《家庭電路》創(chuàng)新教學設(shè)計

李建

摘 要：本文以《義務(wù)教育物理課程標準》為基準，立足于培養(yǎng)學生的物理學科核心素養(yǎng)來設(shè)計《家庭電路》課堂教學，注重培養(yǎng)學生動手實驗和分析解決問題的能力。同時，引導(dǎo)學生關(guān)注現(xiàn)代科技發(fā)展對現(xiàn)代家庭電路的影響和對人們生活帶來的便利，進一步落實“從生活走向物理，從物理走向社會”的教育理念。

關(guān)鍵詞：家庭電路；創(chuàng)新；教學設(shè)計

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1003-6148（2018）4-0028-5

1 教材分析

《家庭電路》是人教版九年級物理第十九章《生活用電》的第一節(jié)內(nèi)容，是前幾章學習電學知識的延續(xù)和提升，也是前面電學知識在實際生活中的應(yīng)用。學生在學習本節(jié)課之前已經(jīng)學習了導(dǎo)體和絕緣體、簡單電路、歐姆定律、電功和電功率、焦耳定律等基本的電學知識和電學規(guī)律，為本節(jié)課知識的學習打下了基礎(chǔ)，同時本節(jié)課也是后面繼續(xù)學習家庭電路中電流過大的原因和安全用電的基礎(chǔ)。

本節(jié)課的知識與實際生活聯(lián)系非常緊密，同時體現(xiàn)了科學、技術(shù)和社會的聯(lián)系，也可以培養(yǎng)學生綜合運用前面學習的電學知識分析與解決實際問題的能力，進一步落實“從生活走向物理，從物理走向社會”的理念[1]，有助于良好的物理觀念和物理思維的培養(yǎng)和形成，也助于培養(yǎng)學生良好的科學態(tài)度和社會責任。

2 教學目標

2.1 知識與技能

（1）了解家庭電路的組成部分及其作用；

（2）了解試電筆判定火線和零線的方法；

（3）了解三線插頭與漏電保護器和安全用電的關(guān)系。

2.2 過程與方法

在認識 、組裝家庭電路的過程中，培養(yǎng)學生用所學知識分析、解決實際問題的能力。在了解、組裝試電筆的過程中了解試電筆的原理和用途。

2.3 情感、態(tài)度與價值觀

通過家庭電路的學習培養(yǎng)學生安全用電的意識。

3 教學重點、難點

重點：了解家庭電路的組成和連接。

難點：引導(dǎo)學生克服對家庭電路中“電”的恐懼心理，用試電筆判斷火線和零線。

4 教學資源準備

教具展示板“家庭基本電路演示儀”“現(xiàn)代家庭電路演示儀”“學生家庭電路實驗線路板”、試電筆、移動用電器、實物投影、多媒體課件。

5 教學過程

5.1 本章小引入，視頻播放《最美重慶夜景》

課前播放視頻《最美重慶夜景》，一方面活躍、放松氣氛，另一方面從視頻入手，引出電在生活中的重要性，美麗的夜景離不開電的功勞，因為有了電，我們的生活才變得更加便捷、溫馨。生活中是如何利用電的呢？我們?nèi)绾文馨踩叵硎茈妿淼谋憷兀课覀兘裉鞂㈤_始學習第十九章《生活用電》。

5.2 魔術(shù)表演，引入新課

【魔術(shù)表演】 手摸電線“不觸電”

展示自制的魔術(shù)演示教具，閉合開關(guān)，讓燈泡發(fā)光，觀察從正在發(fā)光的燈泡里接出的一根一端裸露的電線，用最新的聲光試電筆判斷是否有電?？吹铰暪庠囯姽P發(fā)出報警聲后，確認電線已經(jīng)帶電，表演手抓電線魔術(shù)。

