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3.1　磁体的磁场
　　一、有关磁的基本概念
　　1.磁性、磁体、磁极
　　(1)磁性：物体能够吸引铁、钴、镍等物质的性质叫作磁性。
　　(2)磁体：具有磁性的物体叫作磁体。
　　(3)磁体的分类：①天然磁体、人造磁体；②条形磁体、蹄形磁体、磁针；③硬磁体、软磁体。
　　(4)磁极：磁体上磁性最强的部分叫作磁极。任何一个磁体都有两个磁极，没有一个磁极的磁体，也没有两个以上磁极的磁体。一个磁体截成两半，每一半都有单独的N极和S极；两个条形磁体异名磁极相互接触，变成一个整体，则接触部分变成新磁体的中间，是磁性最弱的部分。如图所示：
　　(5)水平方向能够自由转动的磁体，静
止时指南的一端叫作南极，又叫作S极；指北的一端叫作北极，又叫作N极。
　　(6)磁极间的相互作用规律：同名磁极相排斥，异名磁极相吸引。
　　例1　 地质探矿队发现，我国华东某地面积约几万平方千米地区的地磁场十分异常，该地区地下可能蕴藏着可观的( )
A.铜　　B.铁　　C.铝　　D.银
　　解题思路地球是一个巨大的磁体，地球上某些地区的岩石和矿物具有磁性，地磁场在这些埋藏矿物的区域会发生剧变，利用这种地磁异常可探测矿藏，寻找铁、镍、铬、金以及石油等地下资源，但铜、铝、银是不会的。故答案为B。
　　2.磁化
　　(1)一些物质在磁体或电流的作用下获得磁性，叫作磁化。
　　(2)被磁化的物质如果离开磁体或电流仍长时间具有磁性，叫作硬磁性材料，例如钢；如果很短的时间磁性就消失，叫作软磁性材料，例如铁。
　　解读(1)只有磁性材料才能被磁化，如铁、钴、镍，其他材料是不能被磁化的。
　　(2)磁性材料被磁化时，遵循同名磁极相排斥、异名磁极相吸引的规则。如图所示，铁钉离磁体近的部分被磁化成异名磁极，离磁体远的部分被磁化成同名磁极。
　　(3)生活中与磁相关的现象：
　　磁带和磁卡利用了它们能够被磁化的原理；磁性材料在高温条件下，有去磁的现象；磁带、磁盘、磁卡等物体不适合在磁场环境和高温环境保存。彩色电视显像管被磁化后颜色失真；机械手表被磁化后走时不准。
　　例2　 如图所示，将M棒用细线自由地悬挂起来，使之成为静止状态，当用N棒一端靠近M棒的一端时，若二者相互吸引，那么( )
　　A.N棒原来一定是磁体
　　B.M棒原来一定是磁体
　　C.M、N棒原来都是磁体
　　D.无法判断哪一个原来是磁体
　　解题思路M、N相互吸引，有两种可能：①两者都有磁性，且靠近的是异名磁极；②其中一个有磁性，另一个没有磁性。因此两者相互吸引不能确定哪一个有磁性，还是都有磁性，但至少其中一个有磁性。故答案为D。
　　3.磁性材料
　　磁性材料是古老且用途十分广泛的功能材料，而物质的磁性早在3000年以前就被人们所认识和应用，例如中国古代用天然磁铁作为指南针。现代磁性材料已经广泛应用在诸多领域，例如将永磁材料用作
马达、变压器中的铁芯材料、存储器使用的磁光盘、计算机用磁记录软盘等。可以说，磁性材料与信息化、自动化、机电一体化、国防、国民经济的方方面面紧密相关。而通常认为，磁性材料是指由过渡元素铁、钴、镍及其合金等能够直接或间接产生磁性的物质。
　　4.物体是否具有磁性的判断方法
　　(1)利用磁体的指向性来判断：把被检物体悬挂起来使其在水平方向可以自由转动，静止时总是一端指南一端指北，则是磁体；静止时指向无规律，则不是磁体。
