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第二十章 电和磁
第1节 磁现象 磁场
素养目标
1.理解磁性、磁体、磁极概念；理解磁极间的作用规律；明确磁场概念，初步形成“场”的物质观；了解地磁场及其北、南极。
2.磁感线模型构建，科学推理与论证，质疑与创新意识，培养批判性思维。
3.会实验设计与操作，探究磁极间相互作用，磁场的性质，体会多种实验方法的应用，合作与交流，提升团队协作能力。
4.了解沈括发现磁偏角及司南作为古代四大发明的历史地位，增强民族文化自信，体会物理与生活的联系，安全与规范意识，培养严谨的科学态度。
在地球南北极附近的高纬度地区，人们常常可以看到一种奇异的自然现象：巨大的天幕似乎被染上了各种颜色；这些颜色还会不断变化，从紫色到黄绿色，直至橘红色，耀人眼目。
这是天上的画家在挥笔作画，还是盛装的少女手持彩练在空中载歌载舞？古人
对这种现象进行了种种猜测，直到近
代，才有了科学的解释。科学家把这种现象叫作极光。极光的发生与地球的磁场有密切关系。
创设情景，引入新课
1. 地球南北极的“极光”
在地球南北极的高纬度地区，人们常常可以看到一种奇异的自然现象。巨大的天幕似乎被染上了各种颜色，这些颜色还会不断变化，耀人眼目。科学家把这种现象叫做极光，极光的发生与地球的磁场有着密切的关系。
2.
公元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。是什么神秘的力量驱动着罗盘，让它指示方向
罗盘即平常我们说的指南针，它是我国古代的四大发明之一。公元1世纪初，东汉学者王充（27—约97）在《论衡》中有关于我国早期的指南针——司南的记载：“司南之杓，投之于地，其柢指南。”图是一种司南
的模型，它是把天然磁石琢磨成勺子的形状，放在一个水平光滑的“地盘”上制成的。
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。
实验二：把细铁屑或大头针均匀地撒在一张白纸上，将条形磁体平放在铁屑中，然后用手轻轻将磁体提起，并轻轻抖动，观察磁铁两端及中间部分吸引铁屑的多少。
实验现象：发现两端附近吸引的铁屑最多，而中间部位几乎不吸引。
实验三：用线吊起一个小条形磁体，使它在水平面内自由转动，发现小磁体静止的时候，大致停在南北方向上。即自由转动的磁体，静止后恒指南北。
（2）探究归纳
①磁性与磁体：物体能够吸引 、
、 等物质的性质叫做磁性，具有磁性的物体叫做磁体。
②磁极：磁体的 磁性最强，
部分磁性最弱，几乎没有磁性。我们把磁体上 最强的部位叫做磁极。
铁
钴
镍
两端
中间
磁性
能够自由转动的磁体，静止时指南的那个磁极叫做 极或
极，指北的那个磁极叫做
极或 极。
（3）磁体的分类
按磁体的形状：
按磁体的来源：
按磁性保持的时间：
南
S
北
N
2. 磁极间的相互作用
（1）做一做
①将一根条形磁铁甲用细线悬挂起来，用另一根条形磁铁乙的N极分别去靠近甲的N极（图1）和S极（图2），再用乙的S极去靠近甲的S极（图3），观察现象，归纳结论。
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 ，异名磁极相互 。
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
排斥
吸引
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。
结论：一些物体在 或 的作用下会获得磁性，这种现象叫做磁化。
（2）磁化的方法
磁体
电流
①将磁铁的一极靠近或接触磁性材料（图甲）；
甲
乙
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。
（3）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。
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。
（4）磁化的应用
（5）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。
磁 场
磁铁不接触铁钉就可以吸引铁钉，为什么？
我们用嘴吹纸条，纸条会飘动，嘴巴也没有接触纸条，但我们可以凭借它对纸条的作用断定，这是通过空气发生作用的——尽管空气看不见，但它确实是存在的物质。
磁铁不接触铁钉就可以吸引铁钉，磁铁的周围有什么？我们来进行探究。
想一想：
1. 磁场及其方向
（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。
探究归纳：
磁场：磁体周围 着的这种看不见、摸不着的物质叫做磁场。磁体两极磁场最 ，中间磁场最 ，离磁体越远，磁场越 。
（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 的作用。磁体间的相互作用就是通过 发生的。
（3）实验探究：磁场的方向
①先在桌面上放一圈小磁针，观察小磁针的指向，再把一根条形磁体放到小磁针的中间，再观察小磁针的指向。
存在
强
弱
弱
力
磁场
②实验现象
放入条形磁体前，每个小磁针都指示南北方向，放入条形磁体后小磁针的指向发生了改变，不同位置的小磁针的指向不同。
小磁针N极在磁场中不同位置的指向不同，说明小磁针在磁场中的不同位置时，N极的受力方向是不同的。
