《歐姆定律和安全用電》教學案例

    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(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(guī)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(tài)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(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(jié)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(jīng)學習了有關電流、電壓、電阻等物理知識，現(xiàn)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(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(jīng)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(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(xiàn)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(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，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(fā)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(chǎn)生的呢？可能不是每個同學都知道，現(xiàn)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(chǎn)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(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，用導線把它與大地連接，就形成避雷針了，當發(fā)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(fā)明過程大家可以通過資料來了解一下。
    活動：學生閱讀印發(fā)的資料。
    附：富蘭克林的風箏實驗與避雷針的發(fā)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(fā)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(fā)時發(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�！钡�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(jīng)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(jié)靠近鑰匙時，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。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(shù)云層帶的是負電，所以雷擊時“絕大多數(shù)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。已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(xiàn)。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(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(yè)，下課。

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