設(shè)問1：老師在上課前專門學習了一種特異功能可以手抓電線，大家信嗎？引發(fā)思維沖突，激發(fā)學生興趣。

抓住電線后再引導(dǎo)學生用試電筆判斷老師身上是否帶電？結(jié)果發(fā)現(xiàn)老師身體也使試電筆發(fā)出了報警聲，老師身上也帶了電。

設(shè)問2：老師身上帶了電，老師為什么還是安全的呢？這里面究竟隱藏著什么奧秘呢？今天這節(jié)課我們將揭開其中的奧秘，我們一起來學習本章的第一節(jié)《家庭電路》，從而引入新課。

5.3 層層深入，新課教學

5.3.1 火線和零線

進戶線共兩根，一根叫做端線，俗稱火線。另一根叫零線[2]（如圖1所示）。零線在入戶之前已經(jīng)和大地相連。我們常說的家庭電路電壓220 V就是指火線和零線之間的電壓為220 V?；鹁€和大地之間也是220 V，而零線在進入用戶之前已經(jīng)和大地相連了。緊接著提問：零線和大地之間的電壓為多少伏呢？學生回答0 V后，引導(dǎo)學生從安全角度去區(qū)分火線和零線的重要性，進而引出如何判斷火線和零線。

提問：因為兩根線和大地之間的電壓不同，而且火線和地面之間的電壓220 V遠超過人體的安全電壓，所以家庭電路中判斷哪根線是火線、哪根是零線重不重要？

結(jié)合學生的回答，引出我們生活中常用的一種判斷火線和零線的工具——試電筆。

【學生活動1】 用試電筆判斷火線和零線

【拆開、觀察試電筆的結(jié)構(gòu)】

老師引導(dǎo)學生從工具箱中取出試電筆，請學生將手中的試電筆拆開，結(jié)合課本106頁有關(guān)試電筆的介紹，在學案上寫下每一部分的名稱。老師以提問的方式介紹試電筆的組成及原理。

問1：試電筆由哪幾部分構(gòu)成？

老師著重介紹氖管和電阻的特點：只要有很小的電流流過氖管，就可以使氖管發(fā)光，而與之串聯(lián)的電阻阻值很大，約100萬歐姆。

用動畫演示試電筆工作過程中電流的流向，并提問。

問2：氖管發(fā)光，有電流經(jīng)過氖管、電阻、人體流回大地，人為什么還是安全的呢？

【理論分析】 計算：如圖2所示，家庭電路電壓為220 V，試電筆中的電阻約為106 Ω，人體電阻約為104 Ω～105 Ω，請用所學知識計算人體分得的電壓為多少？（人體電阻按最大值計算）

通過計算發(fā)現(xiàn)人體所分得的電壓約為20 V，在人體的安全電壓范圍以內(nèi)，從而確保了人體的安全。

【演示實驗2】 示范試電筆的正確使用

我們用手接觸筆尾金屬體，筆尖金屬體接觸被測電路。若氖管發(fā)光，則接觸的是火線，否則為零線。引導(dǎo)學生觀察試電筆的氖管發(fā)光情況，并關(guān)注操作方法。

教師示范：試電筆的使用（如圖3）。

【小組討論】 試電筆的正確使用方法

展示兩張試電筆使用時的照片（如圖4），引導(dǎo)學生分組討論，并分析由此可能帶來的后果。

學生展示小組討論的結(jié)果，老師根據(jù)學生的回答進行點評，并重點強調(diào)乙方法使用的危險性，同時提出安全要求：使用試電筆時嚴禁用手直接接觸筆尖金屬體！

【最新科技】 展示最新的試電筆圖片（如圖5），介紹試電筆最新的發(fā)展，目前已經(jīng)出現(xiàn)聲光試電筆，反應(yīng)更為靈敏，使用更為安全。促進學生創(chuàng)新意識的培養(yǎng)。