　　(2)利用磁体的吸铁性来判断：把被检物体靠近铁钉，如果吸引则是磁体，如果不吸引则不是磁体。
　　(3)利用磁极间作用规律来判断：把被检物体的一端分别与已知磁体的S极和N极靠近，如果一次吸引一次排斥，则是磁体；如果两次都吸引，则不是磁体。
　　(4)利用磁极磁性最强来判断：若A、B两根外形相同的钢棒，已知其中一根具有磁性，另一根没有磁性，具体的区分方法是，将A的一端从B的左端向右滑动，若发现吸引力的大小不变，则说明A有磁性；若吸引力由大变小再变大，则说明B有磁性。
　　解读 (1)若被判断的物体与已知磁体相互排斥，由同名磁极相互排斥的规律可知，该物体一定具有磁性。
　　(2)若被判断的物体与已知磁体相吸引，根据磁体具有吸铁性和异名磁极相互吸引的性质，判断出该物体可能有磁性，也可能没有磁性。
　　二、有关磁场的基本认识
　　1.磁场
　　(1)定义：磁体周围存在的特殊物质叫作磁场。磁场看不见，摸不着，我们通过它
的基本性质来认识。
　　将一个条形磁体靠近静止的小磁针，发现小磁针开始转动，两极不再指南北，这说明磁体通过磁场对小磁针产生了磁力的作用，由此证明磁场是存在的，尽管磁场看不见，摸不到，但是客观存在的。
　　(2)性质：磁场的基本性质是对放入其中的磁体产生磁力的作用。
　　如图是利用小磁针和铁屑体现的条形磁体周围磁场分布情况。
　　(3)方向：磁场中能够自由转动的小磁针静止时北极的指向规定为该点的磁场方向。
　　磁场中某一点的磁场方向与这一点放置的小磁针自由静止时北极的受力方向相同，与小磁针南极的受力方向相反。
　　例3　 如图所示，当弹簧测力计吊着一磁体，沿水平方向从水平放置的条形磁铁的A端移到B端的过程中，能表示测力计示数与水平位置关系的是( )
　　解题思路 根据条形磁体两极磁性最强而中间磁性最弱和磁极间的作用规律分析。条形磁体两极磁性最强而中间磁性最弱，且同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。当小磁体向右移动时，相互排斥力逐渐减小，而过了大磁体中点后，相互吸引力逐渐增大，故可以得出弹簧测力计的示数从A端到B端是逐渐变大的。故答案为D。
　　 点评(1)磁场是一种特殊的物质，它看不见，摸不着，是真实的客观存在。
　　(2)磁体间的相互作用是通过磁场这种物质来实现的。
　　(3)磁感线是描述磁场分布的，磁感线不能看到，不是真实存在的。
　　2.磁感线及其特点
　　(1)用带箭头的曲线来形象、方便地描述磁场，这叫作磁感线。
　　为了便于研究磁场，我们引入了磁感线的概念，磁感线是假想的分布在磁体周围的曲线，这种研究方法叫作建立理想模型法。
　　(2)磁感线的疏密表示磁性强弱，箭头方向表示磁场方向。
　　(3)在磁体外部，磁感线从N极出发，到S极进入；在磁体内部是从S极到N极；磁感线没有交叉的。
　　解读知道所用的物理学方法：模型法。通过模型来揭示原型的形态、特征和本质的方法称为模型法。模型法借助与原型相似的物质模型或抽象反映原型本质的思想模型，间接地研究客体原型的性质和规律。
　　通俗地说即是通过引入模型(能方便我们解释那些难以直接观察到的事物的内部构造，事物的变化以及事物之间关系的符号、公式、表格、实物等)将物理问题实际化。
　　记住几种磁感线画法：
　
　
　　3.地磁场
　　(1)地球是一个大磁体，地球周围存在的磁场叫作地磁场。
