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3. 利用磁铁辨别方向
教科版版三年级下册
教学环节
01 核心素养
02 探究新知
03 课堂练习
04 课堂总结
05 板书设计
教学目标
核心素养 科学观念 知道磁铁具有两极，其中指向南方的一端叫作南极，指向北方的一端叫作北极。
科学思维 能采用一定方法让磁铁水平自由旋转，利用磁铁指示南北的性质来辨别方向。
探究实践 能采用一定方法让磁铁水平自由旋转，利用磁铁指示南北的性质来辨别方向。
态度责任 愿意参与磁铁指示方向的观察活动，乐于探究与分享。
重点：能利用一定方法，让磁铁水平自由旋转，并用它来正确辨别方向。
难点：认识到磁铁在受外部干扰时，会影响正确指向。
新知讲解
磁石的发现，为快速辨别方向带来了新方法。怎样用磁石辨别方向？
在两千五百多年前，我国古代劳动人民发现了一种能吸引铁的特殊石头，即磁石。
利用磁石辨别方向时，可将磁石悬挂起来，让它自由转动，待其静止后，磁石的一端会指向南方，另一端则指向北方。
新知讲解
探索一 用条形磁铁指示方向。
把条形磁铁用白纸包起来，尝试利用它指示方向。
新知讲解
1.思考与讨论。
(1)磁铁能指示方向吗？我们怎样知道呢？
磁铁具有指示方向的特性。这是因为地球本身是一个大磁体，存在地磁场。磁铁会受到地磁场的作用，从而指向南北方向。我们可以通过实验来验证，比如将磁铁悬挂起来，观察它静止时的指向。
新知讲解
(2)为什么要让磁铁水平自由旋转，才能辨别方向
只有让磁铁水平自由旋转，它才能在不受其他外力干扰的情况下，准确地受到地磁场的作用，从而稳定地指向南北方向。如果磁铁不能自由旋转，就可能会因为受到摩擦力等其他因素的影响，无法准确指示方向。
新知讲解
(3)有什么办法能让磁铁水平自由转动呢
①用细线悬挂磁铁，使磁铁能够在水平方向上自由转动;
②把磁铁放在一个可以漂浮的物体上，如泡沫塑料，然后将其放入水中，利用水的浮力和较小的阻力让磁铁自由转动。
新知讲解
2.条形磁铁指示方向实验。
实验材料:条形磁铁、白纸、细线、水盆、水、轻小的碗(如塑料碗)、铁架台、剪刀、胶带。
新知讲解
实验步骤:
(1)包裹磁铁:用白纸将条形磁铁仔细包裹起来，确保磁铁不会直接接触到其他物体，同时也能保证磁铁的磁极不被遮挡。
新知讲解
(2)实验方法:
①悬挂法:
将细线的一端系在包裹好的磁铁中心位置，确保磁铁能够水平悬挂。将细线的另一端固定在铁架台上，使磁铁能够自由转动。轻轻推动磁铁，让它自由旋转，观察磁铁静止时两端的指向。
新知讲解
用条形磁铁指示方向
新知讲解
②水浮法:
把包裹好的磁铁放在轻小的碗中。将碗轻轻放入盛有水的水盆中，确保碗能够稳定地漂浮在水面上。观察磁铁在碗中静止时两端的指向。
(3)重复几次，看结果是否一样。
(4)与其他小组的结果进行比较。
新知讲解
实验现象：无论是悬挂法还是水浮法，磁铁静止后，总是一端指向北方,另一端指向南方。
新知讲解
实验结论：条形磁铁具有指示方向的特性，在不受其他外力干扰的情况下，能够稳定地指向南北方向。
新知讲解
3.磁铁的磁极。
人们发现，自由旋转的磁铁停止转动后，总是指向南北，于是就把磁铁指向南方的一端叫作南极(S)，指向北方的一端叫作北极(N)。
新知讲解
探索二 用磁铁辨别方向。
