电功率和安全用电

　　第五节   电功率和安全用电

　　●教学目标

　　一、知识目标

　　1.知道电功率和电路中电流的关系，理解电路中的总电流随用电器功率的增大而增大.

　　2.知道电路中安装保险丝，为什么能够“保险”.

　　二、能力目标

　　1.通过观察体验保险丝怎样保险，培养学生的观察能力，初步的分析和概括能力.

　　2.通过联系生活实际，培养学生利用物理知识解决简单问题的能力.

　　三、德育目标

　　1.通过本节课的学习，使学生进一步体验安全用电的重要性.增强学生安全用电的意识.

　　2.通过学习本节内容，进一步激发学生对学习物理的兴趣、培养学生严谨的科学态度.

　　●教学重点

　　理解用电器总功率过大的原因是家庭电路中总电流过大.

　　●教学难点

　　保险丝的“保险”作用.

　　●教学方法

　　实验法、观察法、讨论法

　　●教具准备

　　电源、小灯泡（带座）若干、保险丝（粗细不同）、铜丝、滑动变阻器、导线若干、投影仪及投影资料.

　　●课时安排

　　1课时

　　●教学过程

　　一、引入新课

　　［师］为了改善城乡居民特别是广大农村地区的用电条件，最近几年，我国城乡的许多地区在进行供电线路的改造，改造的内容之一就是把输电线换成更粗的，将电能表的额定电流换成更大的.这样做有什么意义呢？

　　二、进行新课

　　1.电功率和电路中电流的关系

　　［想想议议］

　　［师］希望同学们能利用学过的知识进行分析，大胆发表自己的看法和意见.

　　［生］送电距离不变，输电线长度不变时，如果导线的材料不变，将导线换成更粗的，导线的电阻会减小.

　　［生］如果输电线上电流大小不变，减小输电线电阻（输电导线上产生热量减少）就能使输电线上消耗的电能减少.

　　［生］这样就能节省电能！

　　［师］同学们前面分析得很好.减少输电线上的电阻能节电是一方面，但更主要的是为了提高输电质量，让老百姓用上高质量的电.

　　［生］难道电也有好坏优劣吗？

　　［师］引导学生分析，在实验室里连接的电路中，导线的电阻是可以忽略的，电源电压全部加在用电器两端.在实际输电过程中，如果输电距离远，导线直接从电源拉向用户，导线电阻能不能不计？

　　［生］导线电阻大的时候就不能忽略.

　　［生］导线电阻和用户用电器串联连接，导线电阻就会分压，如果从220 v电源向用户送电，用户得到的电压就不够220 v.

　　［生］一般的用电设备都要求在220 v电压下才能正常工作，如果电压不够220 v，就不能正常工作.

　　［生］不能用的电，质量当然不高了.

　　［师］因此，在农村电网改造的过程中，许多地方还增加了变压器来保证用户正常用电.有关变压器知识，同学们可以在课后查资料、走访有关人士，调查了解.

　　［生］供电线路改造，为什么还要换电表呢？

　　［师］同学们一定还记得电能表是干什么用的，它连接在什么地方？

　　［生］电能表是用来显示整个家庭所用电能的，它连接在家庭电路的干路上.

　　［生］每块电能表都有一些重要的参数，其中有一个就是电能表的额定电流.

　　［师］如果电能表的额定电流太小对用电器会有什么影响？大家利用学过的知识分析一下.

　　［生］每个用电器都有它的额定功率和额定电压（220 v）.用电器工作时的电流由p=iu可以推知i= ，如果用电器的功率很大，用电器工作时电流会很大.

　　［生］用电器都是并联使用的，如果同时工作的用电器很多，即使每个用电器功率不很大，干路上的电流也会很大.

　　［生］干路上电流太大，就有可能超过电能表的最大电流，就会引起事故，最后电器都不能工作.

　　［师］同学们能利用学过的知识认真分析问题非常好.大家分析得对不对呢？实践是检验真理的唯一标准.

　　［演示］

　　投影电路图 ：

　　用电流表测干路中电流，先连入一个灯泡观察电流表示数，然后再并联上第二个、第三个灯泡…，可以看到电流表示数增大，当接入较多灯泡时，保险丝熔断.

　　让一名学生按电路图依次连接电路，逐渐增加并联电灯的个数.全体同学认真观察、思考.

　　［师］请同学们说说你观察到的现象.这些现象说明了什么问题？

　　［生］一只灯泡的时候，电流较小，并联的灯泡越多，电流越大，并联上最后一只灯泡时电流表指示的值最大，不一会儿保险丝就被烧断了.

　　［生］并联的灯越多的时候，开始亮着的灯泡，会稍微变暗，不如灯少的时候亮.保险丝一断，灯全部灭了.

