？
【答】有同学说可以比较用电器的实际总功率和电路允许的最大额定功率，对。
【点PPT】只要P实际小于P额就可以P额=UI额=220V×40A=8800W>6600W，也可以判断。
【点PPT】解法二是从比较总功率的角度判断的，都可以帮老师解决这个问题！
同学们真的是太棒了，希望我们都成为家里的安全小能手！
有时候家庭电路中用电器的总功率不是很大，但是也会产生电流过大的现象，我们来看一看这种现象。
【播放视频】视频中潮湿树枝直接连接在两条导线之间，引发了火灾。
在我们实际生活中，很多用电事故所引发的火灾都是由于短路造成的，
【点PPT】那么短路也会造成家庭电路中电流过大吗？
【点PPT】根据欧姆定律
可知，在短路情况下，电阻R很小，如果电压U不变，电路中的电流I就会很大。
下面我们仍然通过实验，来模拟发生短路的情况
【点PPT】我们仍然使用上次实验用的示教板，所不同的是，用一个短路开关S4与灯泡并联
我们开始实验
【播放视频】（全屏播放）首先闭合干路开关，然后闭合一条支路开关，将一盏灯接入电路，灯泡发光，电流表的示数正常。此时将短路开关S4闭合，我们发现灯泡熄灭了，同时电流表示数迅速变大，AB间导线绝缘皮被烧毁，导线已经被烧红了
当短路开关S4闭合后，电路发生短路，
【点PPT】灯泡不能发光，电流表的示数迅速变大，导线绝缘皮迅速烧毁，冒出火花，放出大量白烟。
【问】请同学们思考，为什么会出现这样的现象呢？
【点PPT】
在短路情况下，电路中电流I很大。
【点PPT】根据焦耳定律
电路电流很大，
【点PPT】就会产生大量的热量。电路中AB导线才会迅速烧毁。
可见短路也会造成电流过大，
【点PPT】是家庭电路中电流过大的另一个原因
在家庭电路中由于一些原因使火线和零线直接连通，会引发短路，
【点PPT】例如电线老化、电线绝缘皮破损
【点PPT】线路受潮、接线时不小心接错。都可能造成短路，使得家庭电路的电流过大，很容易造成火灾，
【点PPT】我们日常生活中要定期检查家里的用电器线路，及时更换老化的电线，
做到防患于未然，最大程度避免事故的发生。
当电路发生异常，电流变大时，可能损坏电路中的某些重要器件，也有可能烧毁电路甚至造成火灾。所以在电路中必须安装保险设备以保护用电器或人身安全。
【点PPT】如图所示是各种保险丝，
【点PPT】和保险丝的替代品，现在多数家庭中安装的空气开关。
下面我们一起来了解一下保险丝和空气开关。
【点PPT】保险丝又叫熔丝，把它安装在特殊的瓷盒就成了熔断器，这就是我们常说的保险。
【点PPT】也可以将保险丝安装在玻璃管内称为保险管，保险管多用于各种电气设备中，保险丝是安全用电的监护者，
面我们通过实验来了解保险丝的作用
【播放视频】（全屏播放）
【问】实验中我们看到电路中的保险丝在什么情况下熔断了？【答】对，电路中电流过大时。小灯泡被短接，此时有过大的电流通过电路，保险丝迅速熔断，自动切断电路，从而起到保护作用。
【点PPT】所以保险丝的作用是，当电路中的电流过大时，保险丝自动熔断，保护电路。
【问】生活中如果保险丝熔断，能不能用铜丝或铁丝来替换保险丝呢？
【播放视频】（全屏播放）
【问】实验中，为什么保险丝熔断了，而铜丝没有变化呢？
【答】对，有同学提到了保险丝的电阻比较大，根据焦耳定律，当电流和通电时间相同时，电阻大，产生的热量较多。此时保险丝和铜丝的长度与横截面积相同，
【点PPT】由于保险丝的材料是电阻率比较大的，所以它的电阻就比较大，相同情况下，产生的热量就比较多。
【问】保险丝产生了较多的热量，能迅速熔断，它还应该具备什么特点呢？
【答】同学们答的非常好，保险丝的熔点比较低，
【点PPT】保险丝是由电阻率比较大，熔点较低的铅锑合金制成。
【点PPT】因此铜丝是不能替代保险丝的。
保险丝有很多不同规格，它们的横截面积也不同，我们通常用额定电流来表示保险丝的规格，表中是一些常见保险丝的规格，
【点PPT】比如直径为0.28mm的保险丝，它的额定电流是1A，熔断电流是2A。
【点PPT】直径为0.71mm的保险丝，它的额定电流是3A，熔断电流是6A。
【点PPT】当通过保险丝的电流小于它的熔断电流时，保险丝不会熔断”。
【点PPT】如果电流超过它的额定电流，达到它的熔断电流时，保险丝就会迅速熔断。
增加保险丝的电路对于我们来说就安全多了，刚才我们模拟家庭电路的实验，如果加入规格合适的保险丝，电路就不会发生危险。让我们再来看这个实验，实验中注意观察保险丝和AB间导线的变化
【播放视频】（全屏播放）我们先在电路中安装好保险丝。然后闭合干路开关，接入第一盏灯，接入第二盏灯，接入第三盏灯，AB间导线没有出现异常现象。保险丝熔断，起到保护电路的作用。
现在许多楼房的供电线路已经不再使用保险丝了，而是用空气开关来代替，空气开关也能起到保险丝的作用。
有一种空气开关的主要部分是电磁铁，它是利用电磁铁原理工作的。当电流过大时，由铁心、衔铁、吸引线圈和弹簧组成的保险装置就会自动脱扣，相当于开关自动断开，切断电路。
空气开关自动跳闸后，排除电路中的故障，用手重新闭合开关就可以。和使用保险盒相比，空气开关省去了更换保险丝的过程，更便捷，更安全。
【点PPT】本节课我们一起了解了
【点PPT】家庭电路中电流过大的原因，一是电路中用电器总功率过大，二是电路发生短路。为了保护家庭电路及我们的人身安全，电路中必须使用保险设备，保险丝或空气开关，
【点PPT】保险设备可以在家庭电路电流过大时自动断开，切断电路，起到保险的作用。
【点PPT】所以保险丝的材料是电阻率较大，熔点较低的铅锑合金制成的。在我们的家庭电路中虽然安装了保险丝或空气开关，但我们平时用电也要多注意，多检查，让安全伴我们同行。
【点PPT】今天的作业1.基础性作业：完成课后练习2.拓展性作业：请同学为自己家做一次安全排查。调查一下家里用电器的总功率是多少？对比电能表上的参数，看能否同时使用这些用电器