③现象分析
探究归纳：磁场具有 性。物理学中把小磁针静止时北极所指的方向规定为该点磁场的 。
2. 磁感线
（1）实验探究磁体周围的磁场
①用小磁针探究磁体周围的磁场
方向
方向
在磁场中的不同点，放入许多小磁针，发现小磁针N极所指的方向不同，说明磁体周围各点的磁场方向不同。
②用铁屑探究磁体周围的磁场
将玻璃板平放在磁体上，并在玻璃板上均匀地撒上一层铁屑，轻轻敲击玻璃板，可以看到小铁屑排列成一条条有规律的曲线。
（2）磁感线的概念
将一些小磁针放在铁屑排列的一条曲线上，可观察到小磁针的N极指向沿着曲线方向。把小磁针在磁场
中的排列情况，用一些带箭头的曲线画出来，可以方便、形象地描述磁场，这样的曲线叫做磁感线，如图所示。
（3）磁感线的方向
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 极出发，回到 极。磁感线上某点的切线方向与放在该点的小磁针静止时 极的指向一致，如图所示。
N
S
北
（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
④同名磁极的磁感线
N
N
⑤异名磁极的磁感线
3. 磁感线的性质
（1）磁感线是用来描述磁场的一些 曲线，实际上并 .磁感线上任意一点的切线方向为该点的 方向。磁场越强的地
假想
不存在
磁场
方，磁感线分布越 ；磁场越弱的地方，磁感线分布越 。
（2）磁感线为一些封闭的、立体的 ，在磁体的外部，磁感线的方向是从 极指向 极，而在内部，是从 极指向 极。
（3）在同一磁场中，任何两根磁感线都 相交。这是因为在同一磁场中任何一点的磁场方向只有
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。
视频欣赏：《实验探究—磁体的磁场》
密
疏
曲线
N
N
S
S
不会
一个
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。
为什么指南针在世界各地都能够指示南北呢？
1. 地磁场
（1）地球周围空间存在的磁场叫做地磁场。地球是一个磁体，地磁场的形状与 磁体的磁场很相似。
条形
（2）地磁场的特点
地磁两极与地理两极相 。地磁北极在地理 极附近，地磁南极在地理 极附近。
2. 磁偏角
地球这个巨大的磁体有两个磁极，分别称为地磁的南极（S）和地磁的北极（N），地磁的两极和地理的两极并不重合。地磁的南极在地理的北极附近，地磁的北极在地理的南极附近，它们之间有一个偏差角度，我们称为磁偏角。
反
南
北
沈括：第一个发现磁偏角的学者
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”。这个发现比西方早了400多年。
3. 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）鸽子、海龟是利用地磁场来导航的。
（3）鳗鲡以地磁场作为信息源提供信息。
4. 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。
地磁暴
早期研究地磁场产生
地磁磁极向南移动
地磁倒转
课堂总结（1）
课堂总结（2）
磁现象与电现象的对比
磁现象
电现象
磁体能吸引铁、钴、镍等物质
磁极有两种：北(N)极和南(S)极
同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引
磁极不接触也能相互作用
用磁体摩擦可使磁性材料磁化
带电体能吸引轻小物体
电荷有两种：正电荷和负电荷
同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引
电荷不接触也能相互作用
摩擦可使物体带电
课堂总结（3）
磁
现
象
磁
场
磁现象
磁感线
地磁场
磁场
①物体吸引铁、钴、镍等物质的性质叫做磁性。
②磁体上吸引能力最强的两个部位部分叫磁极。
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：一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，称为磁场。
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描述磁场：磁感线可以表示磁体周围的磁场分布情况；
在磁场外部，它从磁体的N极出发，回到S极。
② 磁感线上任一点的磁感线方向，就是该点磁场的方向；
③ 磁感线的疏密表示磁场的强弱。
地磁两极与地理两极相反且并不重合，叫做磁偏角。
1.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。
课堂练习
2.如图所示，AB为一钢棒，用条形磁体的N极沿图中的箭头所示方向摩擦钢棒若干次，钢棒就有了磁性，这种现象称为________，并且钢棒的A端是______极，B端是______极．
磁化
S
N
3.关于磁场和磁感线，以下说法不正确的是（　　）
A．磁感线分布在磁体周围的立体空间里
B．磁体之间的相互作用是通过磁场发生的
C．磁体外部的磁感线都是从磁体的N极出发，回到S极的
D．磁场中，小磁针静止时北极所指的方向为该点磁场的方向
A
下 课
Thanks!
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