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/ 让教学更有效 高效备课 | 物理学科
【学习目标】
学习目标 1.物理观念：理解磁偏角的概念，明确地磁场南北极与地理南北极的差异。 2.科学思维：通过对比沈括与哥伦布的磁偏角发现，培养基于时间线的历史推理和科学比较能力。 3.科学探究：能设计并实施磁偏角测量实验，结合地理方法（北极星、影子）测定地理北极，完成跨学科实践操作。 4.科学态度与责任：认同沈括的科学贡献，理解古代多元方位确定技术的智慧，增强文化自信与跨学科探究意识。
学习重点 1.磁偏角的概念及测量方法。 2.沈括对磁偏角发现的历史意义。 3.土圭之法的原理及古代方位确定的智慧。
学习难点 1.磁偏角抽象概念的理解。 2.地理北极测定方法与物理磁偏角测量的整合操作。 3.土圭之法中太阳运动规律与影子方位关联的分析。
【课前预习】
一、磁偏角探究
1.沈括在《梦溪笔谈》中记载磁针 “能指南，然常微偏东，不全南也”，说明地磁的南北极与地理的南北极______，存在______。
2.磁偏角是指地球表面任一点的______同______的夹角，沈括发现磁偏角比哥伦布早______多年。
3.利用小磁针静止时 N 极所指的方向（地磁南极）与______的夹角，可粗略测量当地磁偏角。
二、土圭之法探究
4.中国古代确定方位的基本方法是______，其原理是通过观察______投射的杆影来确定方位。
5.在水平地面上竖直立一直杆，以杆为圆心画出一个圆，记录日出和日落时杆影顶部落在圆周上的两点，连接两点形成的直线为______方向，与之相垂直的直线为______方向。
【课中研学】
1. 地磁的 N 极在地理的哪个极附近？为什么指南针 N 极会指向地理北极？ 地磁两极与地理两极完全重合吗？这会导致什么现象？
最早记录磁偏角的科学家是谁？他在哪部著作中记载了“磁针微偏东”的现象？
3.沈括发现磁偏角的时间比哥伦布早多少年？这说明什么？③ 中国东部磁偏角约西偏 5°，航海时忽略这个角度会有什么影响？
4.简易测量磁偏角需要哪三个关键步骤？每个步骤的目的是什么？
土圭之法确定 “东西方向” 的核心依据是什么？（提示：太阳光的直线传播）
6.对比土圭之法和指南针，哪种方法在阴天更适用？为什么？
【课堂总结】
【分层作业】
（巩固性作业）
一、填空题
1.沈括在《____》中记载磁针 “能指南，然常微偏东”，这一现象说明地磁南北极与地理南北极不完全重合，存在____。
2.磁偏角是指地球表面任一点的______与地理子午圈的夹角，沈括发现磁偏角的时间比哥伦布早______多年。
3.中国古代确定方位的基本方法是______，其核心原理是通过观察______投射的杆影来判断方向。
4.用土圭之法确定方位时，在水平地面竖直立直杆，记录日出、日落时杆影顶部的圆周落点，两点连线为______方向，与该方向垂直的是______方向。
5.测量磁偏角时，需先确定______方位，再测量小磁针 N 极（指地磁南极）与该方位的夹角，即为当地磁偏角。
6. 下列关于磁偏角的描述，正确的是（ ）
A. 磁偏角是地磁北极与地理北极的距离
B. 磁偏角是地磁子午圈与地理子午圈的夹角
C. 地球上所有地区的磁偏角大小相同
D. 磁偏角是近代科学家首先发现的
7.土圭之法确定 “东西方向” 的依据是（ ）
A. 北极星的位置
B. 太阳东升西落的运动规律
C. 小磁针的指向
D. 地磁场的分布特点
8.沈括对磁学的主要贡献是（ ）
A. 发明司南
B. 首次记载磁偏角
C. 发明指南鱼
D. 提出地磁场理论
9.下列人物中，最早发现磁偏角的是（ ）
A. 哥伦布 B. 沈括 C. 牛顿 D. 托勒密
