2025年初中九年级上册【物理(人教版)】家庭电路中电流过大的原因+教学设计

教学设计

课程基本信息课例编号2020QJ09WLRJ035学科物理年级9年级学期第1学期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：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5600W，电能表上标“220V40A”。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=1000W+5600W=6600W，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