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20.1 磁现象 磁场
第二十章 电与磁
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物理观念 了解磁现象，认识磁场、地磁场。
科学思维 经历用磁感线描述磁场的过程，培养模型建构和科学推理能力。
科学探究 通过研究磁体周围磁场方向的实验，培养观察和分析能力。
科学态度 与责任 了解我国古代对磁现象的研究，感受中国古人的智慧，增强民族自豪感。
学习目标
重点难点
教学重点
知道磁体周围存在磁场。
教学难点
难点是用磁感线描述磁体周围的磁场。
843年，在没有航标、没有明确航道的大海上，一艘帆船正在日夜不停地航行。一些聪明的中国人利用手中的罗盘指示方向，开辟了从浙江温州到达日本值嘉岛的航线。
航行的帆船
是什么神秘的力量驱动着罗盘，让它指示方向
导入新课
一、磁现象
1. 磁性、磁体和磁极
（1）探究磁性、磁体和磁极
实验一：用磁体的一端分别靠近铁片、钢锯片、硬币、铜螺丝、回形针、玻璃片等。
实验现象：通过实验发现磁体能够吸引铁片、钢锯片、硬币和回形针，不能吸引铜螺丝、玻璃片。
磁铁
一、磁现象
探究归纳
（2）磁性与磁体：物体能够吸引铁、钴、镍等物质的性质叫作磁性，具有磁性的物体叫作磁体。
（3）磁极
①磁体的两端磁性最强，中间部分磁性最弱，几乎没有磁性。把磁体上吸引能力最强的两个部位叫作磁极。
②能够自由转动的磁体，静止时指南的那个磁极叫作南极或S极，指北的那个磁极叫作北极或N极。
一、磁现象
（4）磁体的分类
条形磁体 蹄形磁体 针形磁体
按磁体的形状
天然磁体
人造磁体
按磁体的来源
永磁体 软磁体
按磁性保持的时间
按磁体的形状分：条形磁体、蹄形磁体
和针形磁体；
按磁体的来源分：天然磁体和人造磁体；
按磁性保持的时间分：永磁体和软磁体。
一、磁现象
② 将两根条形磁铁的N、S极互相靠近时，感受之间的力； 将两根条形磁铁的N、N极互相靠近时，感受之间的力。
N、S极互相吸引
N、N（S、S）极互相排斥
结论: 同名磁极相互排斥，
异名磁极相互吸引.
一、磁现象
3. 磁化
（1）实验：如图所示，在铁架台上固定一软铁棒，在它的下方放一些细铁屑，然后在软铁棒的上方放一根条形磁体，发现软铁棒能吸引细铁屑，软铁棒变成了磁体。
（2）磁化：有些物体在磁体或电流的作用下会获得磁性，这种现象叫作磁化。
一、磁现象
（3）磁化的方法
①将磁铁的一极靠近或接触磁性材料（图甲）；
②将磁铁的一极在磁性材料上沿同一方向重复摩擦几次（图乙所示）；
③利用充磁机对磁性材料充磁。钢被磁化后能长时间保持磁性，铁则不能。人造磁体就是将钢进行磁化而制成的。
图甲
图乙
一、磁现象
电脑的磁盘
（4）磁化的危害
机械手表被磁化后走时不准，彩色电视机显像管被磁化后色彩失真等。
（5）磁化的应用
钢针磁化后，可以用来制作指南针。磁带和磁盘上都含有磁性物质，利用它上面的磁性物质可以存储声音、图像和文字信息。
（6）消磁
通过撞击、煅烧等手段使磁体失去磁性的过程。消磁可以看成是磁化的逆过程，是将磁体内部原来排列整齐有序的磁分子打乱，使其变得杂乱无章。
二、磁场
（1）磁场
①实验探究：用一块布包着条形磁体，放在桌子上，拿一个小磁针靠近磁体，你观察到了什么现象
②现象与分析：将磁针放到磁体附近，小磁针指向发生偏转。小磁针与磁体并没有接触，但产生了力的作用，这是因为磁体周围存在着一种物质，能使小磁针偏转。
1. 磁场及其方向
二、磁场
磁体两极磁场最强，中间磁场最弱，离磁体越远，磁场越弱。
磁场对磁针有力的作用，我们可以通过它对磁针的作用情况来认识它。像磁场这种物质，我们用实验可以感知它，所以它是确确实实存在的。
磁场：磁体周围存在着的这种看不见、摸不着的物质叫作磁场。
探究归纳：
