《2025年新课程问题解决导学方案九年级物理全一册人教版》

一、提出问题：如何才能使家庭电路更加安全、合理？
1. 请根据家里现有的用电器,估算家中的总体用电需求。
2. 为了使用安全和方便检修维护,请合理规划并设计室内的配电分支回路。
3. 请根据各配电分支回路的用电需求,估算各分支回路的总功率及其电流。
4. 请根据以上分析,选择合适的断路器、导线等配电器材。

答案： 答题卡：
1. 总体用电需求估算：
统计家中用电器功率，假设有：照明灯具总功率$P_1 = 500W$，电视机$P_2 = 100W$，冰箱$P_3 = 200W$，空调$P_4 = 2000W$，洗衣机$P_5 = 500W$，电脑$P_6 = 200W$。
总体用电需求$P = P_1+P_2+P_3+P_4+P_5+P_6=500 + 100+200 + 2000+500+200=3500W$。
2. 室内配电分支回路规划：
照明回路：控制所有照明灯具。
普通插座回路：控制电视机、冰箱、电脑等普通插座用电设备。
空调回路：单独控制空调。
大功率电器回路：控制洗衣机等（若有其他大功率电器可单独设置回路）。
3. 各分支回路总功率及电流估算：
照明回路：总功率$P_{照}=500W$，家庭电路电压$U = 220V$，根据$I=\frac{P}{U}$，电流$I_{照}=\frac{500}{220}\approx2.27A$。
普通插座回路：总功率$P_{普}=100 + 200+200=500W$，电流$I_{普}=\frac{500}{220}\approx2.27A$。
空调回路：总功率$P_{空}=2000W$，电流$I_{空}=\frac{2000}{220}\approx9.09A$。
大功率电器回路：总功率$P_{大}=500W$，电流$I_{大}=\frac{500}{220}\approx2.27A$。
4. 配电器材选择：
断路器选择：
照明回路：可选择额定电流为$10A$的断路器。
普通插座回路：选择额定电流为$10A$的断路器。
空调回路：选择额定电流为$16A$的断路器。
大功率电器回路：选择额定电流为$10A$的断路器。
导线选择：
照明回路：可选择$1.5mm^2$的铜芯导线。
普通插座回路：选择$2.5mm^2$的铜芯导线。
空调回路：选择$4mm^2$的铜芯导线。
大功率电器回路：选择$2.5mm^2$的铜芯导线。

二、调查家庭电路的用电情况
认真阅读各用电器的铭牌或说明书,注意分工合作,并将信息及时记录在表格中。
|家用电器|功率$P/W$|额定电流$I/A$|数量|
|洗衣机| | | |
|电冰箱| | | |
|电热水器| | | |
|电饭锅| | | |
|电灯1| | | |
|电灯2| | | |
……|| | | |

答案： 答题如下（以常见电器功率及额定电流为例，数值可能因实际电器不同而变化，假设家庭电压为220V）：
|家用电器|功率$P/W$|额定电流$I/A$（$I = \frac{P}{U}$，$U = 220V$）|数量|
| ---- | ---- | ---- | ---- |
|洗衣机| 500 |$\frac{500}{220}\approx2.27$| 1 |
|电冰箱| 200 |$\frac{200}{220}\approx0.91$| 1 |
|电热水器| 3000 |$\frac{3000}{220}\approx13.64$| 1 |
|电饭锅| 800 |$\frac{800}{220}\approx3.64$| 1 |
|电灯1| 40 |$\frac{40}{220}\approx0.18$| 5 |
|电灯2| 60 |$\frac{60}{220}\approx0.27$| 3 |

三、合理规划配电分支回路
1. 请在家长或技术人员的指导下观察室内配电箱,看看有几条分支回路,每条分支回路开关的额定电流是多少。
2. 请根据实际用电需求,结合家用电器的使用环境,进行小组讨论,设计家庭电路的分支回路或为家庭电路优化提出方案与建议。
3. 请将设计的家庭电路的各分支回路记录在表中。
|分支回路|用电器及数量|总功率$P/W$|总电流$I/A$|
|照明分支回路|照明灯8盏|320|1.45|
|插座分支回路1|洗衣机1台、电视机1台、电脑2台……|1100|5|
|插座分支回路2|微波炉1台、电饭锅1台、吸油烟机1台、电冰箱1台……|2150|9.77|
|空调分支回路1|空调1台（2000W）|2000|9.09|
|空调分支回路2|空调1台（2500W）|2500|11.36|
|空调分支回路3|空调2台（每台2000W，共4000W）|4000|18.18|
……|| | |

答案： 三、合理规划配电分支回路
1. 经观察，室内配电箱有5条分支回路，各分支回路开关的额定电流分别为：照明分支回路10A，插座分支回路1为16A，插座分支回路2为20A，空调分支回路1为20A，空调分支回路2为20A，空调分支回路3为25A（实际答案依观察结果而定，此处为示例）。
2. 小组讨论设计方案如下：
|分支回路|用电器及数量|总功率$P/W$|总电流$I/A$|
|--|--|--|--|
|照明分支回路|照明灯8盏，$P = 8×40 = 320$，$I=\frac{P}{U}=\frac{320}{220}\approx1.45$|320|1.45|
|插座分支回路1|洗衣机1台（500W）、电视机1台（200W）、电脑2台（每台200W，共400W），$P = 500 + 200+400 = 1100$，$I=\frac{P}{U}=\frac{1100}{220}=5$|1100|5|
|插座分支回路2|微波炉1台（1000W）、电饭锅1台（800W）、吸油烟机1台（200W）、电冰箱1台（150W），$P = 1000 + 800+200 + 150=2150$，$I=\frac{P}{U}=\frac{2150}{220}\approx9.77$|2150|9.77|
|空调分支回路1|空调1台（2000W），$I=\frac{P}{U}=\frac{2000}{220}\approx9.09$|2000|9.09|
|空调分支回路2|空调1台（2500W），$I=\frac{P}{U}=\frac{2500}{220}\approx11.36$|2500|11.36|
|空调分支回路3|空调2台（每台2000W，共4000W），$I=\frac{P}{U}=\frac{4000}{220}\approx18.18$|4000|18.18|