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《电功率与安全用电》的教学认识与实践

11-07 15:44:21   浏览次数:443  栏目:高二物理教学设计
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摘要:电能的大规模使用与安全用电之间的矛盾越来越凸出。由于“用电不当”造成的安全事故频繁发生,并且造成巨大的经济损失。家庭中的用电事故,一般有两种可能:一是用电不当造成的短路;二是同时使用的用电器过多造成总功率过大。这两种情况都会造成家庭电路的跳闸。如果家庭电路中的保险装置不合格甚至不具备,会造成火灾的发生。学习安全用电,了解安全用电的基本常识,帮助学生建立安全用电的意识,做到不惧怕电,安全、合理、科学地使用电能,是本节教学的基本目标。

    关键词:电功率 安全用电 保险丝 跳闸 火灾 家庭电路     一、前期分析     毋庸置疑,电能的大规模使用,促进了人类社会的快速发展,促进了人类文明的进步。但是多年来由于“用电不当”造成的安全事故也是此起彼伏。中学生,尤其是初二学生,对安全用电的认识仍然处于懵懂阶段。以我个人的经历为例,在我上初二刚学完火线、零线等基本家庭电路知识时,有一次家中一灯泡开关的拉绳断了,在换接前,我断开了保险盒内的两根电线中的一根,就开始操作,现在我还依然记得当时有明显的触电感觉,但是“瞬间的”,我当时坚信,我已经断开了一根,电流不可能形成回路,所以应该没有问题,“触电”也是“偶然的”、“瞬间的”、“不应该的”。其实后来才知道,当时断开的很可能是零线(当时未检测,无法得知真相),由于我本人踩在木制板凳上,没有造成严重的触电事故。     所以,有关安全用电的教学宜引起格外重视。而且教学目标不仅仅放在知识点的学习上,同样重要甚至更加重要的是,帮助学生建立安全用电的意识,做到不惧怕电,安全、合理、科学地使用电能,只有这样我们的生活才能更加安心、幸福。     安全用电的教育渗透到了教材中电学部分的各个角落。以人教版八年级下册为例,作为课题,有三节内容,第一是第七章《欧姆定律》第四节《欧姆定律和安全用电》,第二是第八章《电功率》第五节《电功率与安全用电》,第三是第八章《电功率》第六节《生活用电常识》。从标题也可看出,这三节都是该章内容的综合应用,同时又从不同的角度讲安全用电。《欧姆定律和安全用电》的物理依据是:I=U/R,结论是:电压越高越危险;电路中电阻太小,尤其是短路时,会造成I过大,导致事故发生。《电功率与安全用电》的物理依据是:P=UII=P/U,结论是当用电器总功率过大时,会造成电路中的电流过大,甚至引起火灾。《生活用电常识》的内容有:家庭电路是由进户线、电能表、总开关、保险装置组成;火线与零线;三线插头和漏电保护器;两种类型的触电及触电的急救。     综上,家庭电路中的安全用电隐患除了人身触电外,都是由电流过大造成的,而造成电流过大的原因有三种可能:1.电压过大;2.短路;3.用电器总功率过大。在家庭电路中电压通常是比较稳定的,也不是我们用电人所能控制的。所以我们主要考虑后两者。     由于电流是看不见、摸不到的,我们必须通过特别的教学设计增加学生感悟,以提高实际的教学效果。     二、教学过程实录     (一)引入     师:家里电路出现过跳闸现象吗?(从常见的,也是学生最感兴趣的跳闸现象入手,有利于展开学生思维,从而有效地推进教学活动)     生:出现过。(这是事实,大部分同学家均出现过跳闸现象)     师:家庭电路中跳闸现象一般在什么情况下出现?     生:夏天用空调时。(大部分同学这样说,也有说用微波炉、烤箱等其他电器的)     师:现在让我们一起亲眼目睹“跳闸”现象。(学生兴奋、期待)     教师出示自制示教板,并作简单介绍。     教师故弄玄虚,说:“坏了,今天没带空调来”,学生们笑了,并思考着。很快有人讲话,“用其他电器代替”、“多接几个其他用电器”等等。教师顺势取出了几个灯泡,学生们一看是灯泡,就开始议论纷纷,有人干脆直接说:“不行,就象人吃饭,吃100个花生豆不一定吃饱,吃馒头两个就行了”,通俗但易懂。最后师生共同商定不用灯泡,用几个其他大功率用电器。教师出示事先备好的电熨斗、热得快、电热水壶(两个)。     接下来,利用示教板演示跳闸现象。(这应该是同学们第一次亲眼目睹“跳闸”,因为家庭电路跳闸时,大家不可能在“跳闸”现场)     (二)师生共同思考,解决问题     问题1:跳闸在什么情况下会发生?     同学们思考、讨论,最后比较容易地达成一致:当同时接入的用电器过多,即总功率过大时,会发生跳闸现象。接下来,师生共同分析其物理依据,如下图所示:          家用电器并联在火线和零线之间,电路总功率P=P1+P2+….Pn,多增加一个用电器,P会变大,P=UII=P/UU是比较稳定的,所以I变大。教师介绍,这个闸叫“空气开关”,当通过它的电流过大时,它会断开(原理以后会学到)。