二、磁场
（2）磁场的基本性质
磁场的基本性质是对放入其中的磁体产生力的作用。磁体间的相互作用就是通过磁场发生的。
（3）磁场的方向
【实验1】如图在条形磁体附近的某点放一枚小磁针，观察小磁针N极的指向。换用其他小磁针放在该点，再做一次实验，观察小磁针N极的指向。
由实验可以看出，尽管小磁针不同，但是小磁针北极在磁体周围某个确定点的指向是不变的。
在物理学中，把放在磁场中的小磁针静止时北极所指的方向规定为该点磁场的方向。
二、磁场
2. 磁感线
（1）研究磁体周围磁场的方向
【实验1】用小磁针探究磁体周围的磁场
在条形磁体周围放置一些小磁针，如图所示，观察小磁针N极的指向，画出各点的磁场方向。
磁场的分布是否有规律？
我们看到，小磁针在磁体周围磁场的作用下，有规则地排列起来。
在磁体外部放置越多、越小的磁针，就能越清楚地看出磁场的分布情况。
二、磁场
【实验2】用铁屑研究磁体周围的磁场
如图所示，在条形磁体上面放一块玻璃板，在玻璃板上撒一层铁屑，铁屑被条形磁体磁化，就变成一枚枚“小磁针”。轻轻敲打玻璃板，你看到了什么？
我们看到，被磁化后的铁屑在磁体周围磁场的作用下，有规则地排列起来。
条形磁体周围铁屑的分布
二、磁场
（2）磁感线的概念
小磁针（或被磁化后的铁屑）在磁场中的排列情况启发我们。可以用一些带箭头的曲线，方便、形象地描述磁场，这样的曲线叫作磁感线。
二、磁场
（3）磁感线方向
磁感线是有方向的曲线，曲线上箭头的方向表示磁感线的方向，也是该点磁场的方向，磁体外部的磁感线都是从磁体的N极出发，回到S极。磁感线上某点的切线方向与放在该点的小磁针静止时北极的指向一致，如图所示。
二、磁场
（4）五种基本磁场的磁感线描述
①条形磁铁
的磁感线
②蹄形磁铁
的磁感线
③同名磁极
的磁感线
N
N
⑤异名磁极
的磁感线
④同名磁极
的磁感线
二、磁场
3. 磁感线的性质
（1）磁感线是用来描述磁场的一些假想曲线，实际上并不存在。磁感线上任意一点的切线方向为该点的磁场方向。磁场越强的地方，磁感线分布越密；磁场越弱的地方，磁感线分布越疏。
（2）磁感线为封闭的、立体的曲线，在磁体的外部，磁感线的方向是从N极指向S极，而在内部，是从S极指向N极。
（3）在同一磁场中，任何两根磁感线都不会相交。这是因为在同一磁场中任何一点的磁场方向只有一个确定的方向，如果在某一点有两条磁感线相交，就意味着该点有两个磁场方向，就与某点磁场方向的唯一性相悖。
二、磁场
【例题】如图所示，根据磁感线的方向，请标出两个磁体的磁极名称并将小磁针的N极涂黑。
【解析】磁体周围的磁感线从磁体的北极出发，回到磁体的南极。根据图中的磁感线方向，两磁体相对的磁极均为S极。放入磁场中的小磁针北极所指的方向与磁感线的方向一致，则小磁针下端为N极，如图所示：
三、地磁场
做一做，想一想：
把小磁针放在桌面上，静止时，观察它们的指向是怎样的？结果发现它们的指向有规律，即小磁针的N极总是指向北方。
能水平转动的磁针就是指南针。为什么指南针在世界各地都能够指示南北呢？
三、地磁场
1. 地磁场
（1）地磁场：地球周围存在的磁场叫作地磁场。地球是一个磁体，地磁场的形状与条形磁体的磁场很相似。
（2）地磁场的特点
在地球表面及空中的不同位置测量地磁场的方向，可以画出地磁场的磁感线，如图所示。地磁场的形状跟条形磁体的磁场相似。
地磁两极与地理两极相反。地磁北极在地理南极附近，地磁南极在地理北极附近。
三、地磁场
（3）磁偏角
地理的两极和地磁场的两极并不重合，磁针所指的南北方向与地理的南北方向略有偏离。它们之间有一个偏差角度，我们称为磁偏角。
沈括（1031—1095），中国宋代著名学者，他在其著作《梦溪笔谈》中最早提及磁偏角：“方家以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也”。是第一个发现磁偏角的学者。