利用标好南北极的磁铁，到走廊、操场等教室外的场所辨别方向。
新知讲解
实验材料：标好南北极的磁铁、记录纸、笔等。
新知讲解
实验步骤：(1)选择场地:在走廊或操场等开阔的地方选择一个合适的地点进行实验。
(2)将制作好的磁铁(悬挂式或水浮式)放置平稳，确保磁铁能够水平自由转动。
(3)观察记录：等待磁铁静止后，观察磁铁的南北极所指的方向，并在记录纸上做好记录。
(4)多次实验：在不同的时间和地点重复进行实验，观察结果是否一致。
(5)小组比较：与其他小组的实验结果进行比较，交流实验过程中的发现和问题。
新知讲解
实验现象：在同一地点，磁铁的南北极指向基本保持不变；在不同地点，磁铁的指向也大致相同。
新知讲解
实验结论：利用标好南北极的磁铁可以在教室外的场所准确辨别方向，且结果具有一定的稳定性。
新知讲解
研讨一 要怎样放置磁铁，它才可以准确指示方向
要让磁铁准确指示方向，需要将磁铁水平放置，使其能够自由转动，并且要远离其他磁性物体和铁制品，避免受到外力干扰。
新知讲解
研讨二 用磁铁辨别方向时，若不小心靠近铁栏杆或其他磁铁，会有什么现象？这对磁铁准确指示方向有影响吗
1.现象：当靠近铁栏杆或其他磁铁时，磁铁可能会被吸引或排斥，导致原本指示南北方向的磁铁发生偏转。
新知讲解
2.影响：这种情况会使磁铁无法准确指示方向，因为铁栏杆和其他磁铁的磁场会干扰地球磁场对该磁铁的作用，从而改变磁铁的指向。
新知讲解
除了用细线悬挂磁铁和让磁铁漂浮在水面上外，还有什么方法可以让磁铁水平自由旋转
1.针尖支撑法：把条形磁铁的中心位置放置在竖直固定的针尖上，由于针尖与磁铁的接触点极小，摩擦力也极小，磁铁就能在水平方向自由转动。比如在一些科学实验教具中，会采用这种方式来展示磁铁的指向性。
新知讲解
2.滚珠承载法：准备一个水平且光滑的平面，在上面放置若干个小滚珠(如小钢珠)，然后将磁铁放在小滚珠之上。
小滚珠滚动时产生的摩擦力很小，能让磁铁在水平方向较为自由地旋转，就像一些精密仪器中利用滚珠来减小部件间的摩擦，使部件能灵活运动一样。
新知讲解
3.轴承固定法：使用小型的平面轴承，将磁铁固定在轴承的内圈或外圈上，轴承可以提供较为灵活的转动空间，让磁铁能够在水平方向自由旋转。在一些机械装置中，轴承常被用于保证部件能灵活转动，这里同理可应用于磁铁。
新知讲解
拓展 用支撑法辨别方向
课堂练习
1.[填空]磁铁具有_______，能吸引铁、镍等物质。
2.[填空]磁铁上磁性最强的部分叫_______，分为_______和_______。
3. [填空]让磁铁水平自由转动的方法有__________和__________等。
1.[判断]磁铁能吸引所有金属制品。( )
2.[判断]磁铁的磁极只有一个。( ）
3.[判断]地球磁场对磁铁的指向没有影响。( ）
4.[判断]周围有铁栏杆时，磁铁可能无法准确指示方向。( ）
磁性
磁极
南极
北极
悬挂法
×
×
√
水浮法
×
课堂练习
5.[选择]下列物品中，不能被磁铁吸引的是( )。
A.铁钉 B.铜钥匙 C.回形针
6.[选择]磁铁静止后，两端指向( )。
A.东西方向 B.南北方向 C.任意方向
7.[选择]下列方法中，( )不能让磁铁水平自由转动。
A.用细线悬挂磁铁 B.把磁铁固定在桌面上 C.让磁铁漂浮在水面上
8.[选择]关于磁铁的磁极，下列说法正确的是( ）。
