初中物理人教版九年级全册第3节 安全用电精品学案设计
展开1. 了解安全用电知识,有安全用电的意识。
2. 了解常见的触电事故和正确的处理方法。
【学习重点】
1. 常见的触电事故。2. 安全用电原则。
【学习难点】常见的触电事故。
【自主预习】阅读教材,完成以下问题:
1. 电对人体造成的伤害程度与通过人体电流的大小及持续时间有关。当人体中通过的电流超过30mA时,就会使人感到剧痛甚至神经麻痹、呼吸困难,有生命危险。达到100mA,在很短的时间内就会造成窒息、心跳停止。经验证明:一般情况下,只有不高于36V的电压才是安全的。
2. 低压触电形式有单线触电、双线触电;高压触电形式有高压电弧触电、跨步电压触电。
3. 安全用电最基本的原则是:不接触低压带电体,不靠近高压带电体。
4. 雷电是大气中剧烈的放电现象,为防止雷电的破坏,高大建筑上要安装避雷针。人在郊外遇到雷电时,不要举着雨伞或肩扛长的金属物,最好找一个低洼处,双脚并拢蹲下,尽可能降低高度。
【合作探究】
探究一、电压越高越危险
【想一想】人体触电的实质是什么?
(1)人体触电的实质
人体是导体,人体触及带电体并形成闭合电路时,有电流通过人体。电对人体造成的伤害程度与通过人体电流的大小及持续时间有关。
(2)电流对人体作用的特征:
0.1~0.2 mA
对人体无害反而能治病
1 mA 左右
引起麻的感觉
8~10mA
人手很难摆脱电源
超过30mA
剧痛,神经麻痹,呼吸困难
达到100mA
只要很短时间,使人窒息,心跳停止
2. 电压越高越危险
【想一想】通过人体的电流与哪些因素有关?
【分析】由欧姆定律I=U/R可知,通过人体的电流取决于加在人体两端的电压和人体的电阻。
(1)电压对通过人体电流的影响
当人体的电阻一定时,人体两端的电压越大,通过人体的电流越大,对人的生命危害越大。
大量实验数据表明:人体的安全电压不高于36伏。
(2)人体电阻对通过人体电流的影响
当人体两端的电压一定时,人体电阻越小,通过人体的电流越大,对人的生命危害越大。
人体电阻约为104~105Ω;在皮肤潮湿时,人体的电阻可降低到约103Ω。家庭电路的电压为220V,若人体接触火线,根据欧姆定律计算通过人体可能产生的最大电流(人体的电阻取103Ω):
I=U/R=220V/103Ω=0.22A=220mA
这个电流值远远超过安全电流10mA,是不安全的(选填“安全”或“不安全”)。
(3)结论:人体两端的电压越大,人体电阻越小,通过人体的电流越大,对人的生命危害越大。
3. 常见的一些电压值
(1)家庭电路的电压220V;(2)工厂动力电路的电压380V;(3)高压输电线路的电压10~500 kV。
(4)部分国家的市电电压和频率
国家
电压/V
频率/Hz
美国、加拿大
120
50
日本
110
50(60)
英国、澳大利亚
240
50
中国、法国、德国、
西班牙、希腊、荷兰等
220
50
俄罗斯、瑞典
120 220
50
韩国
100
60
挪威、新西兰、新加坡
230
50
这些电压值远远超过安全电压36伏,都是不安全的。
【想想议议】①为什么不能用湿手触摸电器?
当人用湿手触摸电器时,人体电阻变小,同时用电器潮湿后,很容易变成导体,产生漏电现象,通过人体电流变大,易造成触电事故。
②电吹风为什么不可在浴室中使用?
浴室中水分多,电吹风易进水漏电,潮湿的皮肤比干燥时电阻要小,若电吹风进水漏电有电压存在时,会有不安全的电流通过人体,很危险!
