李建

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

關(guān)鍵詞：家庭電路；創(chuàng)新；教學(xué)設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-6148（2018）4-0028-5

1 教材分析

《家庭電路》是人教版九年級(jí)物理第十九章《生活用電》的第一節(jié)內(nèi)容，是前幾章學(xué)習(xí)電學(xué)知識(shí)的延續(xù)和提升，也是前面電學(xué)知識(shí)在實(shí)際生活中的應(yīng)用。學(xué)生在學(xué)習(xí)本節(jié)課之前已經(jīng)學(xué)習(xí)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(xué)知識(shí)和電學(xué)規(guī)律，為本節(jié)課知識(shí)的學(xué)習(xí)打下了基礎(chǔ)，同時(shí)本節(jié)課也是后面繼續(xù)學(xué)習(xí)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(shí)與實(shí)際生活聯(lián)系非常緊密，同時(shí)體現(xiàn)了科學(xué)、技術(shù)和社會(huì)的聯(lián)系，也可以培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用前面學(xué)習(xí)的電學(xué)知識(shí)分析與解決實(shí)際問題的能力，進(jìn)一步落實(shí)“從生活走向物理，從物理走向社會(huì)”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(xué)生良好的科學(xué)態(tài)度和社會(huì)責(zé)任。

2 教學(xué)目標(biāo)

2.1 知識(shí)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(hù)器和安全用電的關(guān)系。

2.2 過程與方法

在認(rèn)識(shí) 、組裝家庭電路的過程中，培養(yǎng)學(xué)生用所學(xué)知識(shí)分析、解決實(shí)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(jià)值觀

通過家庭電路的學(xué)習(xí)培養(yǎng)學(xué)生安全用電的意識(shí)。

3 教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)

重點(diǎn)：了解家庭電路的組成和連接。

難點(diǎn)：引導(dǎo)學(xué)生克服對(duì)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(xué)資源準(zhǔn)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(xué)生家庭電路實(shí)驗(yàn)線路板”、試電筆、移動(dòng)用電器、實(shí)物投影、多媒體課件。

5 教學(xué)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?yàn)橛辛穗姡覀兊纳畈抛兊酶颖憬?、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?？我們今天將開始學(xué)習(xí)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(bào)警聲后，確認(rèn)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(xué)習(xí)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(xué)生興趣。

抓住電線后再引導(dǎo)學(xué)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(bào)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(xué)習(xí)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(xué)

5.3.1 火線和零線

進(jìn)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(jìn)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(xué)生回答0 V后，引導(dǎo)學(xué)生從安全角度去區(qū)分火線和零線的重要性，進(jìn)而引出如何判斷火線和零線。

提問：因?yàn)閮筛€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(yuǎn)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(xué)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(xué)生活動(dòng)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(xué)生從工具箱中取出試電筆，請(qǐng)學(xué)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(xué)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(diǎn)：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(dòng)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(jì)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(qǐng)用所學(xué)知識(shí)計(jì)算人體分得的電壓為多少？（人體電阻按最大值計(jì)算）

通過計(jì)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(shí)驗(yàn)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(cè)電路。若氖管發(fā)光，則接觸的是火線，否則為零線。引導(dǎo)學(xué)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?jiān)囯姽P使用時(shí)的照片（如圖4），引導(dǎo)學(xué)生分組討論，并分析由此可能帶來的后果。

學(xué)生展示小組討論的結(jié)果，老師根據(jù)學(xué)生的回答進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，并重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)乙方法使用的危險(xiǎn)性，同時(shí)提出安全要求：使用試電筆時(shí)嚴(yán)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(jìn)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)。

【學(xué)生體驗(yàn)】 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(xué)們，剛才老師所摸的電線是火線還是零線呢？

我們請(qǐng)一位同學(xué)幫忙用試電筆來檢測(cè)、判斷一下吧！

根據(jù)學(xué)生測(cè)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(duì)魔術(shù)中的奧秘做一個(gè)猜想？

引導(dǎo)學(xué)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(dāng)眾揭開燈座后面，請(qǐng)同學(xué)們觀察里面的電阻。里面串聯(lián)了一個(gè)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(shí)候也變成了火線。同學(xué)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(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，另一方面升華魔術(shù)，揭示奧秘，提醒學(xué)生注意安全。

老師的特異功能就是我們?cè)囯姽P的原理，就是我們所學(xué)的電學(xué)規(guī)律。而在實(shí)際家庭電路中，我們并沒有這個(gè)大電阻。所以，我們千萬不要模仿這個(gè)魔術(shù)，更不能接觸家庭電路中裸露的電線，一定要時(shí)刻注意安全。

【環(huán)節(jié)過渡】 提醒學(xué)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(jìn)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(shí)的講解。

進(jìn)戶線進(jìn)入用戶后首先連接的是電能表，用來測(cè)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(cè)算更加精準(zhǔn)（新舊家庭電路演示儀對(duì)比講解，體現(xiàn)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展）。

5.3.2 空氣開關(guān)和漏電保護(hù)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(gè)教具演示板對(duì)比、分析、講解。

（1）總開關(guān)

【演示實(shí)驗(yàn)】 演示開關(guān)對(duì)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(gè)用電器都不工作了；再閉合總開關(guān)，兩個(gè)用電器又工作了起來。