　　［师］同学们可不可以找到产生这些现象的原因呢？

　　［生］这些小灯泡都是并联的，根据并联电路的特点，小灯泡两端电压相等，干路中电流等于各支路电流之和.每增加一只小灯泡，就增加一条支路，干路中电流就增大一部分，所以并联的小灯泡越多，干路中电流就越大.

　　［生］保险丝连接在干路上，干路上电流越大，由p=i2r可知，电能转化成热的功率越大,一定时间内产生热量越多.如果温度达到它的熔点就会被烧断，这样电路也就断开了.

　　［师］关于灯泡的亮度变化，谁能说说自己的看法？

　　［生］实验室连接电路导线的电阻是忽略的，但它不是不存在.如果干路上电流大，由欧姆定律i= 得到u=ir，在导线上就有一部分电压，导线电阻不变，电流越大，导线上电压越大，这样灯泡两端的电压会减小，灯就会稍微变暗.

　　［生］我在深夜起来开灯时总觉得灯特别亮，比晚上八、九点亮许多，也应该是这个原因吧.

　　［师］你的感觉没错，深夜起来开灯确实要亮一些.通过实验证明同学们开始的分析是（同学们一起说）正确的.

　　板书：接入电路的用电器总功率越大，电（干）路中的总电流越大.

　　［师］请同学们看书p41内容，说说你的感想.

　　［生］大功率的用电器不能同时使用.

　　［生］同时使用的用电器不能太多.

　　［生］有一次晚上我想用电炉，刚一插上灯全灭了，现在我知道是什么原因了.

　　…

　　［生］如果家里买到那么多电器都不能用，不是浪费吗？

　　［师］正因为存在这样的问题，所以才进行供电线路的改造，尽可能满足大家的用电需求.但是，同学们还需注意，即使改造好的线路也有一个电流最大值，也不能随心所欲.

　　［生］每次断电的时候总是从保险丝那儿断开，干脆将保险丝去掉，换上一截不易断的导线不行吗？

　　［师］你的这个想法可能许多同学都有.我们可以先来了解一下保险丝.

　　2.保险丝

　　教师出示各种粗细、各种形状的保险丝，并用投影放大.让同学们观察，增加对保险丝的感性认识.

　　［师］大家知道保险丝是用什么材料做的？它有什么特点呢？

　　［生］保险丝是用铅锑合金制作的.

　　［生］保险丝的电阻比较大，熔点比较低.

　　［师］同样是保险丝，为什么有粗有细，它们有什么不同吗？

　　［生］制作材料相同、粗细不同的保险丝，电阻不一样.粗的电阻小，细的电阻大.

　　［生］保险丝材料相同、粗细不同的保险丝熔点一样.电流流过保险丝时发热，电阻大的保险丝，通过较小电流就能产生大量的热而熔断.电阻小的保险丝要通过较大的电流才能熔断.（根据p=i2r可推知）

　　［生］细的保险丝能通过的电流小，粗的保险丝能通过的电流大.

　　教师请同学观察保险丝盘上标注的电流值.（或用投影仪放大，便于观察）

　　［生］粗保险丝盘上的电流大，细保险丝盘上标注的电流小.

　　［师］不同的保险丝有不同的额定电流.

　　继续让学生观察不同形状的保险丝的电流值.

　　［投影］“常用保险丝规格”

　　所列保险丝的化学成分为：铅≥98%,锑0.3%~1.5%,其他杂质≤1.5%.

　　［生］表中有两种电流值，什么是熔断电流呢？

　　［投影］额定电流和熔断电流.

　　我国的标准规定：保险丝的熔断电流是额定电流的2倍.当通过保险丝的电流超过额定电流时，保险丝不一定立即熔断，而是超过得越多，熔断得越快.当通过保险丝的电流为额定电流的1.45倍时，熔断的时间不超过5 min；当通过保险丝的电流为额定电流的2倍（即等于熔断电流）时，熔断的时间不超过1 min.

　　［生］保险丝盘和保险管铜帽上标出的是它们的额定电流，还是熔断电流？

　　［师］同学们可以讨论一下.

　　［生］我们认为应该是额定电流.

　　［师］肯定同学们的回答.从投影的表中我们看到，不同粗细的保险丝的额定电流是不同的，使用较粗的还是较细的要根据实际情况来选择，否则就起不到保险丝的保险作用.

　　［演示］保险丝的保险作用

　　如图：a、b间接保险丝，c、d间是一段铜丝.

　　先在a、b之间接入一段细保险丝，调节滑动变阻器的滑片，使电流增大到能使保险丝熔断的某一值（也可在电路中连入电流表）.学生观察.