【學生體驗】 用試電筆判斷老師剛才所摸的電線是火線還是零線？

問1：同學們，剛才老師所摸的電線是火線還是零線呢？

我們請一位同學幫忙用試電筆來檢測、判斷一下吧！

根據(jù)學生測試的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)是火線，緊接著再次提問。

問2：火線和地面電壓是220 V，老師為什么手摸火線依然是安全的呢？

問3：你能否根據(jù)試電筆的原理對魔術(shù)中的奧秘做一個猜想？

引導(dǎo)學生猜想魔術(shù)的奧秘在哪里。

【魔術(shù)揭秘】

接下來我們就一起來見證奇跡。老師當眾揭開燈座后面，請同學們觀察里面的電阻。里面串聯(lián)了一個阻值約為100萬歐姆的定值電阻。使得流經(jīng)人體的電流比較小，人體所分得的電壓在安全電壓內(nèi)，所以人體是安全的。

【魔術(shù)升華】

不僅如此，老師在摸電線的時候也變成了火線。同學們用試電筆試一下我的手、我的額頭能否使試電筆發(fā)光呢？結(jié)果發(fā)現(xiàn)，都可以使試電筆發(fā)光，一方面激發(fā)學生的學習興趣，另一方面升華魔術(shù)，揭示奧秘，提醒學生注意安全。

老師的特異功能就是我們試電筆的原理，就是我們所學的電學規(guī)律。而在實際家庭電路中，我們并沒有這個大電阻。所以，我們千萬不要模仿這個魔術(shù)，更不能接觸家庭電路中裸露的電線，一定要時刻注意安全。

【環(huán)節(jié)過渡】 提醒學生觀察“家庭電路演示儀”和“現(xiàn)代家庭電路演示儀”兩塊演示教具上的兩根進戶線，我們生活中常用不同顏色的電線將這兩根線區(qū)分開來。按照家庭電路構(gòu)成的順序展開后面知識的講解。

進戶線進入用戶后首先連接的是電能表，用來測算我們家里所有用電器消耗的電能。隨著技術(shù)的發(fā)展，這種轉(zhuǎn)盤式的電能表已經(jīng)變成數(shù)字的電能表了，測算更加精準（新舊家庭電路演示儀對比講解，體現(xiàn)科學技術(shù)的發(fā)展）。

5.3.2 空氣開關(guān)和漏電保護器

結(jié)合“家庭基本電路演示儀”和“現(xiàn)代家庭電路演示儀”兩個教具演示板對比、分析、講解。

（1）總開關(guān)

【演示實驗】 演示開關(guān)對電路的控制作用

演示總開關(guān)的作用：先閉合燈泡開關(guān)，發(fā)現(xiàn)燈泡亮了起來；再閉合電鈴開關(guān)，電鈴響了起來；隨后斷開總開關(guān)，發(fā)現(xiàn)兩個用電器都不工作了；再閉合總開關(guān)，兩個用電器又工作了起來。

提問：這個實驗說明了總開關(guān)有什么作用？

引導(dǎo)學生觀察、分析得出總開關(guān)的控制作用：控制家里的全部電路。

（2）保險盒

在總開關(guān)后面，我們在火線上連接的是保險盒（演示打開保險盒），里面裝的是保險絲，俗稱熔絲，家庭電路電流過大時，熔絲就會熔斷，進而切斷電路，起到保護作用。

（3）空氣開關(guān)

現(xiàn)代家庭電路里已經(jīng)很少看到這種保險裝置了，取而代之的是空氣開關(guān)，如我們“現(xiàn)代家庭電路演示儀”所示，一些大功率用電器往往也會接上空氣開關(guān)，引導(dǎo)學生觀察教室空調(diào)上方的空氣開關(guān)。

【對比分析】

提問：同學們對比思考一下，空氣開關(guān)和保險盒相比的優(yōu)點有哪些呢？

老師針對學生的回答作出針對性點評，從安全和方便的角度做好總結(jié)。

（4）漏電保護器

現(xiàn)代家庭電路中，在空氣開關(guān)后面往往還安裝有漏電保護器，又稱為觸電保護器，在插座前面往往也安裝有漏電保護器。當家庭電路中發(fā)生漏電事故時，或有人發(fā)生觸電事故時，當漏電電流達到30 mA時，漏電保護器就能在0.1 s內(nèi)自動斷開，從而起到保護作用。