三、地磁场
2. 地磁场的利用
（1）行军、航海需要利用地磁场对指南针的作用来定向。
（2）有些动物能够感觉到磁场，如绿海龟、鸽子等，它们能利用地磁场“导航”。
3. 知识拓展
同学们想过下列问题吗？
①磁偏角的数值在地球上不同地点是不同的；
②地球磁极在缓慢移动，磁偏角也在缓慢变化；
③近百年地磁场在衰减； ④地磁场产生的原因。
到目前为至，没有明确的结论，有各种各样的猜测……。
业余时间可以在网上搜一搜，可能找出答案。
四、课堂总结
磁现象
①物体吸引铁、钴、镍等物质的性质叫作磁性。
②磁体上吸引能力最强的两个部位部分叫作磁极（N、S）。
③磁极间相互作用：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。
④磁化：有些物体在磁体或电流的作用下会获得磁性。
①磁体周围存在一种看不见、摸不着的物质，叫作磁场。
②磁场的基本性质：对放入其中的磁体有力的作用。
③磁场的方向：小磁针静止时北极所指的方向。
①磁感线：用一些带箭头的曲线，方便、形象地描述磁场。
②磁感线方向：在磁体外部，从N极出发，回到S极。
③ 磁感线的疏密表示磁场的强弱。
①地磁场：地球周围存在的磁场。
②磁偏角：磁针所指的南北方向与地理的南北方向略有偏离，之间的夹角叫作磁偏角。
磁场
地磁场
磁感线
五、教材课后练习与应用
1. 磁现象在生活中的应用给我们带来了方便。例如门吸，它由安装在墙上（或地上）的磁体和门上的吸板两部分组成，如图所示。门打开后，磁体和吸板吸合，能够防止风吹或不小心触碰时房门关闭。
请你再列举两个磁现象在生活中应用的实例。
【解析】冰箱门上的磁性封条；螺丝刀的磁性刀头；用磁体把演示实验装置吸在黑板上；喇叭上的磁铁等等。
2. 如图所示，在水平桌面上横放一根条形磁体，用弹簧测力计悬挂一个铁块置于磁体一端的上方，让铁块与磁体在相距一定距离的情况下保持平衡。在弹簧测力计沿水平方向朝另一端移动的过程中，它的示数是如何变化的？为什么？
五、教材课后练习与应用
【解析】在弹簧测力计沿水平方向朝另一端移动的过程中，它的示数是先变小后变大。因为条形磁体两端磁性强，中间磁性弱，所以对铁块的吸引力先变小后变大。
3. 两根外形完全相同的钢棒，其中的一根有磁性，另一根无磁性。
没有别的器材，你如何把它们区别开来？
五、教材课后练习与应用
【解析】条形磁体的两端磁性最强，中间磁性最弱。拿一根钢棒去接触另一根钢棒的中部，若相互吸引，则手拿的一根有磁性，另一根无磁性；若没有相互吸引，则手拿的一根无磁性，另一根有磁性。
4. 图中的两个图分别画出了两个磁极间的磁感线。请在图中标出磁极的名称，并画出位于图中A点和B点的小磁针静止时北极所指的方向。
五、教材课后练习与应用
【解析】根据磁体外部磁感线的方向是由磁铁的N极出发回到磁铁的S极，由图即可确定图中标出磁极的名称。根据某点磁场的方向实际就是小磁针静止时北极所指的方向可确定，小磁针静止时北极所指的方向。如图所示。
5. 如图所示，将小磁针放置于条形磁体和蹄形磁体的周围，请分别画出甲、乙两图中A、B、C三点的小磁针静止时北极所指的方向。
五、教材课后练习与应用
【解析】如图所示。
6. 请找两根缝衣针、一个按扣、一只大头针和一块橡皮泥，做一个指南针。用橡皮泥和大头针制作指南针的底座。使缝衣针磁化后，穿过按扣的小孔，放在底座的针尖上，这就是一个小指南针，如图。如果图中的指南针静止下来后，针尖指北，那么针尖是N极还是S极？为什么？
五、教材课后练习与应用
【解析】地球是一个大磁体，指南针指南北的原因是由于受到了地磁场的作用；指南针静止时，指向南的一端是磁体的南（S）极；指向北的一端是磁体的北（N）极，针尖指北，所以针尖是N极。
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