《家庭电路》创新教学设计

李建

摘 要：本文以《义务教育物理课程标准》为基准，立足于培养学生的物理学科核心素养来设计《家庭电路》课堂教学，注重培养学生动手实验和分析解决问题的能力。同时，引导学生关注现代科技发展对现代家庭电路的影响和对人们生活带来的便利，进一步落实“从生活走向物理，从物理走向社会”的教育理念。

关键词：家庭电路；创新；教学设计

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2018）4-0028-5

1 教材分析

《家庭电路》是人教版九年级物理第十九章《生活用电》的第一节内容，是前几章学习电学知识的延续和提升，也是前面电学知识在实际生活中的应用。学生在学习本节课之前已经学习了导体和绝缘体、简单电路、欧姆定律、电功和电功率、焦耳定律等基本的电学知识和电学规律，为本节课知识的学习打下了基础，同时本节课也是后面继续学习家庭电路中电流过大的原因和安全用电的基础。

本节课的知识与实际生活联系非常紧密，同时体现了科学、技术和社会的联系，也可以培养学生综合运用前面学习的电学知识分析与解决实际问题的能力，进一步落实“从生活走向物理，从物理走向社会”的理念[1]，有助于良好的物理观念和物理思维的培养和形成，也助于培养学生良好的科学态度和社会责任。

2 教学目标

2.1 知识与技能

（1）了解家庭电路的组成部分及其作用；

（2）了解试电笔判定火线和零线的方法；

（3）了解三线插头与漏电保护器和安全用电的关系。

2.2 过程与方法

在认识 、组装家庭电路的过程中，培养学生用所学知识分析、解决实际问题的能力。在了解、组装试电笔的过程中了解试电笔的原理和用途。

2.3 情感、态度与价值观

通过家庭电路的学习培养学生安全用电的意识。

3 教学重点、难点

重点：了解家庭电路的组成和连接。

难点：引导学生克服对家庭电路中“电”的恐惧心理，用试电笔判断火线和零线。

4 教学资源准备

教具展示板“家庭基本电路演示仪”“现代家庭电路演示仪”“学生家庭电路实验线路板”、试电笔、移动用电器、实物投影、多媒体课件。

5 教学过程

5.1 本章小引入，视频播放《最美重庆夜景》

课前播放视频《最美重庆夜景》，一方面活跃、放松气氛，另一方面从视频入手，引出电在生活中的重要性，美丽的夜景离不开电的功劳，因为有了电，我们的生活才变得更加便捷、温馨。生活中是如何利用电的呢？我们如何能安全地享受电带来的便利呢？我们今天将开始学习第十九章《生活用电》。

5.2 魔术表演，引入新课

【魔术表演】 手摸电线“不触电”

展示自制的魔术演示教具，闭合开关，让灯泡发光，观察从正在发光的灯泡里接出的一根一端裸露的电线，用最新的声光试电笔判断是否有电。看到声光试电笔发出报警声后，确认电线已经带电，表演手抓电线魔术。

設问1：老师在上课前专门学习了一种特异功能可以手抓电线，大家信吗？引发思维冲突，激发学生兴趣。

抓住电线后再引导学生用试电笔判断老师身上是否带电？结果发现老师身体也使试电笔发出了报警声，老师身上也带了电。

设问2：老师身上带了电，老师为什么还是安全的呢？这里面究竟隐藏着什么奥秘呢？今天这节课我们将揭开其中的奥秘，我们一起来学习本章的第一节《家庭电路》，从而引入新课。

5.3 层层深入，新课教学

5.3.1 火线和零线

进户线共两根，一根叫做端线，俗称火线。另一根叫零线[2]（如图1所示）。零线在入户之前已经和大地相连。我们常说的家庭电路电压220 V就是指火线和零线之间的电压为220 V。火线和大地之间也是220 V，而零线在进入用户之前已经和大地相连了。紧接着提问：零线和大地之间的电压为多少伏呢？学生回答0 V后，引导学生从安全角度去区分火线和零线的重要性，进而引出如何判断火线和零线。

