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    物理教案歐姆定律與安全用電

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    物理教案歐姆定律與安全用電

    教材分析

    在學習了歐姆定律之后,利用歐姆定律解決問題就成了順理成章的事,本節課從電壓的高低、電阻的大小對用電安全的影響入手,讓學生學會運用已學的電學知識,解決有關的問題,既增強自我保護意識,又提高在幫助他人時講安全、講規則、講科學的意識。

    教學目標

    知識與技能

    會用歐姆定律理解安全用電的道理。

    情感、態度與價值觀

    使學生具有安全用電的意識和社會責任感。能自覺地執行和宣傳安全用電。

    通過了解避雷針的發明過程,培養學生熱愛科學的精神。

    重點與難點

    理解影響電流的因素,電壓和電阻對安全用電的影響;防雷的重要性。

    板書設計

    第六節歐姆定律與安全用電

    一、歐姆定律

    1.當R一定時,U越大,I越大

    2.當U一定時,R越小,I越大

    二、安全用電

    1.高壓危險

    2.不能用濕手觸摸電器

    三、雷電與防雷

    教學過程

    師:前面我們已經學習了有關電流、電壓、電阻等物理知識,現在同學們想想,為什么高壓線要架在高大的鋼架上?為什么電吹風不允許在浴室使用?下雨天為什么不可以站在大樹下呢?可能有同學有答案,我們先不研究答案是什么,帶著這些問題去學習這節課,之后大家便能解答了。

    首先回答我的問題,歐姆定律的內容是什么?

    生:導體中的電流,跟導體兩端的電壓成正比,跟導體的電阻成反比。

    師:很好,那么公式怎樣表達呢?

    生:I=U/R。

    師:沒錯(板書:歐姆定律I=U/R),我們已經知道,電流的大小跟電壓、電阻有關,具體是怎樣決定呢?我們現在分析一下:既然電流由電壓、電阻決定,我們可以采用控制變量法,電阻不變,當電壓變小的時候,電流會怎樣變化?

    生:變小。

    師:那電壓增大呢?

    生:跟著變大。

    師:也就是說,當電阻不變時,電壓越大,電流就越大,二者成正比關系。平常見到的變壓器上標有“高壓危險,禁止攀登”的字樣,就是因為變壓器的電壓很高。如果人體不慎接觸到高壓,通過人體的電流就很大,超過人體能承受的限度,會造成生命危險,所以不要去攀爬變壓器、高壓線支架等,以免造成危險,因為對人體安全的電壓是不高于36V的電壓,凡高于36V的電壓對人都有生命危險,因此必須小心用電。

    剛才是用固定電阻來研究電壓對電流的決定關系,再看看當電壓固定時,電阻對電流又有什么決定關系,電阻變大時,電流會怎樣?

    生:會變小。

    師:那么電阻變小呢?

    生:電流會變大。

    師:那應該怎樣總結它們之間的關系呢?

    生:當電壓不變時,電阻越小,電流反而越大。

    師:原來干燥的木棒,不容易導電,可是當用水把它淋濕后,木棒就容易導電了,是因為濕了的木棒電阻變小了,使得通過的電流變大。同樣道理,對于人體來說,潮濕的皮膚比干燥的時候電阻要小,此時若有電壓存在電流會很大,很危險。如果用濕手插拔插銷、開關電燈等,極易使水流入插銷和開關內,使人體和電源相連,造成危險,所以不要用濕手觸摸電器。那同學們現在能回答:為什么在浴室不能使用電吹風了嗎?

    生甲:因為在浴室中人體是濕的不安全。

    生乙:浴室中水分多,電吹風易進水漏電。

    師:方向對了。通常在浴室中使用電吹風是為了使浴后的頭發快干,洗完澡后皮膚的電阻變小,若發生觸電事故,極其危險,另外,由于室內水氣較大,易被電吹風吸入筒內使機件短路而發生危險。故此,不應在浴室內使用電吹風。

    通過用控制變量法:我們清楚地認識到電壓、電阻對電流的決定作用,那么平時就要注意用電安全了,那為什么下雨天不可以站在大樹下呢?跟洗澡有關系嗎?

    生:沒有。

    師:那跟什么有關呢?