A.相同磁极相互吸引 B.不同磁极相互排斥 C.不同磁极相互吸引
B
B
B
C
课堂总结
本课从磁石的发现切入，探究磁铁两极的特性、地球磁场与磁铁指向的关系。通过实验认识磁铁南北两极，结合资料了解地球作为“大磁体”的磁场分布，理解悬挂的磁铁能稳定指示方向的原理。同时，通过实践活动掌握用磁铁辨别方向的方法，培养科学观念(认识磁极相互作用)和科学思维(分析现象与原理的关联)、探究实践能力(设计实验与操作)及态度责任(体会古人智慧与科技价值)。
板书设计
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教科版三年级科学下册 核心素养教案
3.利用磁铁辨别方向
核心素养
科学观念 知道磁铁具有两极，其中指向南方的一端叫作南极，指向北方的一端叫作北极。
科学思维 能采用一定方法让磁铁水平自由旋转，利用磁铁指示南北的性质来辨别方向。
探究实践 能采用一定方法让磁铁水平自由旋转，利用磁铁指示南北的性质来辨别方向。
态度责任 愿意参与磁铁指示方向的观察活动，乐于探究与分享。
重点：能利用一定方法，让磁铁水平自由旋转，并用它来正确辨别方向。
难点：认识到磁铁在受外部干扰时，会影响正确指向。
聚焦
磁石的发现，为快速辨别方向带来了新方法。怎样用磁石辨别方向？
在两千五百多年前，我国古代劳动人民发现了一种能吸引铁的特殊石头，即磁石。利用磁石辨别方向时，可将磁石悬挂起来，让它自由转动，待其静止后，磁石的一端会指向南方，另一端则指向北方。
探索
探索一 用条形磁铁指示方向。
把条形磁铁用白纸包起来，尝试利用它指示方向。
1.思考与讨论。
（1）磁铁能指示方向吗？我们怎样知道呢？
磁铁具有指示方向的特性。这是因为地球本身是一个大磁体，存在地磁场。磁铁会受到地磁场的作用，从而指向南北方向。我们可以通过实验来验证，比如将磁铁悬挂起来，观察它静止时的指向。
（2）为什么要让磁铁水平自由旋转，才能辨别方向？
只有让磁铁水平自由旋转，它才能在不受其他外力干扰的情况下，准确地受到地磁场的作用，从而稳定地指向南北方向。如果磁铁不能自由旋转，就可能会因为受到摩擦力等其他因素的影响，无法准确指示方向。
（3）有什么办法能让磁铁水平自由转动呢？
①用细线悬挂磁铁，使磁铁能够在水平方向上自由转动；
②把磁铁放在一个可以漂浮的物体上，如泡沫塑料，然后将其放入水中，利用水的浮力和较小的阻力让磁铁自由转动。
2.条形磁铁指示方向实验。
实验材料:条形磁铁、白纸、细线、水盆、水、轻小的碗（如塑料碗）、铁架台、剪刀、胶带。
实验步骤:
（1）包裹磁铁:用白纸将条形磁铁仔细包裹起来，确保磁铁不会直接接触到其他物体，同时也能保证磁铁的磁极不被遮挡。
（2）实验方法:
①悬挂法:
将细线的一端系在包裹好的磁铁中心位置，确保磁铁能够水平悬挂。将细线的另一端固定在铁架台上，使磁铁能够自由转动。轻轻推动磁铁，让它自由旋转，观察磁铁静止时两端的指向。
②水浮法:
把包裹好的磁铁放在轻小的碗中。将碗轻轻放入盛有水的水盆中，确保碗能够稳定地漂浮在水面上。观察磁铁在碗中静止时两端的指向。
（3）重复几次，看结果是否一样。
（4）与其他小组的结果进行比较。
实验现象：无论是悬挂法还是水浮法，磁铁静止后，总是一端指向北方，另一端指向南方。
实验结论：条形磁铁具有指示方向的特性，在不受其他外力干扰的情况下，能够稳定地指向南北方向。