提问：因为两根线和大地之间的电压不同，而且火线和地面之间的电压220 V远超过人体的安全电压，所以家庭电路中判断哪根线是火线、哪根是零线重不重要？

结合学生的回答，引出我们生活中常用的一种判断火线和零线的工具——试电笔。

【学生活动1】 用试电笔判断火线和零线

【拆开、观察试电笔的结构】

老师引导学生从工具箱中取出试电笔，请学生将手中的试电笔拆开，结合课本106页有关试电笔的介绍，在学案上写下每一部分的名称。老师以提问的方式介绍试电笔的组成及原理。

问1：试电笔由哪几部分构成？

老师着重介绍氖管和电阻的特点：只要有很小的电流流过氖管，就可以使氖管发光，而与之串联的电阻阻值很大，约100万欧姆。

用动画演示试电笔工作过程中电流的流向，并提问。

问2：氖管发光，有电流经过氖管、电阻、人体流回大地，人为什么还是安全的呢？

【理论分析】 计算：如图2所示，家庭电路电压为220 V，试电笔中的电阻约为106 Ω，人体电阻约为104 Ω～105 Ω，请用所学知识计算人体分得的电压为多少？（人体电阻按最大值计算）

通过计算发现人体所分得的电压约为20 V，在人体的安全电压范围以内，从而确保了人体的安全。

【演示实验2】 示范试电笔的正确使用

我们用手接触笔尾金属体，笔尖金属体接触被测电路。若氖管发光，则接触的是火线，否则为零线。引导学生观察试电笔的氖管发光情况，并关注操作方法。

教师示范：试电笔的使用（如图3）。

【小组讨论】 试电笔的正确使用方法

展示两张试电笔使用时的照片（如图4），引导学生分组讨论，并分析由此可能带来的后果。

学生展示小组讨论的结果，老师根据学生的回答进行点评，并重点强调乙方法使用的危险性，同时提出安全要求：使用试电笔时严禁用手直接接触笔尖金属体！

【最新科技】 展示最新的试电笔图片（如图5），介绍试电笔最新的发展，目前已经出现声光试电笔，反应更为灵敏，使用更为安全。促进学生创新意识的培养。

【学生体验】 用试电笔判断老师刚才所摸的电线是火线还是零线？

问1：同学们，刚才老师所摸的电线是火线还是零线呢？

我们请一位同学帮忙用试电笔来检测、判断一下吧！

根据学生测试的结果，发现是火线，紧接着再次提问。

问2：火线和地面电压是220 V，老师为什么手摸火线依然是安全的呢？

问3：你能否根据试电笔的原理对魔术中的奥秘做一个猜想？

引导学生猜想魔术的奥秘在哪里。

【魔术揭秘】

接下来我们就一起来见证奇迹。老师当众揭开灯座后面，请同学们观察里面的电阻。里面串联了一个阻值约为100万欧姆的定值电阻。使得流经人体的电流比较小，人体所分得的电压在安全电压内，所以人体是安全的。

【魔术升华】

不仅如此，老师在摸电线的时候也变成了火线。同学们用试电笔试一下我的手、我的额头能否使试电笔发光呢？结果发现，都可以使试电笔发光，一方面激发学生的学习兴趣，另一方面升华魔术，揭示奥秘，提醒学生注意安全。

老师的特异功能就是我们试电笔的原理，就是我们所学的电学规律。而在实际家庭电路中，我们并没有这个大电阻。所以，我們千万不要模仿这个魔术，更不能接触家庭电路中裸露的电线，一定要时刻注意安全。

【环节过渡】 提醒学生观察“家庭电路演示仪”和“现代家庭电路演示仪”两块演示教具上的两根进户线，我们生活中常用不同颜色的电线将这两根线区分开来。按照家庭电路构成的顺序展开后面知识的讲解。