【例题1】现代家庭电器化程度越来越高,用电安全是一个十分突出的问题。下表提供了一组人体电阻数据。如图所示,用电器R接在家庭电路上,电阻为44欧,电路中还有额定电流为10A的熔断丝(俗称保险丝)。则:
(1)只有用电器R接入电路时,通过熔断丝的电流为多少?
(2)一个潮湿的人,赤脚站在地上,由于不小心,手接触火线,发生触电事故,则通过人体的电流是多少(上表电阻数据适用此人)?并分析为什么熔断丝不会断(即熔断丝不能救人命)。
测量项目
完全干燥时
出汗或
潮湿时
手与手之间电阻
200kΩ
5kΩ
手与脚之间电阻
300kΩ
8.8kΩ
手与塑料鞋底
之间电阻
8000kΩ
10kΩ
【答案】(1)5A;(2)0.025A,见解析。
【详解】(1)用电器两端的电压为220V,电阻为44Ω,根据欧姆定律可得,只有用电器R接入电路时通过保险丝的电流 I=U/R=220V/44Ω=5A
(2)由数据知,此时人体电阻大约为R=8.8×103Ω,通过人体的电流
I人=U/R人=220V/8.8×103Ω=0.025A
并联电路中干路电流等于各支路电流之和,通过保险丝的电流
I总=I+ I人=5A+0.025A=5.025A
人触电时干路电流未达到保险丝的额定电流,保险丝不熔断,不能救人命。
探究二、常见的触电事故
【想一想】在生活中,有时会听到人触电的事故,想一想,什么是触电?为什么会发生触电事故?触电有哪些情形?
阅读P113~114有关内容。
1. 触电事故
当人体成为闭合电路的一部分时,就会有电流通过。如果电流达到一定大小,就会发生触电事故。触电的实质是一定强度的电流流过人体所引起的伤害事故。
2. 低压触电
(1)双线触电:如图所示,假如人的一只手接触火线,另一只手接触零线,这样,人体、导线和电网中的供电设备就构成了闭合电路,大电流流过人体,就会发生触电事故。
单线触电 不会触电
(2)单线触电:如图所示,假如人的一只手接触火线,另一只手虽然没有接触零线,但是由于站在地上,导线、人体、大地和电网中的供电设备同样构成了闭合电路,电流同样会流过人体,
发生触电事故。
【想想议议】人站在干燥的木头凳子上,一只手接触火线,会发生触电吗?
【分析】不会触电。因为干燥的木头凳子不导电,一只手接触火线,电流构不成回路,所以没有电流通过人体。
3. 高压触电
(1)高压电弧触电
高压输电线路的电压高达几万伏甚至几十万伏,即使不接触也会有危险。高压带电体会在周围形成强大的电场,当人靠得很近时,容易产生电弧触电(如图甲所示)。
②跨步电压触电
如果高压输电线掉落在地上,当人经过这个区域时,两脚之间存在相当高的电压,称做“跨步电压”。这时电流从一条腿流入,另一条腿流出,同样会发生触电事故(如图乙所示)。
4. 触电的急救
【思考】发现有人触电,应该怎样进行急救呢?
【归纳】
(1)首先切断电源;
(2)或用一根绝缘棒将电线挑开,尽快使触电者脱离电源。
在整个救护过程中,千万不要用手去拉触电者,防止自己也触电。
【想想议议】在生活中,有哪些情况可能引起触电?
【总结】可能会触电的一些情况:在高压电线附近放风筝、钓鱼;电线上晾衣服、湿手触摸开关插座;电器机壳没有接地;不断电更换灯泡等行为都会可能引起触电。
【例题2】如图所示,A、B、C、D四人均直接与家庭照明电路的火线接触,以下关于A、B、C、D四人是否会发生触电事故的判断中,正确的是( )
A.A、B、C、D四人都直接或间接跟火线连通,所以都会发生触电事故
B.A、B、D三人因站在干燥的木凳上,所以不会发生触电事故
C.A、B二人只接触火线,不会发生触电事故
D.B、C、D三人因构成电流的通路,所以都会发生触电事故
【答案】D
【分析】触电的实质是当有一定大小的电流通过人体,就会引起人体触电;家庭电路的触电事故有两种:单相触电和双相触电;单相触电是站在地上和火线接触或间接接触火线;双相触电是人体一端接触火线,一端接触零线.
