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家庭电路

时间:2011-07-20 19:52来源:《新课程初中物理设计与实录》 作者:吴丽萍 点击:

安徽省淮南市实验中学  吴丽萍

 

一、 课型课时

新授课;1课时.
 
二、 教学目标
1. 知识与技能
(1) 知道家庭电路的组成及各部分的作用.
(2) 知道什么是火线和零线,会用测电笔正确辨认火线和零线.
(3) 知道家庭电路中用电器消耗电能的测算方法.
(4) 知道电能表的作用、读数方法和计量单位.
(5) 学会用电能表统计家庭的用电情况.
2. 过程与方法
(1) 通过了解家庭电路,提高对电路连接方式的认识.
(2) 通过测电笔辨别火线、零线的活动,培养学生的观察能力.
(3) 通过统计家庭消耗电能和应付电费的活动,培养学生应用物理知识解决简单问题的能力.
3. 情感、态度价值观
(1) 培养学生乐于参与观察、实验、调查等科学实践活动.
(2) 培养节约用电的意识.
 
三、 重点难点
1. 重点:家庭电路的组成、测电笔的使用、电能表的使用.
2. 难点:电能表的使用、家庭消耗电能的统计.
 
四、 教材分析
本节的主要内容是讨论家庭电路的基本组成部分;如何用测电笔辨别火线和零线;了解电能表,并学会电能表的使用.
课本是通过家庭电路的整体展示,让学生在观察的基础上认识家庭电路的主要组成部分,知道家庭电路有火线和零线.再通过测电笔的构造和使用方法的介绍,让学生学会使用测电笔来辨别火线和零线.这符合生活实际的需要,也为后面一节安全用电知识做了必要的准备.最后从如何测算家庭电费的问题入手,介绍电能表的外观及读数方法;接着通过活动进一步了解电能表的使用,同时培养节约用电的意识.
本节内容容量很大,但所占篇幅并不多,因而使得学生在学习上有一定的困难.又由于现在施工日益注重美观,家庭电路的电线都埋在墙内;供电部门为了便于管理,电能表大多统一装在电表箱内.学生缺乏对家庭电路、电能表的感性认识.因此在教学中更应加强直观教学和学生活动,应努力使学生将理论与实际联系起来.
 
五、 教学思路
本节课教学主要以学生讨论、观察、参与活动为主.尽可能地让学生多参与,如测电笔的使用,家庭电费的测算.通过活动拉近物理学与生活的距离,使学生获得能利用物理知识解决实际问题的乐趣.
在教学过程中充分体现学生为主体,教师只起到组织引导的作用.学生充分发表自己的意见,交流自己的看法,问题尽量放手让学生自己去解决.
教学器具:模拟家庭电路示教板、台灯一盏、电熨斗1只、空气开关1只、测电笔(学生自备)、计时器、自制多媒体课件.
教学准备:记录课前一周内家中每天消耗的电能数.
 