进户线进入用户后首先连接的是电能表，用来测算我们家里所有用电器消耗的电能。随着技术的发展，这种转盘式的电能表已经变成数字的电能表了，测算更加精准（新旧家庭电路演示仪对比讲解，体现科学技术的发展）。

5.3.2 空气开关和漏电保护器

结合“家庭基本电路演示仪”和“现代家庭电路演示仪”两个教具演示板对比、分析、讲解。

（1）总开关

【演示实验】 演示开关对电路的控制作用

演示总开关的作用：先闭合灯泡开关，发现灯泡亮了起来；再闭合电铃开关，电铃响了起来；随后断开总开关，发现两个用电器都不工作了；再闭合总开关，两个用电器又工作了起来。

提问：这个实验说明了总开关有什么作用？

引导学生观察、分析得出总开关的控制作用：控制家里的全部电路。

（2）保险盒

在总开关后面，我们在火线上连接的是保险盒（演示打开保险盒），里面装的是保险丝，俗称熔丝，家庭电路电流过大时，熔丝就会熔断，进而切断电路，起到保护作用。

（3）空气开关

现代家庭电路里已经很少看到这种保险装置了，取而代之的是空气开关，如我们“现代家庭电路演示仪”所示，一些大功率用电器往往也会接上空气开关，引导学生观察教室空调上方的空气开关。

【对比分析】

提问：同学们对比思考一下，空气开关和保险盒相比的优点有哪些呢？

老师针对学生的回答作出针对性点评，从安全和方便的角度做好总结。

（4）漏电保护器

现代家庭电路中，在空气开关后面往往还安装有漏电保护器，又称为触电保护器，在插座前面往往也安装有漏电保护器。当家庭电路中发生漏电事故时，或有人发生触电事故时，当漏电电流达到30 mA时，漏电保护器就能在0.1 s内自动断开，从而起到保护作用。

空气开关和漏电保护器构成了家庭电路的一道安全屏障，在它们后面就可以安装各类家用电器了。

5.3.3 用电器

（1）固定用电器的连接与使用

引导学生思考我们每天晚上回到家一进门就要做什么呢？从而提出灯泡、学校的电铃、教室里的日光灯等固定的用电器。并引导学生分析它们之间的连接方式。

提问：通常情况下家庭电路中各个用电器的通断，不应该影响其他用电器的通断，它们之间应该怎样连接呢？

从而得出家用电器应该并联接在电路中。

【电路分析】

通过灯泡正常工作电流流通的回路，引导学生从直流电路过渡到交流电路。

我们再仔细观察一下灯泡正常的回路，直流电路中，电流从电源正极流出，经过开关、用电器流回负极构成一个基本回路。而在家庭电路交流电中，电流则是从火线，经过开关、用电器，最终流回零线构成一个回路。闭合开关，有电流流过灯泡，灯泡就发光了。

提问：同学们想不想让你身边的节能灯亮起来啊？引出活动2，动手连接电路。

【学生活动2 】 将灯泡接入家庭电路中，让灯泡正常发光。

【要求】 用导线将开关、灯泡与火线和零线连入电路，构成回路，让节能灯正常发光。

【注意事项】

①连接电路时，断开总开关。

②接线处用螺丝刀拧紧。

③严禁将两根电线不经过用电器直接接在一起。

④实验完成后，交安全员和老师检查电路。

每组指派一名安全员（课前设置好），请他注意负责整个实验过程中的安全指导，同时连接电路后进行安全检查。完成最好的前四组将获得展示的机会，同时获得一只声光试电笔作为奖励。

【学生实验】 时间为3～4 min，学生动手实验，老师指导每组实验，关注实验的安全性。

【展示交流】

每组安全员将连接好的电路拿到教室前排和老师一起放到展示台上，并再次检查所连电路的安全问题。

待安全员检查无误后，老师闭合开关，引导学生观察各组实验是否成功。

【课堂生成】引导学生观察展示的四个小组的电路连接方式的区别。

提问：这两种连接方式都能使灯泡发光，但它们都符合安全要求吗？

根据学生观察发现，开关位置不同，有些组开关接在火线和用电器之间，有些组开关接在零线和用电器之间。教师引导用试电笔来区分开关的不同位置。

【演示】 用试电笔区分两种连接方式

实验发现：当开关断开后，开关接在火线和用电器之间的灯座不会使试电笔氖管发光，而开关接在零线和用电器之间的灯座依然会使试电笔氖管发光，说明连接的是火线。存在安全隐患。