【详解】A中,由于人踩在干燥的木凳上,且只有一只手接触火线,不能构成电流的路径,故不会发生触电;
B、C中,B接触火线,BC相连,C踩在地上,所以此时相当于BC串联,故会造成BC中有电流通过,即BC都会触电;
D中一只手抓火线,一只手抓零线,所以通过人体会有电流,也会造成触电;故分析上述四个选项,D是正确的.所以选D.
探究三、安全用电原则
【想一想】家庭电路的电压值远远超过了安全值。为了防范触电事故,家庭电路都安装空气开关(或保险丝)、漏电保护器等保险装置。这些保险装置绝对可靠吗?
【总结】这些保险装置并不是绝对可靠的,也有出现故障和失灵的时候。因此,防范触电事故最重要的是要有安全用电的意识,遵守安全用电原则。
1. 安全用电原则
(1)不接触低压带电体,不靠近高压带电体;
(2)更换灯泡、搬动电器前应断开电源开关。
(3)不弄湿用电器,不损坏绝缘层;
(4)保险装置、插座、导线、家用电器等达到使用寿命应及时更换。
2. 电路元件安装中的安全用电原则
(1)保险丝必须安装在火线上;
(2)开关接在用电器与火线之间;
(3)螺口灯泡的螺旋套一定要接在零线上,其顶部的金属片接火线。
(4)有金属外壳的用电器要使用三角插头和三孔插座,使金属外壳接地。
【例题3】电给我们的生活带来了极大的便利,但不安全用电也会带来很大的危害,甚至会危及生命。下图中符合安全用电原则的是( D )
A.图甲多个大功率用电器同时使用一个插座
B.图乙使用绝缘皮破损的电线
C.图丙开关和电灯的连接
D.图丁发生触电事故时要立刻断开电源
【详解】A.多个大功率用电器同时使用一个插座,由公式I=U/R可知,在电压不变时,插座内的电流会非常大,短时间内产生大量的热量,容易导致插座着火,故A不符合题意;
B.使用绝缘皮破损的电线,容易触电,故B不符合题意;
C.为保证用电安全,开关要接在火线上,灯泡接着零线上,故C不符合题意;
D.发现有人触电,要先切断电源,再采取救助措施,故D符合题意。
探究四、注意防雷
【想一想】雷电是一种常见的自然现象,对人体及建筑物都有破坏作用,怎样预防?
【阅读P115,进行总结】
1. 雷电的实质
雷电是大气中一种剧烈的放电现象。云层之间、云层和大地之间的电压可达几百万伏至几亿伏,放电时的电流可达几万安至十几万安,产生很强的光和声。云层和大地之间的放电如果通过人体,能够立即致人死亡;如果通过树木、建筑物,巨大的热量和空气的振动都会使它们受到严重的破坏。
2. 防雷设施—避雷针
(1)避雷针
高大建筑的顶端都有针状的金属物,通过很粗的金属线与大地相连,可以防雷,叫做避雷针。美国科学家富兰克林在1752年发明了避雷针。
(2)避雷针原理
高压输电铁塔最上面有两条防雷导线
利用针状金属物的尖端放电,将云层所带的电导入大地,避免因雷雷电引发事故。古代建筑物上的铁制装饰物也起到了避雷针的作用,高压输电铁塔上最上面的两根导线也是用来防雷的。
3. 雷电灾害及预防
(1)雷电灾害
自古以来,雷电灾害就时有发生。1988年6月14日,雷击引发美国黄石公园长达近三个月的森林火灾。发生在2007年5月大兴安岭的森林大火的“元凶”也是雷击。雷击伤人的事时有发生,日常生活中注意防雷非常重要。
(2)雷电预防
①雷雨时,人在开阔地行走,不要举着雨伞或肩扛长的金属物,最好找一个低洼处,双脚并拢蹲下,尽可能降低高度。
②在山区遇到雷雨时,最好进入山洞避雨,但不要触及洞壁,同时双脚并拢,避免接触电压和跨步电压之害。在山区旅游时,遇雷雨躲入旅游车厢内最安全,但进入车厢时不要接触金属部分。