3.磁铁的磁极。
人们发现，自由旋转的磁铁停止转动后，总是指向南北，于是就把磁铁指向南方的一端叫作南极（S），指向北方的一端叫作北极（N）。
探索二 用磁铁辨别方向。
利用标好南北极的磁铁，到走廊、操场等教室外的场所辨别方向。
实验材料：标好南北极的磁铁、记录纸、笔等。
实验步骤：（1）选择场地:在走廊或操场等开阔的地方选择一个合适的地点进行实验。
（2）将制作好的磁铁（悬挂式或水浮式）放置平稳，确保磁铁能够水平自由转动。
（3）观察记录：等待磁铁静止后，观察磁铁的南北极所指的方向，并在记录纸上做好记录。
（4）多次实验：在不同的时间和地点重复进行实验，观察结果是否一致。
（5）小组比较：与其他小组的实验结果进行比较，交流实验过程中的发现和问题。
实验现象：在同一地点，磁铁的南北极指向基本保持不变；在不同地点，磁铁的指向也大致相同。
实验结论：利用标好南北极的磁铁可以在教室外的场所准确辨别方向，且结果具有一定的稳定性。
研讨
研讨一 要怎样放置磁铁，它才可以准确指示方向？
要让磁铁准确指示方向，需要将磁铁水平放置，使其能够自由转动，并且要远离其他磁性物体和铁制品，避免受到外力干扰。
研讨二 用磁铁辨别方向时，若不小心靠近铁栏杆或其他磁铁，会有什么现象？这对磁铁准确指示方向有影响吗？
1.现象：当靠近铁栏杆或其他磁铁时，磁铁可能会被吸引或排斥，导致原本指示南北方向的磁铁发生偏转。
2.影响：这种情况会使磁铁无法准确指示方向，因为铁栏杆和其他磁铁的磁场会干扰地球磁场对该磁铁的作用，从而改变磁铁的指向。
拓展
除了用细线悬挂磁铁和让磁铁漂浮在水面上外，还有什么方法可以让磁铁水平自由旋转？
1.针尖支撑法：把条形磁铁的中心位置放置在竖直固定的针尖上，由于针尖与磁铁的接触点极小，摩擦力也极小，磁铁就能在水平方向自由转动。比如在一些科学实验教具中，会采用这种方式来展示磁铁的指向性。
2.滚珠承载法：准备一个水平且光滑的平面，在上面放置若干个小滚珠（如小钢珠），然后将磁铁放在小滚珠之上。小滚珠滚动时产生的摩擦力很小，能让磁铁在水平方向较为自由地旋转，就像一些精密仪器中利用滚珠来减小部件间的摩擦，使部件能灵活运动一样。
3.轴承固定法：使用小型的平面轴承，将磁铁固定在轴承的内圈或外圈上，轴承可以提供较为灵活的转动空间，让磁铁能够在水平方向自由旋转。在一些机械装置中，轴承常被用于保证部件能灵活转动，这里同理可应用于磁铁。
课堂总结
本课从磁石的发现切入，探究磁铁两极的特性、地球磁场与磁铁指向的关系。通过实验认识磁铁南北两极，结合资料了解地球作为“大磁体”的磁场分布，理解悬挂的磁铁能稳定指示方向的原理。同时，通过实践活动掌握用磁铁辨别方向的方法，培养科学观念（认识磁极相互作用)和科学思维（分析现象与原理的关联）、探究实践能力（设计实验与操作）及态度责任（体会古人智慧与科技价值）。
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教科版三年级科学下册 同步练习
3.利用磁铁辨别方向
一、填空题
1.我国古代人民发现的能吸引铁、还能指示方向的特殊石头叫作____________。
2.自由旋转的磁铁停止转动后，总是指向____________和____________两个方向。
