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第十七章 从指南针到磁浮列车
磁浮列车的工作原理是什么？
思考
2022年9月20日，我国中车面向全球发布了当前世界上可实现的速度最快陆地公共交通工具——时速600公里高速磁浮交通系统.
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从指南针到磁浮列车
第一节 磁是什么
第二节 电流的磁场
第三节 科学探究：电动机
为什么会转动
第一节 磁是什么
1. 知道磁在日常生活、工业生产乃至高科技领域有着重要应用.
2. 知道磁极间有相互作用，会判断物体是否有磁性，以及磁体的磁极.
3. 知道磁体周围存在磁场和磁场具有方向性.
4. 知道磁感线，会画常见磁体的磁感线.
5. 初步认识地磁场.
学习目标
　　今天，在我们的日常生活、工业生产乃至高科技领域里，用到磁的地方不胜枚举.
指南针
磁卡
磁悬浮列车
新课引入
什么是磁？
思考
1. 磁性：能吸引铁、钴、镍等物质的性质；
2. 磁体：具有磁性的物体.
一、认识磁现象
用磁体靠近大头针时，发现磁体对大头针有吸引作用.
新知学习
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不能吸引铝、铜.
磁石
磁体
按来源
按磁性
圆柱形等
蹄形
针形
条形
人造
天然
软磁体
永磁体
3 .磁体的种类
各种各样的磁体
4. 磁极：磁体上吸引能力最强的两个部位(每个磁体都有两个磁极).
磁体各部分磁性都一样强吗？怎样比较磁性强弱呢？
吸引的铁屑多少
条形磁体的两端磁性最强.
正中间几乎没有磁性.
思考
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任何磁体都有两个磁极，它们分别叫做磁北极(N极)和磁南极(S极).
用一个磁体的N极靠近另一个磁体的N极或S极，会发生什么现象呢？
同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引.
5. 磁极间相互作用规律：
N
S
N
S
排斥
N
S
N
S
吸引
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思考
①定义：我们把原来不显磁性的物质通过靠近或接触磁体等方式使其显出磁性的过程叫磁化.
6.磁化
　 被磁化的物体(例：铁)获得的磁性会立即消失(软磁体)；
　 被磁化的物体(例：钢)，获得的磁性就会保持较长的时间(永磁体).
N
软铁棒
软铁棒
甲
乙
　 能被磁化的物质叫铁磁性物质，如铁、铬、镍.
②磁化的方法
用磁体的南极或北极，沿磁性物体向一个方向摩擦几次；
铁棒或其他磁性物质
磁体一般都是通过磁化制造出来的.
接触或靠近磁体；
在物体上绕上导线，通入直流电一段时间.
+
-
未被磁化前
被磁化后
从微观角度理解磁化过程：
③ 退磁的方法：
敲击退磁法
加热退磁法
交变电流退磁法
目的都是使磁体内部的磁性物质无序排列，失去磁性.
④应用：
钢针磁化后，可以用来制作指南针.
如果将一块磁体分成若干块小磁体，那么每一块小磁体上是否仍然有N、S两个磁极？
不论分成多少块，每一块小磁体均有两个磁极.
N
S
N
S
N
S
N
S
N
S
N
S
N
S
思考
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例 关于磁现象，下列说法正确的是(　　)
A. 磁体具有吸引轻小物体的性质
B. 利用摩擦的方法可使塑料带有磁性
C. 将铁棒的一端接近磁体的北极，互相吸引，则铁棒一定有磁性
D. 将铁棒的一端接近磁体的北极，互相排斥，则铁棒一定有磁性
×
√
铁棒有无磁性都会被磁体吸引
铁棒有磁性：被磁体吸引或排斥
铁棒无磁性：被磁体吸引
磁体能够吸引铁、钴、镍等物质；带电体具有吸引轻小物体的性质
铁和钢等磁性材料
×
×
D
用一个磁极小车靠近另一个磁极小车，为什么它们始终没有接触呢？
？
磁极小车受到了力的作用.
二、磁体的周围有什么
用细绳将一块条形磁体悬挂起来，再用另一块条形磁体靠近它.你观察到什么现象？
实 验 1
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两个磁体没有接触，为什么有相互作用呢？
思考
现象：两个磁体相互排斥.
将铁屑均匀撒在玻璃板上，再将玻璃板放置在条形磁体上方，然后轻轻敲打玻璃板，观察铁屑的分布.
实 验 2
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用两条条形磁体，看看当两磁体的磁极相对时，如N极与S极相对，磁体周围的铁屑会呈现怎样的分布.
实 验 3
从以上三个实验可知，磁体周围一定存在着什么.
铁屑在不同磁体周围有不同的分布图像，这是因为不同磁体周围的磁场不同.这些铁屑的分布图像显示了磁体周围的磁场分布情况.
条形磁体异名磁极
蹄形磁体
如何描述磁体周围的磁场分布情况？
思考
磁体的周围存在着一种看不见、摸不着的物质，人们将其称为磁场.磁体之间的相互作用正是通过磁场发生的.
条形磁体
三、磁感线——一种描述磁场的方法
1. 为了形象直观地描述磁场，物理学中人为地引入了磁感应线(简称磁感线)，即用带箭头的曲线来描述磁场的某些特性和性质.
磁感线的方向是怎样的？
思考
同一位置，指向一定.
磁场是有方向的.