【总结接线的安全原则】若开关接在零线和用电器之间，当我们在家中，如果灯泡坏了，我们需要更换灯泡时，就很有可能直接接触火线，从而发生危险。所以，家用电器接线的一个安全原则就是开关接在火线和用电器之间。

（2）移动用电器的使用

我们家里的大多数用电器是通过各类插座接入电路中的。

【演示】 插入用电器的使用

将一个移动用电器（带插头和灯座的节能灯）插入插座，闭合开关，观察节能灯的发光情况。

我们看到这类用电器通过插座连入电路，非常方便。展示生活中常见的两种插座，提问它们的区别？

提问：这两种插座有什么区别呢？能用试电笔来判断一下它们每个孔连接的是火线还是零线吗？

【学生演示实验】用试电笔区分两孔插座和三孔插座，如图6。

学生通过实验判断，两孔插座左边接的是零线，右边接的是火线，而三孔插座右边是火线，左边和上面两个孔都不能使试电笔氖管发光，怀疑可能都是零线。

老师结合学生判断的结果，对两孔插座和三孔插座的接线规则进行总结，两孔插座“左零右火”，三孔插座“左零右火上接地”。

并介绍三孔插座上面一个孔是和我们大地相连的，在实际生活中和我们的三线插头配套使用。

【学生活动3】 探究三线插头的作用

提问：生活中哪些用电器是用三线插头的？

教师根据学生回答的结果，总结我们家庭电路中，大功率用电器，带有金属外壳的用电器，在厨房和卫生间等较湿环境使用的用电器都是三线插头。

【动画演示】 动画对比演示三线插头的保护作用

如果电冰箱绝缘层损坏，电冰箱带了电，人体触摸冰箱就会发生触电事故（如图7），而如果接了地，电就会经过地线流回大地，相当于把人体短路了，从而没有电流流经人体，从而保护了人体的安全。

【学生观察】 观察三线插头的结构特点

师：同学们将工具箱中的三线插头取出来，仔细观察一下，它的三个接线柱的长短有什么不同？

教师根据学生的回答，演示插座使用时和拔掉插头的过程，总结这种结构的好处：保证用电器的外壳在使用时首先与地线接触，拔掉插头时与地线脱离，从而时刻保护人体的安全。

5.4 总结回顾，课堂小结

教师采用提问方式小结，并针对学生的回答进行点评，同时引导学生除了学习知识外，还要注意安全用电的意识：通过今天这节课的学习，我们知道了物理知识可以解决我们生活中的问题和疑惑，在家庭电路中要时刻注意安全用电，老师送给大家一副对联“电学规律解疑惑，安全用电记心间”，让我们的生活因物理而美丽！

5.5 当堂检测，反馈提升

【搶答比赛】 教师引导学生观察家庭电路示意图（如图8），思考、回顾每一部分的名称，采用“抢答”方法，激发学生兴趣。

5.6 作业布置，巩固升华

（1）请在家人的指导下检查一下家里插座（如图9）的接线是否符合规范？是否符合安全要求？如果不符合，请提出你的整改建议。

（2）现代插座往往都配有指示灯和开关控制，如图10所示，你知道指示灯的作用是什么吗？它与开关和插座之间是怎样连接的呢？请写出你的研究思考与成果。

6 板书设计

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部.义务教育物理课程标准[S].北京：北京师范大学出版社，2011：2-3.

[2]人民教育出版社课程教材研究所.义务教育教科书物理九年级全册[M].北京：人民教育出版社，2013：105-108.