《歐姆定律和安全用電》教學(xué)案例

    教材分析
    在學(xué)習(xí)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(jié)課從電壓的高低、電阻的大小對用電安全的影響入手，讓學(xué)生學(xué)會運(yùn)用已學(xué)的電學(xué)知識，解決有關(guān)的問題，既增強(qiáng)自我保護(hù)意識，又提高在幫助他人時(shí)講安全、講規(guī)則、講科學(xué)的意識。
    教學(xué)目標(biāo)
    知識與技能
    會用歐姆定律理解安全用電的道理。
    情感、態(tài)度與價(jià)值觀
    使學(xué)生具有安全用電的意識和社會責(zé)任感。能自覺地執(zhí)行和宣傳安全用電。
    通過了解避雷針的發(fā)明過程，培養(yǎng)學(xué)生熱愛科學(xué)的精神。
    重點(diǎn)與難點(diǎn)
    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(shè)計(jì)
    第六節(jié)歐姆定律與安全用電
    一、歐姆定律
    1．當(dāng)R一定時(shí)，U越大，I越大
    2．當(dāng)U一定時(shí)，R越小，I越大
    二、安全用電
    1．高壓危險(xiǎn)
    2．不能用濕手觸摸電器
    三、雷電與防雷
    教學(xué)過程
    師：前面我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了有關(guān)電流、電壓、電阻等物理知識，現(xiàn)在同學(xué)們想想，為什么高壓線要架在高大的鋼架上？為什么電吹風(fēng)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(xué)有答案，我們先不研究答案是什么，帶著這些問題去學(xué)習(xí)這節(jié)課，之后大家便能解答了。
    首先回答我的問題，歐姆定律的內(nèi)容是什么？
    生：導(dǎo)體中的電流，跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比，跟導(dǎo)體的電阻成反比。
    師：很好，那么公式怎樣表達(dá)呢？
    生：I＝U／R。
    師：沒錯(cuò)（板書：歐姆定律I＝U／R），我們已經(jīng)知道，電流的大小跟電壓、電阻有關(guān)，具體是怎樣決定呢？我們現(xiàn)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(dāng)電壓變小的時(shí)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(dāng)電阻不變時(shí)，電壓越大，電流就越大，二者成正比關(guān)系。平常見到的變壓器上標(biāo)有“高壓危險(xiǎn)，禁止攀登”的字樣，就是因?yàn)樽儔浩鞯碾妷汉芨�。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(xiǎn)，所以不要去攀爬變壓器、高壓線支架等，以免造成危險(xiǎn)，因?yàn)閷θ梭w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(xiǎn)，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(guān)系，再看看當(dāng)電壓固定時(shí)，電阻對電流又有什么決定關(guān)系，電阻變大時(shí)，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(yīng)該怎樣總結(jié)它們之間的關(guān)系呢？
    生：當(dāng)電壓不變時(shí)，電阻越小，電流反而越大。
    師：原來干燥的木棒，不容易導(dǎo)電，可是當(dāng)用水把它淋濕后，木棒就容易導(dǎo)電了，是因?yàn)闈窳说哪景綦娮枳冃×�，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(shí)候電阻要小，此時(shí)若有電壓存在電流會很大，很危險(xiǎn)。如果用濕手插拔插銷、開關(guān)電燈等，極易使水流入插銷和開關(guān)內(nèi)，使人體和電源相連，造成危險(xiǎn)，所以不要用濕手觸摸電器。那同學(xué)們現(xiàn)在能回答：為什么在浴室不能使用電吹風(fēng)了嗎？
    生甲：因?yàn)樵谠∈抑腥梭w是濕的不安全。
    生乙：浴室中水分多，電吹風(fēng)易進(jìn)水漏電。
    師：方向?qū)α恕ＭǔＴ谠∈抑惺褂秒姶碉L(fēng)是為了使浴后的頭發(fā)快干，洗完澡后皮膚的電阻變小，若發(fā)生觸電事故，極其危險(xiǎn)，另外，由于室內(nèi)水氣較大，易被電吹風(fēng)吸入筒內(nèi)使機(jī)件短路而發(fā)生危險(xiǎn)。故此，不應(yīng)在浴室內(nèi)使用電吹風(fēng)。
    通過用控制變量法：我們清楚地認(rèn)識到電壓、電阻對電流的決定作用，那么平時(shí)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(guān)系嗎？