www.lexue88.com     问题2:跳闸是好事还是坏事?     学生1:是坏事。若正在玩电脑,突然跳闸,停电,玩不成了。     学生2:是好事。如果该跳不跳,可能造成火灾。     最后师生共同认定学生2比较有道理。教师借势发挥:我国每年都会出现一些因用电不当而酿成的重大火灾事故。     下面我们一起目睹火灾是如何发生的?     教师把示教板转到别的方向,偷偷地“做手脚”。做完手脚,再把示教板转过来。(学生们一直期待着)再逐一接入用电器,很快大家看到有一地方冒烟,发红,而且有烧焦的东西脱落。(学生们惊喜)     话题一转,教师提出:同学们,请猜想一下,刚才老师“偷偷地做了什么手脚?”。同学们七嘴八舌。最后教师揭开谜底,换了一个规格不同的空气开关,在示教板的某位置套了一个塑料吸管。     师生共同分析发生火灾的物理依据是:Q=I2Rt,装塑料管的一段是铁丝,电阻相对较大,在同时接入的用电器过多,即电功率过大时,干路电路电流较大,在一定时间内,产生较多的热量,引燃了塑料管。     教师:空气开关是近几年才出现的保险装置,原来家庭电路中安装的都是保险丝。当电路中电流过大时,保险丝会熔断,切断电路,从而保护电路。教师把示教板上的那一段铁丝取下,换上一段保险丝,把刚才的用电器逐一接入,很快保险丝变红、变软、断开,有熔化物脱落。     问题3:保险丝的材料应该具有什么样的特点?     同学们讨论得出保险丝应该具有熔点低的特点。然后教师交待:保险丝是由熔点较低的铅锑合金制成的。教师演示用火柴烧断保险丝,证明了其熔点较低。     问题4:选择空气开关或保险丝的标准是什么?     教师提示:这两者的规格都是以允许通过的最大电流为标准。那么,在家庭电路中,它们允许通过的最大电流是越大越好还是越小越好呢?同学们经过充分讨论,最后认定:选择的空气开关或保险丝既要满足大部分家用电器的正常工作,又要保证干路导线不着火,即总电流不超过导线允许的最大电流。     教师顺势抛出:如果二者不可兼得,我们应该怎么办呢?师生交流互动,最后认定:首先要保证干路导线不着火,必须遵守安全第一的原则。在这一前提下,尽量满足更多用电器的正常工作。     教师讲解:若在满足前者的条件下,只能满足很有限的家用电器(举例)同时正常工作,这样就影响我们的正常生活,我们的幸福指数就会下降。这时候,我们就要改造电网。事实上,前几年我国进行了大规模的城乡电网改造工程,电网改造的一个重要内容就是更换输电线,换用更粗一点儿的输电线,使它允许通过的最大电流更大,满足更多的家用电器同时正常使用。     (三)最后是演示“惊心动魄”的短路现象。教师用绝缘钳夹着一段较粗的铜导线,将其插入示教板上插座的两孔,空气开关立即断开,同时看到铜线两端“冒火”,拔出后发现两端已被烧黑。同学们专注、期待、担心、惊讶、高兴。紧接着,教师郑重声明:短路实验不可擅自在家模仿。我们这次实验也是经我校电工师傅允许的。同学们表示完全理解。  

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