③防止雷击的其它安全措施
不要靠近金属栏杆;各种电器应暂停使用;雷雨天不要使用手机;不要在高大的树下躲雨。
【例题4】自然界中的闪电多来自于积雨云,关于闪电下列说法不正确的是( D )
A.云层中的电荷都来自于原子得失电子
B.闪电是一种强烈的放电现象,电流极大
C.利用避雷针可以防止建筑物被雷击
D.树木是绝缘体,下雨时可站在树下避雨
【详解】A.云层之间相互接触摩擦,所以带电的主要原因是摩擦起电,云层中的电荷都来自于原子得失电子,故A正确,不符合题意;
B.闪电是正负电荷相遇时产生的激烈的放电现象,放电电流极大,故B正确,不符合题意;
C.在高大建筑物顶端安装一根金属棒,用金属线与埋在地下的一块金属板连接起来,利用金属棒的尖端放电,使云层所带的电和地上的电逐渐中和,从而不会引发事故,故C正确,不符合题意;
D.树木是绝缘体,但树木潮湿后可以变成导体,所以下雨时若站在树下避雨,容易发生雷击,造成伤害或生命危险,故D错误,符合题意。
故选D。
【精讲点拨】
1. 人体触电的实质:人体是导体,人体触及带电体并形成闭合电路时,有电流通过人体。
2. 常见触电类型有:低压触电,包含单线触电和双线触电;高压触电,包含高压电弧触电和跨步电压触电。
3. 安全用电的原则:不接触低压带电体,不靠近高压带电体。
4. 防雷如同防洪,其原理是给雷电提供一条低电阻的通道,或避免将自己连入闪电的通路中。
【归纳整理】
第3节 安全用电
【课堂练习】
1.家庭电路中,造成人体发生触电事故的原因是( )
A.人体带了电 B.有电流通过人体
C.有电压加在人体上 D.通过人们的电流超过安全值
【答案】D
【详解】通常情况下,不高于36V的电压对人是安全的,成为安全电压,当加在人体上的电压达到一定数值时,通过人体的电流达到一定程度,发生触电事故,故家庭电路中,造成人体发生触电事故的原因是通过人们的电流超过安全值。
故选D。
2.电对人体造成的伤害程度与通过人体的电流大小有关,加在入体两端的电压越高,通过人体的电流越_____。例如用手直接接触1.5V的电池,不会对人体造成伤害;用手直接接触220V的家庭电路,会_____。
【答案】大,发生触电事故。
【详解】一节干电池的电压为1.5V,用手直接接触一节干电池,由于通过的电流很小,所以不会发生触电事故。
若用手直接接触220V的家庭电路,此时通过人体的电流较大,会发生触电事故。
3.当人体因出汗或其他因素导致双手潮湿时,人若接触较高的电压,发生危险的可能性_______(变大/变小/不变),这是因为此时人的电阻明显_____(变大/变小/不变)。人体出汗或潮湿时的电阻为200~800Ω;人体中电流超过30 mA时将会造成生命危险。若某人身体潮湿时的电阻为0.55 kΩ,则当他接触电压为220 V的照明电路时,通过他的电流为________mA。
【答案】变大;变小;400。
【详解】人体是导体,当人出汗或身体潮湿会使导电性能增强,电阻变小,根据欧姆定律可知,在电压一定时,流过人体的电流将增大,发生危险的可能性变大。
根据I=U/R可得,通过他的电流为
4. 如图所示,站在地上的人,不小心触碰了火线,这时就会有电流通过人体,流入大地,造成触电,这时线路中的空气开关_________(填“会”或“不会”)跳闸;如果你在发生触电事故现场,你的正确做法是应该立即_________ 。