    生：沒有。
    師：那跟什么有關(guān)呢？
    生：雷電。
    師：哦，原來是跟雷電有關(guān)系，那雷電是怎樣產(chǎn)生的呢？可能不是每個(gè)同學(xué)都知道，現(xiàn)在跟大家介紹一下，有關(guān)雷電的知識。云層能積聚大量正電荷，而地球是導(dǎo)體，本身積聚負(fù)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(chǎn)生的電流就十分強(qiáng)大，達(dá)到幾萬安至十幾萬安，形成高熱和強(qiáng)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(yán)重的破壞。所以，為了避免這種破壞，科學(xué)家們努力尋求方法，發(fā)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(dǎo)線把它與大地連接，就形成避雷針了，當(dāng)發(fā)生雷電的時(shí)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?yàn)槔纂姸�遭受損失，雷電的危害很大，大家閱讀有關(guān)的資料就知道了。另外，避雷針的發(fā)明過程大家可以通過資料來了解一下。
    活動：學(xué)生閱讀印發(fā)的資料。
    附：富蘭克林的風(fēng)箏實(shí)驗(yàn)與避雷針的發(fā)明
    萊頓瓶放電時(shí)能夠擊死小鳥、老鼠等小動物，雷電時(shí)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(zhì)。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(fā)光；2．光的顏色；3．彎曲的方向；4．快速運(yùn)動；5．被金屬傳導(dǎo)；6．在爆發(fā)時(shí)發(fā)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�！蹦Σ廉a(chǎn)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(gè)大膽的實(shí)驗(yàn)，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(rèn)為，這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)如能成功，那么采用相同的方法，就“可以給人類用于保護(hù)房屋、教堂、船舶等等免除閃電的轟擊�！钡�是，這個(gè)想法沒有得到英國皇家學(xué)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(shí)代玩過的風(fēng)箏，于是，他用杉木搭成一個(gè)十字架，蒙上一塊絲綢手帕，做成了一個(gè)風(fēng)箏。它能夠經(jīng)受風(fēng)吹雨打而不撕裂，他還在風(fēng)箏上加了一根1英尺長的尖細(xì)的金屬絲。在系風(fēng)箏的粗麻線靠近手的一端，加上了一條絲帶（非導(dǎo)體），接頭處系上一把鑰匙。1752年6月的一個(gè)雷雨天，他和兒子一起把這個(gè)負(fù)有特殊使命的風(fēng)箏放了出去。麻線被雨淋濕后，纖維挺立起來。當(dāng)他用手指節(jié)靠近鑰匙時(shí)，打出了電火花，手感到發(fā)麻。而后，他又用這把鑰匙為萊頓瓶充了電。發(fā)現(xiàn)雷電與摩擦電具有相同的性質(zhì)。這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)破除了雷電是“上帝之火”的神話。一系列的實(shí)驗(yàn)表明，大多數(shù)云層帶的是負(fù)電，所以雷擊時(shí)“絕大多數(shù)是大地的電穿進(jìn)云層，而不是云層的電落向大地”。到處都在重復(fù)雷電實(shí)驗(yàn)，彼得堡科學(xué)院院士利赫曼（1711～1753）在得知富蘭克林的實(shí)驗(yàn)后也決。已投入征服雷電的研究，他不放過每一次暴風(fēng)雨，1753年7月26日，他在彼得堡科學(xué)院會議上聽見一聲巨雷后連忙趕回家去，因未檢查接地設(shè)備是否有效，而獻(xiàn)出了生命。他的犧牲提醒電學(xué)家：人們不能再這樣死去。
    風(fēng)箏實(shí)驗(yàn)的直接結(jié)果是避雷針的出現(xiàn)。早在1749年和1750年，富蘭克林就提出過避雷針的設(shè)想，認(rèn)為尖導(dǎo)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(chǎn)生電擊的千鈞一發(fā)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(fēng)箏實(shí)驗(yàn)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(shè)計(jì)出避雷針。費(fèi)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(yīng)用是早期電學(xué)研究中的一項(xiàng)重要成果。
    布置作業(yè)，下課。

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