10.用土圭之法测量时，杆影顶部在圆周上的日出、日落落点连线，对应的方向是（ ）
A. 南北 B. 东西 C. 东北 - 西南 D. 西北 - 东南
（拓展性作业）
11.古代航海中，船员若忽略磁偏角使用指南针，可能会导致的后果是（ ）
A. 指南针无法指向南北
B. 航行方向与目标方向出现偏差
C. 指南针磁性消失
D. 无法在阴雨天使用指南针
12.对比土圭之法与指南针，下列说法正确的是（ ）
A. 两者都依赖地磁场工作
B. 土圭之法在阴天也能准确使用
C. 指南针不受天气影响（阴雨天可使用）
D. 土圭之法的精度比指南针更高
13.磁偏角的存在，本质上是因为（ ）
A. 指南针制作工艺不精准
B. 地磁场的两极与地理两极不重合
C. 太阳磁场的干扰
D. 测量工具的误差
14.用土圭之法在北半球某地点测量方位时，正午时分杆影的指向是（ ）
A. 正东方 B. 正西方 C. 正南方 D. 正北方
15.古代船员使用指南针导航时，若要修正磁偏角的影响，需先（ ）
A. 确定当地磁偏角的大小和方向
B. 更换更精准的指南针
C. 观察北极星的位置
D. 记录太阳的运动轨迹
（探究性作业）
选做题：
三、综合题
16. 如图甲所示是一个磁悬浮地球仪，球体内有一个条形磁体，其磁场方向与地磁场方向相同，下方环形底座内有一个电磁铁，通过磁极间的相互作用使地球仪悬浮在空中，图乙是其内部结构示意图。
（1）图甲所示的地球仪，上方是地理位置的北极，则球体内条形磁体的下方是它的 极；
（2）图甲中地球仪悬浮在空中这是根据同名磁极相互 的原理实现的；
（3）如图甲所示为一个磁悬浮地球仪，图乙是其内部结构示意图。开关闭合后，请在图乙中的括号内标出电磁铁的N极或S极以及电源的“+”或“-”极。
参考答案
【课前预习】
1.不完全重合；磁偏角
2.磁子午圈；地理子午圈；400
3.地理北极方位
4.土圭之法；太阳光
5.东西；南北
【作业布置】
1. 梦溪笔谈；磁偏角
2.磁子午圈；400
3.土圭之法；太阳光
4.东西；南北
5.地理北极
6.B
7.B
8.B
9.B
10.B
11. B（解析：磁偏角会导致指南针指向的 “地磁南极” 与实际 “地理北极” 有夹角，若忽略此夹角，航行方向会偏离目标方向，A、C、D 均不符合教材知识，指南针仍能指向南北、保持磁性，阴雨天可正常使用）
12.C（解析：土圭之法依赖太阳光，阴天无阳光时无法使用，B 错误；指南针依赖地磁场，土圭之法不依赖地磁场，A 错误；教材未提及土圭之法精度更高，且指南针更便携、受天气限制小，D 错误）
13.B（解析：磁偏角的本质是地磁场两极与地理两极不重合，与制作工艺、太阳磁场、测量误差无关，A、C、D 均不符合教材概念）
14.D（解析：北半球正午太阳位于正南方向，杆影会朝向正北方，这是土圭之法的天文原理，符合教材中 “太阳运动与杆影方位” 的关系）
15.A（解析：修正磁偏角需先明确当地磁偏角的大小和方向，才能调整指南针指向与地理方位的偏差，B、C、D 均不是修正磁偏角的核心前提，不符合教材逻辑）
16. (1)N
（2）排斥
(3)
【详解】（1）由题可知，球体内有一个条形磁体，其磁场方向与地磁场磁场方向相同。图甲所示的地球仪上方是地理位置的北极，根据地磁南（S）极在地理北极附近可知，条形磁体的上端是S极，下端是N极。
（2）地球仪悬浮在空中这是根据同名磁极相互排斥的原理。
（3）因为地球仪悬浮，所以条形磁体和电磁铁相互靠近的部分是同名磁极，则电磁铁的上端是N极，下端是S极。根据安培定则，可以判断电流从下端进入电磁铁，从上端流出，所以电源的下端是正极，上端是负极，如下图所示：
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