空氣開關(guān)和漏電保護器構(gòu)成了家庭電路的一道安全屏障，在它們后面就可以安裝各類家用電器了。

5.3.3 用電器

（1）固定用電器的連接與使用

引導(dǎo)學生思考我們每天晚上回到家一進門就要做什么呢？從而提出燈泡、學校的電鈴、教室里的日光燈等固定的用電器。并引導(dǎo)學生分析它們之間的連接方式。

提問：通常情況下家庭電路中各個用電器的通斷，不應(yīng)該影響其他用電器的通斷，它們之間應(yīng)該怎樣連接呢？

從而得出家用電器應(yīng)該并聯(lián)接在電路中。

【電路分析】

通過燈泡正常工作電流流通的回路，引導(dǎo)學生從直流電路過渡到交流電路。

我們再仔細觀察一下燈泡正常的回路，直流電路中，電流從電源正極流出，經(jīng)過開關(guān)、用電器流回負極構(gòu)成一個基本回路。而在家庭電路交流電中，電流則是從火線，經(jīng)過開關(guān)、用電器，最終流回零線構(gòu)成一個回路。閉合開關(guān)，有電流流過燈泡，燈泡就發(fā)光了。

提問：同學們想不想讓你身邊的節(jié)能燈亮起來啊？引出活動2，動手連接電路。

【學生活動2 】 將燈泡接入家庭電路中，讓燈泡正常發(fā)光。

【要求】 用導(dǎo)線將開關(guān)、燈泡與火線和零線連入電路，構(gòu)成回路，讓節(jié)能燈正常發(fā)光。

【注意事項】

①連接電路時，斷開總開關(guān)。

②接線處用螺絲刀擰緊。

③嚴禁將兩根電線不經(jīng)過用電器直接接在一起。

④實驗完成后，交安全員和老師檢查電路。

每組指派一名安全員（課前設(shè)置好），請他注意負責整個實驗過程中的安全指導(dǎo)，同時連接電路后進行安全檢查。完成最好的前四組將獲得展示的機會，同時獲得一只聲光試電筆作為獎勵。

【學生實驗】 時間為3～4 min，學生動手實驗，老師指導(dǎo)每組實驗，關(guān)注實驗的安全性。

【展示交流】

每組安全員將連接好的電路拿到教室前排和老師一起放到展示臺上，并再次檢查所連電路的安全問題。

待安全員檢查無誤后，老師閉合開關(guān)，引導(dǎo)學生觀察各組實驗是否成功。

【課堂生成】引導(dǎo)學生觀察展示的四個小組的電路連接方式的區(qū)別。

提問：這兩種連接方式都能使燈泡發(fā)光，但它們都符合安全要求嗎？

根據(jù)學生觀察發(fā)現(xiàn)，開關(guān)位置不同，有些組開關(guān)接在火線和用電器之間，有些組開關(guān)接在零線和用電器之間。教師引導(dǎo)用試電筆來區(qū)分開關(guān)的不同位置。

【演示】 用試電筆區(qū)分兩種連接方式

實驗發(fā)現(xiàn)：當開關(guān)斷開后，開關(guān)接在火線和用電器之間的燈座不會使試電筆氖管發(fā)光，而開關(guān)接在零線和用電器之間的燈座依然會使試電筆氖管發(fā)光，說明連接的是火線。存在安全隱患。

【總結(jié)接線的安全原則】若開關(guān)接在零線和用電器之間，當我們在家中，如果燈泡壞了，我們需要更換燈泡時，就很有可能直接接觸火線，從而發(fā)生危險。所以，家用電器接線的一個安全原則就是開關(guān)接在火線和用電器之間。