六、 教学过程
1. 新课引入
现代家庭正在实现电气化,各种家用电器、厨房设备给我们的生活带来了诸多的方便.你知道电能是怎样进入家庭使各种用电器工作的吗?
2. 新课教学
出示如课本图18-2的示教板(把图中的灯泡标上字,一个是客厅,一个是厨房),请同学操作,完成老师给出的命令.
教师让同学打开客厅的灯、打开厨房的灯、关上客厅的灯……让台灯工作、让电熨斗发热.
教师提出问题,学生讨论.
师:这个电路是串联还是并联?为什么?
生:并联,因为各用电器互不影响.
师:示教板上还有什么?
生:电能表、闸刀开关、熔断器.
师:这个模拟电路我们现实生活中有没有?
生:家庭里的电路.
师:家庭电路由哪几部分组成?
生:电能表、闸刀开关、熔断器、插座、灯泡、开关等.
师:各部分的作用是什么?
学生(讨论后回答):电能表测家庭电路消耗的电能;闸刀开关控制电路的通断;熔断器保护电路.
师:目前,在家庭电路中大多用自动空气开关替代了闸刀开关.(出示空气开关实物)
要求学生阅读课本信息浏览,用FLASH动画演示自动空气开关的工作原理.教师简单介绍.(将图1制成FLASH动画)
图1
老师:家庭电路的电源是什么?我国民用电的电压是多少?家庭电路的两根线分别叫什么?
对照示教板介绍火线、零线,火线和零线间的电压是220V,火线与地之间的电压是220V.零线在某处与大地相接,因此与地之间的电压是零.
师:由于火线与零线、地之间都存在220V的电压,因此为了安全合理地使用电器,我们常需要辨别火线和零线.单独凭借眼睛,你能不能辨认出哪根线是火线?
生:不能.
师:安装时需要辨认,又该怎么办呢?(激起学生了解的欲望)
个别同学说出用测电笔.
师:对,就用测电笔(同时出示实物),如何使用它呢?
师:有谁使用过测电笔,上来演示给大家看看,说说你是怎样使用它的?
学生上台演示(教师要注意观察不要出现意外),可能会有同学演示得很好,也可能有的同学操作不当,接触氖管不发光.如果操作都正确,教师再故意演示错误,手不接触笔尾金属体.
师:为什么我用测电笔试火线氖管不发光呢?
让学生仔细观察比较,讨论后回答(手必须接触笔尾金属体).
老师再进一步通过实验证实.
师:为什么手必须接触笔尾金属体?为什么接触的是火线,氖管发光;接触的是零线,氖管不发光呢?
提示:考虑两根电线和大地的电压.
学生讨论回答.
结论:是因为火线和大地间220V的电压加在了电笔和人体之间,使测电笔和人体间有电流流过,因此氖管发光.零线和大地间无电压存在,所以无电流,氖管不发光.如果手不接触笔尾金属体,火线与测电笔中的氖管、地之间就不能形成通路,因此氖管不发光.
师:既然有电流通过人体,那人为什么没有触电呢?
师:为了搞清这个问题,我们先来弄清测电笔的构造.
师:让学生观察测电笔的构造.
每两位同学一组,拆开测电笔观察测电笔的构造,对照课本插图搞清各部分名称.(若学生有带数字式测电笔,教师做简单介绍,或教师自备一个数字式测电笔)
师:氖管是靠气体放电发光的,其发光电压只需2V左右,高阻值大约500kΩ至2MΩ.
生:我明白了,人不会触电的原因是因为高电阻阻值很大,根据欧姆定律,通过人体的电流很小,人不会触电.
师:那我就可以放心地用测电笔了.(夸张地把手接触笔尖金属体故意装作测火线)
学生发现老师的错误,并指明原因.
老师强调:千万不能用手接触到笔尖金属体,这样会造成触电事故.我们在做事情的时候要勤动脑、多观察、多思考,这样才会避免出现一些不该出现的错误.
师:家庭电路给我们的生活带来了方便,我们每月用电要按时缴纳电费.你家每月大约要缴纳多少电费?怎样测算应缴的电费的?
生:供电局有专门抄电表的人员,他们每个月读一次电表,两次相差就是这个月所用的电能的多少,再根据每千瓦·时电的单价算出应缴的电费.
师:你们见过电能表吗?会读电能表吗?
多媒体演示(电能表课件):8月底电能表的示数,让电表转一会,告之是9月底的电能表的示数.
问:你知道他家9月份用多少电吗?
这是某家庭8月底和9月底的两次电表的示数,你知道他家9月份用多少电吗?
学生读数,教师根据学生的读数进一步说明电能表的读数方法.
师:大家注意到电能表上还有其他的标志吗?
对照图片讨论“220V、10(20)A、50Hz”“1kW·h=1 250盘转数”的含义.
师:如果转盘转过1 250转,电路消耗了多少电能?
讨论:如果转盘转过1转,电路消耗了多少电能?如果转盘转过n转,电路消耗了多少电能?
实验:让同学把电熨斗插在电路中,另一同学观察电能表在2min内转了多少转.
师:你们能算出电熨斗在2min内消耗的电能吗?
学生测算得出答案.
师:你们能算出电熨斗的功率吗?
学生计算.
师:从计算可以知道,电能表不仅可以测用电器消耗的电能,还能间接的计算出用电器的电功率.
师:电能表的种类很多,目前新研制的IC卡电子式预付费电能表,有效地解决了电费收缴困难的问题.目前许多城市正在推广一种电子式多费率的电能表.请看阅读材料:
学生阅读材料:
(2004年07月22日03:36新闻晨报)晨报讯:申城高温不退,导致昨天上海用电大幅飚升.在实施岔避峰用电等措施,减少150万kW左右的电力负荷后,昨天上海最高用电负荷达到1474万kW,为今年第4次刷新历史纪录.电力公司称,全市发电能力已到极限.由于全社会积极支持配合,目前上海电网运行正常,没有发生拉、限电情况,尚未实施进一步岔避峰用电措施.据悉,近日市民空调用电猛增,约在600万kW以上,占总负荷近一半,这也是上海用电负荷居高不下的主要原因.晚上是一天的用电高峰期,居民家中可开的降温电器已全部打开.昨天,本市发电机组全部投入满负荷或超负荷运行,最高发电能力创下1131万kW历史新高,连新近投入试运行的外高桥电厂第2台90万kW发电机组也开足马力加入运营.至此,全市发电能力已到极限.为弥补电力不足,昨天本市向华东电网购入电力最高达376万kW.由于周边省市电力供应形势严峻,进一步增加外购电力已经十分困难.为此,电力部门希望实施岔避峰用电企业顾全大局,积极配合.
讨论:(1) 夏季一天中用电高峰期在什么时候?(2) 岔开高峰期用电有何意义?(3) 你能提出一些岔开高峰期用电的好建议吗?
让我们看看自己家中的电器的耗电量吧.
请几位同学把课前一周内每天消耗的电能数输入计算机中excel表格,由excel生成直方图,并算出各家一周应付的电费.从图中比较谁家、在哪一天消耗的电能最多,分析最多的原因,进一步讨论如何节约用电.
小结:家庭电路的组成
测电笔的原理及使用
电能表测电能
课外探究:
(1) 用电能表测一测你家电视机、空调等电器在待机状态下的总功率.算一算一年下来合多少电费.实际做一做,大家一起来节约用电.
(2) 了解你家里各类电器的额定功率和每天平均使用的时数.估算你家在一个月内消耗的电能和应缴纳的电费.(表参照:课本第36页)
(3) 你会测算冰箱1d内消耗的电能吗?
 
