本节从学生熟悉的家庭电路组成入手，通过分析学会解决家庭电路中的简单问题，具体分为三个层次：

1．通过对家庭电路各部分的介绍，了解家庭电路的基本组成。

2．通过对低压断路器功能以及导线安全电流的了解，掌握分析简单电路故障的方法。

3．结合“大家谈”，知道家庭电路的用电安全注意事项；通过对“STSE”的学习，知道节能环保对可持续发展的重要意义。

本节内容旨在通过电路简单故障的分析提升物理观念，培养科学思维；通过节能环保，安全用电的学习，关注生命教育，提升社会责任意识。

家庭配电箱由多组断路器构成，是家庭安全用电的保障。家庭配电箱贴近生活实际，通过对其中断路器的分析，帮助学生认识和排除家庭用电中的简单故障。本节中的“问题与思考”第 4 题与此呼应。

本节可结合前面学习的电路内容，引导学生认识到节首图中配电箱内的断路器是判断电路故障和保护电路安全的重要器件。本节内容涉及面较广，主要由家庭电路的组成、简单故障分析以及用电安全、节能等内容组成。在教学时可结合生活中的实例，通过实物、图片和视频等方式进行讲解，也可以采用学生阅读，教师点拨的方式进行。

选择导线面积时是否只需要考虑最大电流？在近距离输电时，首要根据导线允许的安全电流选择合格的导线；远距离输电时，除了要根据导线允许的安全电流选择合格的导线外，还要考虑导线的电压损失，保证用电器两端的电压在正常工作范围内。

此处设置“大家谈”及“STSE”的目的是使节约用电和安全用电成为开放性的学习内容。教材中仅展现一部分可用于参考的资料。在使用时，可组织学生自由交流观点，根据生活经验，提出建议和举措，实现相互学习，促进课堂生成。同时，应注意引导学生运用已学知识论证观点，提高证据意识，培养科学思维。

通过对“STSE”中“超龄”电器、节能电器和节能习惯等内容的学习，可以培养学生节能环保的意识；通过对分时电费的了解，并配合调查家庭的用电习惯等活动，可以倡导学生体验绿色环保的生活方式，增强学生的社会责任感。

1．参考解答：（1）“10 A”表示允许通过的最大电流       （2）上端的“E”字的插脚和家用电器金属外壳相连，是接地线的插脚。插入插座时，金属外壳接地，它比其他两脚稍长一些，插插头时能使家用电器的金属外壳先接地，拔插头时能使金属外壳后离开地线，即使家用电器因绝缘不好“漏电”，人也不会触电。

命题意图：了解插头的实际构造，知道家庭电路的安全知识。

主要素养与水平：模型建构（Ⅰ）；科学推理（Ⅰ）；科学论证（Ⅱ）；社会责任（Ⅰ）。

2．参考解答：根据 LED 灯及白炽灯的功率，可以得到替换灯泡后每天节省的电能，由此便可计算出一年节省的电费。根据 W = Pt 可得，每盏白炽灯及 LED 灯每天消耗的电能为

W白炽灯 = P白炽灯t = 40 × 5 × 3 600 J = 7.2 × 105 J

WLED = PLEDt = 5 × 5 ×3 600 J = 9 × 104 J

则每年可以节省的电能为

W总 = n（W白炽灯 – WLED）× 365 = 5 ×（7.2 × 105 − 9× 104）× 365 J = 1.15 × 109 J = 319.4 kW·h，因此一年可以节省电费 194.8 元。

命题意图：复习功率计算，了解更换节能灯的必要性，提升环保意识。

主要素养与水平：能量观念（Ⅰ）；模型建构（Ⅰ）；科学推理（Ⅱ）；社会责任（Ⅱ）。

3．参考解答：两孔插座的开关应该接在火线上；三孔插座应将上方插孔接在接地线上；空调和热水器应该分别连接在不同的断路器上。

命题意图：简单了解家庭电路的线路安全设计原则。

主要素养与水平：能量观念（Ⅰ）；模型建构（Ⅰ）；科学推理（Ⅰ）；社会责任（Ⅰ）。

4．参考解答：由于灯熄灭后，断路器未自动断开，可以判断灯泡熄灭的原因并非灯泡以及线路短路，可判断故障应为灯泡所在线路发生断路所致。可使用验电笔或多用电表进行检测，只需写出一种情况即可。若使用多用电表检测，可先将灯泡拆下，用多用电表的电阻挡测量阻值，若显示溢出则代表灯泡断路，否则代表灯泡正常；若灯泡正常，可使用电压表测量开关两端，若电压显示为 0 则代表开关正常，若显示为 220 V 则代表开关断路。

命题意图：能利用所学工具，排除家庭电路故障。

主要素养与水平：模型建构（Ⅰ）；科学推理（Ⅰ）；科学论证（Ⅱ）；质疑创新（Ⅰ）。

低压断路器的工作原理

断路器的电路切断功能是通过“脱扣”来实现的。如图 17 所示，常见的断路器在过载和短路时会自动实现“脱扣”来保护电路，有些也具有欠压保护功能。其内部原理图如图 18 所示，当家用电路发生非严重的过载时，较大的电流使发热元件产生一定热量，促使双金属片受热向上弯曲，推动杠杆使搭钧与锁扣脱开，将主触头分离，切断电源。当家用电路发生短路或严重电流过载时，短路电流能使得电磁脱扣器产生足够大的吸力，在短时间内（一般小于 0.1 s）将衔铁吸合并撞击杠杆，切断电源。当电路出现欠压时，欠压脱扣器无法吸住衔铁，使衔铁被弹簧拉起，撞击杠杆，切断电源。在实际的断路器中，还存在灭弧室，因为自动断开开关的时候，会有一个电弧的产生，电弧因磁、热等作用引入灭弧室后被分割为多段，很快冷却、熄灭，电流彻底中断。常见的家用断路器，因为以空气作为灭弧介质，故又称“空气开关”。其他类型的断路器还有真空断路器、油断路器等。