（2）移動用電器的使用

我們家里的大多數(shù)用電器是通過各類插座接入電路中的。

【演示】 插入用電器的使用

將一個移動用電器（帶插頭和燈座的節(jié)能燈）插入插座，閉合開關(guān)，觀察節(jié)能燈的發(fā)光情況。

我們看到這類用電器通過插座連入電路，非常方便。展示生活中常見的兩種插座，提問它們的區(qū)別？

提問：這兩種插座有什么區(qū)別呢？能用試電筆來判斷一下它們每個孔連接的是火線還是零線嗎？

【學生演示實驗】用試電筆區(qū)分兩孔插座和三孔插座，如圖6。

學生通過實驗判斷，兩孔插座左邊接的是零線，右邊接的是火線，而三孔插座右邊是火線，左邊和上面兩個孔都不能使試電筆氖管發(fā)光，懷疑可能都是零線。

老師結(jié)合學生判斷的結(jié)果，對兩孔插座和三孔插座的接線規(guī)則進行總結(jié)，兩孔插座“左零右火”，三孔插座“左零右火上接地”。

并介紹三孔插座上面一個孔是和我們大地相連的，在實際生活中和我們的三線插頭配套使用。

【學生活動3】 探究三線插頭的作用

提問：生活中哪些用電器是用三線插頭的？

教師根據(jù)學生回答的結(jié)果，總結(jié)我們家庭電路中，大功率用電器，帶有金屬外殼的用電器，在廚房和衛(wèi)生間等較濕環(huán)境使用的用電器都是三線插頭。

【動畫演示】 動畫對比演示三線插頭的保護作用

如果電冰箱絕緣層損壞，電冰箱帶了電，人體觸摸冰箱就會發(fā)生觸電事故（如圖7），而如果接了地，電就會經(jīng)過地線流回大地，相當于把人體短路了，從而沒有電流流經(jīng)人體，從而保護了人體的安全。

【學生觀察】 觀察三線插頭的結(jié)構(gòu)特點

師：同學們將工具箱中的三線插頭取出來，仔細觀察一下，它的三個接線柱的長短有什么不同？

教師根據(jù)學生的回答，演示插座使用時和拔掉插頭的過程，總結(jié)這種結(jié)構(gòu)的好處：保證用電器的外殼在使用時首先與地線接觸，拔掉插頭時與地線脫離，從而時刻保護人體的安全。

5.4 總結(jié)回顧，課堂小結(jié)

教師采用提問方式小結(jié)，并針對學生的回答進行點評，同時引導(dǎo)學生除了學習知識外，還要注意安全用電的意識：通過今天這節(jié)課的學習，我們知道了物理知識可以解決我們生活中的問題和疑惑，在家庭電路中要時刻注意安全用電，老師送給大家一副對聯(lián)“電學規(guī)律解疑惑，安全用電記心間”，讓我們的生活因物理而美麗！

5.5 當堂檢測，反饋提升

【搶答比賽】 教師引導(dǎo)學生觀察家庭電路示意圖（如圖8），思考、回顧每一部分的名稱，采用“搶答”方法，激發(fā)學生興趣。

5.6 作業(yè)布置，鞏固升華

（1）請在家人的指導(dǎo)下檢查一下家里插座（如圖9）的接線是否符合規(guī)范？是否符合安全要求？如果不符合，請?zhí)岢瞿愕恼慕ㄗh。

（2）現(xiàn)代插座往往都配有指示燈和開關(guān)控制，如圖10所示，你知道指示燈的作用是什么嗎？它與開關(guān)和插座之間是怎樣連接的呢？請寫出你的研究思考與成果。

6 板書設(shè)計

參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部.義務(wù)教育物理課程標準[S].北京：北京師范大學出版社，2011：2-3.

[2]人民教育出版社課程教材研究所.義務(wù)教育教科書物理九年級全冊[M].北京：人民教育出版社，2013：105-108.