不同位置，指向一般不同.
观看实验，观察实验现象，思考这体现了磁场的什么特点？
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2. 方向：物理学中把小磁针静止时北极所指的方向规定为该点的磁场方向.
在条形磁体周围放置一些小磁针，观察小磁针N极的指向.
3. 在磁体的外部，磁感线总是从磁体的N极发出，最后回到S极.
4. 磁感线上的箭头方向是由N极指向S极.磁感线上任何一点的切线方向，也是放在该点小磁针的N极指向，就是该点的磁场方向.
磁感线：用来表示磁场分布情况的带箭头的曲线.
建模
——为了方便描述，磁感线并不真实存在！
条形磁铁的磁感线
蹄形磁铁的磁感线
磁感线分布越密的地方，其磁场越强；磁感线分布越稀的地方，其磁场越弱.磁感线的疏密反映了磁场的强弱.
例 关于磁感线的说法正确的是( )
A. 蹄形磁铁的N、S极附近磁性最弱
B. 磁体周围，画有磁感线的地方有磁场，没有画磁感线的地方则没有磁场
C. 磁感线上某一点的磁场方向是放在该点处的小磁针南极所指的方向
D. 磁感线是人们为了形象地描述磁场的分布而假想出来的，实际并不存在
D
√
最强
磁体周围均有磁场
×
×
×
北极
　　公元1世纪初，东汉学者王充在《论衡》中记载“司南之杓，投之于地，其柢指南.”
指南针为什么可以指南北？
四、地磁场
磁针受力转动是磁场作用的结果，那么指南针在世界各地都能指南北又是谁的磁场在施加作用呢？
1. 地球周围存在的磁场叫做地磁场.
2. 研究表明地磁场的形状与条形磁体的磁场很相似.
思考
地磁N极在地理的南极附近；地磁S极在地理的北极附近.
地理两极与地磁两极相反，且并不完全重合.
3. 地磁场特点
磁偏角示意图
北极
磁北极
南极
磁南极
地轴
磁轴
4. 地磁场的应用
鸽子利用地磁场导航
行军、航海利用指南针定向
海龟的洄游
5. 地磁场——地球生命的“保护伞”
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假如没有地磁场，来自宇宙空间的高速带电粒子流将直射地球，威胁生命.另外，在高能粒子的轰击下，地球周围的大气成分也可能发生改变，使得生命无法生存.所以，地磁场这顶“保护伞”对我们来说至关重要.
指南针是我国古代发明之一.我国古代就利用司南来辨别方向，司南是现代所用的指南针的始祖.指南针这一伟大发明，在航海、探险、军事方面都具有重要的实用价值.
司南
信息窗
磁是什么
认识
磁现象
课堂小结
磁性：磁体能够吸引__________等物质的性质.
磁极：磁铁上磁性____的部分.南极用__表示，北极用__表示.
磁极间的相互作用：同名磁极相互____，异名磁极相互____.
磁化：把原来不显磁性的物质通过靠近或接触磁体等方式使其
显出____的过程.
磁场定义：磁体的周围存在着一种看不见、摸不着的物质.
磁场性质：磁体之间的相互作用正是通过_____发生的.
磁场方向：放入磁场中的小磁针静止时___极所指的方向.
方向：磁感线上任意一点的____方向是该点的磁场方向.
地磁场：地磁北极在地理___极附近，地磁南极在地理___极附近.
铁、钴、镍
最强
排斥
吸引
N
S
磁性
磁场
N
切线
南
北
磁体的
周围
有什么
磁感线——
一种描述
磁场的方法
特点：(1)用磁感线的疏密来反映磁场的____；(2)磁感线是闭合的、不交叉的曲线；(3)在磁体外部，磁感线总是从磁体的N极发出，回到S极，磁感线上的箭头方向是由N极指向S极.
强弱
随堂练习
1. 如图所示为条形磁体周围的磁场，E、F、P、Q四点中，磁场最强的是
(　　)
A. P点 B. Q点 C. F点 D. E点
越靠近磁极，磁感线越密集，磁场越强
D
2. 小明在实验室发现三个形状完全相同的磁铁或铁棒，已知cd是磁铁，小明将它们依次悬挂后如图所示，则_____一定具有磁性；_____可能具有磁性，也可能没有磁性.
cd
ab
ef
ef
ab
同名磁极相互排斥、异名磁极相互吸引
磁体可以吸引铁、钴、镍
3. 中国宋代科学家沈括在《梦溪笔谈》中最早记载了地磁偏角：“以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也.”进一步研究表明，地球周围地磁场的磁感线分布示意如图所示.关于地磁场下列说法正确的是(　　)
A. 地磁场的N极在地理的南极附近
B. 地磁场不是真实存在的
C. 地理南、北极与地磁场的南、北极完全重合
D. 北京地区的地磁场方向由地理北极指向地理南极
地磁场是真实存在的
×
不完全重合
×
√
地磁北极在地理南极附近；
地磁北极指向地磁南极；
所以地理南极指向地理北极
×
A
4. 请标出下列磁体的磁极以及A、B两点的磁感线方向.
N
S
N
N
由小磁针N极的指向可知该点磁场的方向，确定磁感线方向
因外部磁感线总是由N极指向S极，故说明右侧一定为N极；两磁体的磁感线都指向远方，故说明两磁体应为同名磁极
A
B

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