3.磁铁指向南方的一端叫作____________极，用字母____________表示。
4.磁铁指向北方的一端叫作____________极，用字母____________表示。
5.用磁铁辨别方向时，必须让磁铁能够____________自由旋转，这样才能准确指示方向。
6.用磁铁辨别方向时，要远离____________制品和其他磁铁，避免干扰指向。
二、选择题
1.下列哪种磁铁不能指示南北方向（ ）。
A.条形磁铁 B.蹄形磁铁 C.没有磁极的铁块
2.用细线悬挂条形磁铁辨别方向时，细线应系在磁铁的（ ）。
A.一端 B.中间位置 C.任意位置
3.磁铁静止后，N极始终指向（ ）。
A.南方 B.北方 C.东方
4.下列哪种方法能让磁铁自由旋转以辨别方向（ ）。
A.把磁铁放在铁桌上 B.用细线悬挂磁铁 C.把磁铁紧紧握在手里
5.用磁铁辨别方向时，靠近铁栏杆会（ ）。
A.让磁铁指示更准确 B.干扰磁铁指向，使其不准确 C.没有任何影响
6.下列物品中，能帮助我们利用磁铁辨别方向的是（ ）。
A.细线 B.铁钉 C.铜钥匙
7.关于磁铁的磁极，说法正确的是（ ）。
A.磁铁只有一个磁极 B.磁铁有两个磁极 C.磁铁的磁极可以随意改变
8.地球本身是一个巨大的（ ），所以磁铁能指示南北方向
A.铁块 B.磁体 C.石头
三、判断题
1.只有条形磁铁能指示南北方向，其他形状的磁铁不行。（ ）
2.用磁铁辨别方向时，只要让磁铁旋转，不用等它静止就能读数。（ ）
3.磁铁靠近其他磁铁时，会被干扰，无法准确指示方向。（ ）
4.把磁铁摔成两截后，每一截都不能再指示南北方向了。（ ）
5.我们可以用泡沫板托着磁铁浮在水面上，让它自由旋转辨别方向。（ ）
四、实验题
请完成“用悬挂法利用磁铁辨别方向”的实验相关问题：
（1）实验材料：条形磁铁、____________、支架。
（2）实验步骤：①用细线系在条形磁铁的中间位置，将磁铁悬挂在支架上；②轻轻转动磁铁，让它能够____________自由旋转；③待磁铁____________后，观察并记录它两端的指向。
（3）实验现象：磁铁静止后，一端指向北方，另一端指向____________。
（4）实验注意事项：实验时要远离____________和其他磁铁，避免干扰。
五、综合题
科学课上，王老师带同学们学习 “磁铁能指示南北” 的知识，还让大家动手用条形磁铁辨别方向。小明特别积极，拿着条形磁铁跑到教室外的铁栏杆旁，直接把磁铁放在栏杆边尝试，可不管怎么放，磁铁都不能准确指向南北，他着急地举手向老师请教。
请你结合本节课学到的磁铁知识，帮小明解决问题：
（1）小明的操作有什么错误？
（2）请你告诉小明正确的操作方法。
参考答案
一、
1.磁石 2.南方、北方 3.南、S 4.北、N 5.水平 6.铁
二、
1.C 2.B 3.B 4.B 5.B 6.A 7.B 8.B
三、
1.× 2.× 3.√ 4.× 5.√
四、
（1）细线 （2）水平、静止 （3）南方 （4）铁制品
五、
（1）错误：把磁铁放在铁栏杆旁边，铁栏杆会干扰磁铁的指向。
（2）正确方法：用细线悬挂条形磁铁，远离铁栏杆、铁钉等铁制品和其他磁铁，待磁铁静止后，观察它的指向即可辨别方向。
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