七、 课程资源
1. 利用电能表测用电器的电功率
一般家用电能表的表盘面上,标有每千瓦·时的转数,例如有的电能表就标着“3000r/(kW·h)”(图2),说明表盘每转3000r,电流做的功就是1kW·h,利用在一定的时间内表盘的转数,就可以测定用电器的功率.
图2
现在只让待测用电器工作,利用钟表测定转盘转过一定转数所用的时间,以及在这段时间内转盘所转的圈数,根据这些数据就可计算出这用电器的功率了.
2. 测定家用冰箱每天消耗的电功(kW·h/d)
(1) 先利用电能表测出冰箱的功率P.
(2) 再测出冰箱1d内工作的时间t.
当冰箱正常工作1d之后,测定前1h内不开箱门(冷冻食品不要取出),记下电冰箱某次启动(听响声)时的时刻t1和停机的时刻t2及开始下一次工作的时刻t3,t3-t1表示冰箱一个工作周期,t2-t1表示一个工作周期内实际工作的时间,则1d内工作的时间.
t=24·(t2-t1)/(t3-t1) (h).
工厂里把(t2-t1)/(t3-t1)叫做冰箱的工作时间系数,用η表示.
(3) 根据W=Pt可计算冰箱1d内消耗的电功,即W=24Pη.
3. 算一算
小明家的电冰箱的功率是0.2kW,双休日全家外出的两整天里,只有电冰箱在自动间歇工作.这两天前后,电能表示数分别是1645.8和1648.1,请你算一算,小明家的电冰箱在2d的时间里消耗的电能是多少?实际工作时间是多少?
分析:由电能表的示数差就可求出2d时间里消耗的电能,即
W=W1-W2=1648.1-1645.8=2.3(kW·h)
由于电冰箱是间歇式工作的,2d(48h)内实际工作的时间(耗电时间)可由公式P=Wt变形求出,则
t=W/P=2.3kW·h/0.2kW=11.5h.
电冰箱正常使用时,实际工作时间大约是通电时间的四分之一.

 

(责任编辑:教材服务中心)
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