    生:雷電。

    師:哦,原來是跟雷電有關系,那雷電是怎樣產生的呢?可能不是每個同學都知道,現在跟大家介紹一下,有關雷電的知識。云層能積聚大量正電荷,而地球是導體,本身積聚負電荷,從而使得云層與云層之間,云層與地面之間形成很高的電勢差,幾百萬伏到幾億伏,因而產生的電流就十分強大,達到幾萬安至十幾萬安,形成高熱和強光,會造成巨大破壞,能使人立即死亡。如果通過樹木、建筑物,巨大的熱量和空氣的振動都會使它們受到嚴重的破壞。所以,為了避免這種破壞,科學家們努力尋求方法,發明了避雷針。(投影課本彩圖)在一些高大的建筑物的頂端,裝上針狀的金屬物,用導線把它與大地連接,就形成避雷針了,當發生雷電的時候,避雷針把雷電引到大地,使建筑物避免雷擊。每一年我國都會因為雷電而遭受損失,雷電的危害很大,大家閱讀有關的資料就知道了。另外,避雷針的發明過程大家可以通過資料來了解一下。

    活動:學生閱讀印發的資料。

    附:富蘭克林的風箏實驗與避雷針的發明

    萊頓瓶放電時能夠擊死小鳥、老鼠等小動物,雷電時可以擊死人、畜等。所以,有人推測放電電火花與天空中的閃電可能具有相同的性質。富蘭克林對此作了深入的研究。在1749年11月7日的筆記中,他記下了放電與閃電的一致:“1.發光;2.光的顏色;3.彎曲的方向;4.快速運動;5.被金屬傳導;6.在爆發時發出霹靂聲或噪聲;7.在水中或冰里存在;8.劈裂所通過的物體;9.殺死動物;10.熔化金屬;11.使易燃物著火;12.含硫磺氣味。”摩擦產生的電與雷電竟然有這么多的特性是相同的!他開始醞釀一個大膽的實驗,即制作一根長20英尺~30英尺頂端削尖的鐵竿,把云中的電引下來。他認為,這項實驗如能成功,那么采用相同的方法,就“可以給人類用于保護房屋、教堂、船舶等等免除閃電的轟擊。”但是,這個想法沒有得到英國皇家學會的支持。后來,富蘭克林想,鐵竿的高度總是有限的,怎樣才能把鐵竿伸入到云層中去呢?他想起了兒童時代玩過的風箏,于是,他用杉木搭成一個十字架,蒙上一塊絲綢手帕,做成了一個風箏。它能夠經受風吹雨打而不撕裂,他還在風箏上加了一根1英尺長的尖細的金屬絲。在系風箏的粗麻線靠近手的一端,加上了一條絲帶(非導體),接頭處系上一把鑰匙。1752年6月的一個雷雨天,他和兒子一起把這個負有特殊使命的風箏放了出去。麻線被雨淋濕后,纖維挺立起來。當他用手指節靠近鑰匙時,打出了電火花,手感到發麻。而后,他又用這把鑰匙為萊頓瓶充了電。發現雷電與摩擦電具有相同的性質。這項實驗破除了雷電是“上帝之火”的神話。一系列的實驗表明,大多數云層帶的是負電,所以雷擊時“絕大多數是大地的電穿進云層,而不是云層的電落向大地”。到處都在重復雷電實驗,彼得堡科學院院士利赫曼(1711~1753)在得知富蘭克林的實驗后也決心投入征服雷電的研究,他不放過每一次暴風雨,1753年7月26日,他在彼得堡科學院會議上聽見一聲巨雷后連忙趕回家去,因未檢查接地設備是否有效,而獻出了生命。他的犧牲提醒電學家:人們不能再這樣死去。

    風箏實驗的直接結果是避雷針的出現。早在1749年和1750年,富蘭克林就提出過避雷針的設想,認為尖導體既能釋放或吸收物體上的電,也能釋放或吸收云層中的電。他建議將上端尖銳的防銹鐵桿裝在房屋高處直通地里,或裝在船的桅桿頂再拋入水中,“在云層將要產生電擊的千鈞一發之際,靜悄悄地把電從云中吸走,因而使我們免受最突然、最駭人的悲劇。”

    在風箏實驗的那年夏天,他在鐵棒與建筑物之間用絕緣體隔開,并稱這種裝置為“避雷針”,試用良好。捷克牧師狄維斯(P.DiviSCh)在1745年首先設計出避雷針。費城一些高大建筑物因裝上這種避雷針而安然無恙,在歐洲特別是法國也開始流行。

    避雷針的廣泛應用是早期電學研究中的一項重要成果。

    布置作業,下課。

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