　　［生］铜丝没有什么变化,保险丝被熔断了.

　　保持滑动变阻器滑片位置不变，即保持电路中电流不变.在a、b间换上一段较粗的保险丝，接通电路.学生观察.

　　［生］保险丝和铜丝均完好，没有断开.

　　［生］能使细保险丝熔断的电流，不一定能让粗保险丝熔断.

　　［师］同学们认识了保险丝，保险丝为什么能“保险”呢?

　　［生］电路中连入保险丝后,如果电路中电流过大，保险丝首先熔断，断开电路，使用电器不因电流过大而损坏，从而起到保险的作用.

　　［师］刚才演示中接入粗保险丝时并不熔断，能起到保险的作用吗？

　　［生］额定电流小的电路中可以选择较细的保险丝.如果在额定电流小的电路中选择太粗的保险丝就不能起到有效的保险作用.

　　［生］绝对不能用铜丝或铁丝来代替保险丝.

　　［师］现在谁能解释保险丝为什么要用电阻大，熔点低的材料制作？

　　［生］只有保险丝电阻大，相同的电流流过电路时，保险丝才能产生比别处更多的热，只有它的熔点低，在有危险时它才能首先熔断，从而保护其他电器.

　　［师］保险丝具有一种伟大的牺牲精神，毁灭自己，保护电路.它靠什么来毁灭了自己呢？

　　［生］电热.

　　［师］保险丝实际上是利用电热的一个例子.不过新建楼房的供电线路已不再使用保险“丝”,而用带有保险装置的空气开关代替.

　　［投影］空气开关

　　教师借助投影向学生介绍空气开关的结构及动作原理.

　　［师］同学们看书中p42最后两行，说说你的理解.

　　［生］电路被保险装置切断，肯定是某一个地方出了故障，所以应先查清故障原因，排除了故障再接通电路，不然保险装置还会工作，使电路再次断开.

　　［想想议议］

　　［师］同学们看了他们的对话有什么想法，请大胆发表自己的见解.

　　［生］售货员说花不了多少电费省电，是说使用微波炉消耗的电能少.

　　［生］顾客说一开就“烧保险”费电，是说微波炉的功率很大.

　　［生］他们考虑的都不错，只不过角度不同.微波炉功率确实很大，但用它加热食品非常快，由于工作时间短，所以消耗的电能就不会太多.

　　［师］同学们表现非常好.大家可以在课后继续讨论有关问题.

　　到现在同学们已经学习了三章电学的知识，每一章的最后一节内容都是说安全用电，请同学们一起回忆有关内容.

　　［生］第五章中学习了两种类型的触电，都是因为人体成为闭合电路的一部分.如果电流达到一定的值，就会发生触电事故.

　　［生］第六章是从欧姆定律讲安全用电.人体接触电源时电源电压越高，人体电阻越小时越危险，所以不应接触高于36 v以上的电源.也不要用湿手触摸电器、开关等.

　　［生］本节是从电功率出发讨论安全用电的，虽然不涉及人体，但如果用电器功率太大，致使电路中电流过大，容易烧坏保险丝.还可能使导线绝缘老化甚至烧坏，引起短路事故.引发电火灾，有时候可能会烧坏用电器等.所以一定要注意，同时工作的用电器功率不能超过允许的最大值.

　　［师］同学们课后要认真总结这几章中有关安全用电的知识,完成课后习题.

　　［投影］

　　思考题

　　1.应如何选择合适的保险丝？选择保险丝时是否越细越好？

　　2.家用电能表上标有“5（10）a”字样，你能根据电能表选择合适的保险丝吗？

　　思考题可在课后同学们共同讨论，请教家长或专业技术人员.

　　三、小结

　　本节课我们通过演示和分析，了解了电路中电流过大的原因是用电器电功率太大，以及保险丝如何保险，这节课的内容与我们的生活密切相关.通过本节课的学习，希望同学们能将学到的知识应用到实际中.

　　四、动手动脑学物理

　　1.可以参考教材p33“小数据”计算大约的功率及干线电流.最好通过学生查阅自己家里或同学家里的用电器铭牌或说明书.

　　2.负荷是指用户的用电设备在某一时刻实际取用的功率的总和.

　　电能表超负荷即指用户在某一时刻接入电路的用电器的总功率超过电能表的最大功率或说干路中的电流超过了电能表允许的最大电流.

　　3.过载：也即超负荷.

　　4.略

　　5.略

　　五、板书设计

　　1.电功率和电路中电流的关系

　　接入电路的用电器总功率越大，电路中的总电流越大.

　　2.保险丝

　　材料：铅锑合金

　　特点：电阻大、熔点低

　　额定电流：不同粗细的保险丝具有不同的额定电流.