提問：這個(gè)實(shí)驗(yàn)說明了總開關(guān)有什么作用？

引導(dǎo)學(xué)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(xiǎn)盒

在總開關(guān)后面，我們?cè)诨鹁€上連接的是保險(xiǎn)盒（演示打開保險(xiǎn)盒），里面裝的是保險(xiǎn)絲，俗稱熔絲，家庭電路電流過大時(shí)，熔絲就會(huì)熔斷，進(jìn)而切斷電路，起到保護(hù)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(xiǎn)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(huì)接上空氣開關(guān)，引導(dǎo)學(xué)生觀察教室空調(diào)上方的空氣開關(guān)。

【對(duì)比分析】

提問：同學(xué)們對(duì)比思考一下，空氣開關(guān)和保險(xiǎn)盒相比的優(yōu)點(diǎn)有哪些呢？

老師針對(duì)學(xué)生的回答作出針對(duì)性點(diǎn)評(píng)，從安全和方便的角度做好總結(jié)。

（4）漏電保護(hù)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(hù)器，又稱為觸電保護(hù)器，在插座前面往往也安裝有漏電保護(hù)器。當(dāng)家庭電路中發(fā)生漏電事故時(shí)，或有人發(fā)生觸電事故時(shí)，當(dāng)漏電電流達(dá)到30 mA時(shí)，漏電保護(hù)器就能在0.1 s內(nèi)自動(dòng)斷開，從而起到保護(hù)作用。

空氣開關(guān)和漏電保護(hù)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(xué)生思考我們每天晚上回到家一進(jìn)門就要做什么呢？從而提出燈泡、學(xué)校的電鈴、教室里的日光燈等固定的用電器。并引導(dǎo)學(xué)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(gè)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(xué)生從直流電路過渡到交流電路。

我們?cè)僮屑?xì)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(fù)極構(gòu)成一個(gè)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(gè)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(xué)們想不想讓你身邊的節(jié)能燈亮起來??？引出活動(dòng)2，動(dòng)手連接電路。

【學(xué)生活動(dòng)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(xiàng)】

①連接電路時(shí)，斷開總開關(guān)。

②接線處用螺絲刀擰緊。

③嚴(yán)禁將兩根電線不經(jīng)過用電器直接接在一起。

④實(shí)驗(yàn)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(qǐng)他注意負(fù)責(zé)整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中的安全指導(dǎo)，同時(shí)連接電路后進(jìn)行安全檢查。完成最好的前四組將獲得展示的機(jī)會(huì)，同時(shí)獲得一只聲光試電筆作為獎(jiǎng)勵(lì)。

【學(xué)生實(shí)驗(yàn)】 時(shí)間為3～4 min，學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，老師指導(dǎo)每組實(shí)驗(yàn)，關(guān)注實(shí)驗(yàn)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(tái)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(xué)生觀察各組實(shí)驗(yàn)是否成功。

【課堂生成】引導(dǎo)學(xué)生觀察展示的四個(gè)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(xué)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(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：當(dāng)開關(guān)斷開后，開關(guān)接在火線和用電器之間的燈座不會(huì)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(huì)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(dāng)我們?cè)诩抑?，如果燈泡壞了，我們需要更換燈泡時(shí)，就很有可能直接接觸火線，從而發(fā)生危險(xiǎn)。所以，家用電器接線的一個(gè)安全原則就是開關(guān)接在火線和用電器之間。

（2）移動(dòng)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(gè)移動(dòng)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(gè)孔連接的是火線還是零線嗎？

【學(xué)生演示實(shí)驗(yàn)】用試電筆區(qū)分兩孔插座和三孔插座，如圖6。

學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)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(gè)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(xué)生判斷的結(jié)果，對(duì)兩孔插座和三孔插座的接線規(guī)則進(jìn)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(gè)孔是和我們大地相連的，在實(shí)際生活中和我們的三線插頭配套使用。

【學(xué)生活動(dòng)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(xué)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(dòng)畫演示】 動(dòng)畫對(duì)比演示三線插頭的保護(hù)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(huì)發(fā)生觸電事故（如圖7），而如果接了地，電就會(huì)經(jīng)過地線流回大地，相當(dāng)于把人體短路了，從而沒有電流流經(jīng)人體，從而保護(hù)了人體的安全。

【學(xué)生觀察】 觀察三線插頭的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

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

教師根據(jù)學(xué)生的回答，演示插座使用時(shí)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(shí)首先與地線接觸，拔掉插頭時(shí)與地線脫離，從而時(shí)刻保護(hù)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(duì)學(xué)生的回答進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生除了學(xué)習(xí)知識(shí)外，還要注意安全用電的意識(shí)：通過今天這節(jié)課的學(xué)習(xí)，我們知道了物理知識(shí)可以解決我們生活中的問題和疑惑，在家庭電路中要時(shí)刻注意安全用電，老師送給大家一副對(duì)聯(lián)“電學(xué)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(dāng)堂檢測(cè)，反饋提升

【搶答比賽】 教師引導(dǎo)學(xué)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(xué)生興趣。

5.6 作業(yè)布置，鞏固升華

（1）請(qǐng)?jiān)诩胰说闹笇?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(qǐng)?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(qǐng)寫出你的研究思考與成果。

6 板書設(shè)計(jì)

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國教育部.義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：北京師范大學(xué)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(jí)全冊(cè)[M].北京：人民教育出版社，2013：105-108.