【答案】不会;切断电源。
【详解】当电路中的电流过大时,空气开关会断开电路;如果站在地上的人不小心接触了火线,电流经过人体流入大地,由于电路中的电流不会过大,所以空气开关不会跳闸;如果电路中接入漏电保护器,漏电保护会断开;发现有人触电,首先要切断电源,然后再施救。
5.如图中的哪些图所示的情况不会发生触电事故( )
A.②④ B.③④ C.①② D.① ③
【答案】A
【详解】人体触电,原因是有电流流过,形成通路。人体为导体,一边与火线相接,一边与零线相接或与大地相接,都会形成通路,图①、③中有电流流过人体,会触电,图②、④中没有电流流过人体,不会触电。
故选A。
6.如图所示,下列做法中符合安全用电原则的是( )
A.图甲,插头使用绝缘皮已破损的电线
B.图乙,发现有人触电时应先切断电源
C.图丙,洗完手后直接用湿手触碰开关
D.图丁,遇到雷雨天时可以在树下避雨
【答案】B
【详解】A.生活用水属于导体,用湿抹布擦拭正在工作的用电器,容易引起触电事故,故A不符合题意;
B.发现有人触电时应先切断电源,再施救,故B符合题意;
C.生活用水是导体,直接用湿手触碰开关,易发生触电事故,故C不合题意;
D.雷雨天在大树下避雨容易发生触电,应避免在大树下避雨,故D不符题意。
故选B。
7.如图所示的各种做法中,符合安全用电原则的是( )
①使用试电笔时,手应接触笔后端的金属部分
②家庭电路中总功率可以过大
③电灯在家庭电路中的连接
④冰箱的金属壳接地
A.①②③④ B.②③④ C.①③④ D.③④
【答案】C
【详解】①使用试电笔时,手不能接触笔尖金属部分,应接触笔后端的金属部分。故①正确;
②家庭电路中总功率过大,会导致电流过大,空气开关掉闸,严重会发生火灾。故②错误;
③为了安全用电,在家庭电路的连接中开关应接在火线和电灯之间。故③正确;
④为防止冰箱金属外壳漏电导致触电事故,冰箱的金属壳要接地。故④正确。
故ABD不符合题意,C符合题意。故选C。
8.现代家庭电器化的程度越来越高,用电的安全问题十分重要,下表是小明同学通过查阅资料获得的一些数据:
(1)分析表格中的数据,可以得到的正确认识是___________。
(2)若对人体的安全电流是10 mA以下,那么干燥的人体的安全电压范围是______,潮湿的人体的安全电压范围是_____。
(3)通过(2)的计算可获得的认识是:___________。
【答案】(1)同一个人身体潮湿时电阻会变小;(2)不大于36 V,不大于9 V;(3)人体变潮湿后安全电压会降低.
【详解】(1)由表格数据可知人体干燥时的电阻比潮湿时电阻大的多,所以可以得到的正确认识是:同一个人身体潮湿时电阻会变小;
(2)由欧姆定律可知,干燥时人体的最大安全电压:
U1=IR1=10×10-3A×3.6×103Ω=36V
所以干燥的人体的安全电压范围是不大于36V;
潮湿时人体的安全电压:U2=IR2=10×10-3A×0.9×103Ω=9V
潮湿的人体的安全电压范围是:不大于9 V;
(3)通过计算可以认识到人体潮湿时安全电压降低。
【课后反思】
本节课学习中,你有哪些收获,还有哪些问题?测量项目
完全干燥时
电阻/ kΩ
出汗或潮湿时
电阻/kΩ
手与手之间
3.6
0.9
手与脚之间
5.4
1.08
手与塑料鞋底之间
14.4
1.448
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