　　(2)地磁场的南北极与地理南北极相反，且不重合。即：地磁南极在地理北极附近，地磁北极在地理南极附近。
　　(3)历史上第一个记载地理和地磁两极不重合的人是我国宋代的沈括，他提出磁偏角的概念。
　　例4　 火星，自古称为荧惑，荧是火光明亮的意思，惑则是疑惑。火星是太阳系第四颗行星，也是地球之外的第一颗行星，是全天第四亮的行星。由于表面地质有大量的氧化铁，也就是铁锈，所以呈现鲜艳的红色，古人才会称之为“火”星。火星有很多特征与地球相似。它距离太阳22794万千米，约为日地距离的1.5倍；火星大气远比地球的稀薄，它的主要成分是二氧化碳，占95％，氮占3％，还有数量极少的氧与水分。火星上的平均温度为－23 ℃，由于火星大气稀薄而干燥，所以它的昼夜温差远远大于地球上的昼夜温差。
　　火星上资源非常丰富，不仅能够为我们提供生活上的必需原料，而且还将为我们提供科技文明真正发展的素材，与荒凉月球相比真有天壤之别。火星拥有被冰冻在土中的海洋，那里有大量的碳、氢、氧和氮，这一切都等待着有足够创造力的人去开发、去利用。这四种元素不仅是食物和水的基本元素，而且是塑料、木材、纸张和衣服的重要组成成分，它们还是火箭燃料的重要成分。而且，火星曾经历过与地球差不多形式的火山运动和水文运动，而这样的运动在地球上产生了大量的矿砂，火星也必然如此。
　　(1)你推测火星上　 　(填“有”或“没有”)磁场，你这样猜测的依据是　 　。
　　(2)火星上的水通常是以　 　形式存在的。你认为使火星日夜温差比地球上大的原因是　 　。
　　解题思路(1)由于火星表面地质有大量的氧化铁，因此可以推测火星上有磁场。(2)火星上的平均温度为－23℃，气温极低，因此火星上的水通常以固态形式存在。由于火星大气稀薄而干燥，所以它的昼夜温差远远大于地球上的昼夜温差。
　　故答案为：(1)有　火星上有大量的铁矿(氧化铁)　(2)固态　火星大气稀薄而干燥3.1　磁体的磁场
　　一、有关磁的基本概念
　　1.磁性、磁体、磁极
　　(1)磁性：物体能够吸引铁、钴、镍等物质的性质叫作磁性。
　　(2)磁体：具有磁性的物体叫作磁体。
　　(3)磁体的分类：①天然磁体、人造磁体；②条形磁体、蹄形磁体、磁针；③硬磁体、软磁体。
　　(4)磁极：磁体上磁性最强的部分叫作磁极。任何一个磁体都有两个磁极，没有一个磁极的磁体，也没有两个以上磁极的磁体。一个磁体截成两半，每一半都有单独的N极和S极；两个条形磁体异名磁极相互接触，变成一个整体，则接触部分变成新磁体的中间，是磁性最弱的部分。如图所示：
　　(5)水平方向能够自由转动的磁体，静
止时指南的一端叫作南极，又叫作S极；指北的一端叫作北极，又叫作N极。
　　(6)磁极间的相互作用规律：同名磁极相排斥，异名磁极相吸引。
　　例1　 地质探矿队发现，我国华东某地面积约几万平方千米地区的地磁场十分异常，该地区地下可能蕴藏着可观的(　B　)
A.铜　　B.铁　　C.铝　　D.银
　　解题思路地球是一个巨大的磁体，地球上某些地区的岩石和矿物具有磁性，地磁场在这些埋藏矿物的区域会发生剧变，利用这种地磁异常可探测矿藏，寻找铁、镍、铬、金以及石油等地下资源，但铜、铝、银是不会的。故答案为B。
　　2.磁化
　　(1)一些物质在磁体或电流的作用下获得磁性，叫作磁化。
　　(2)被磁化的物质如果离开磁体或电流仍长时间具有磁性，叫作硬磁性材料，例如钢；如果很短的时间磁性就消失，叫作软磁性材料，例如铁。
　　解读(1)只有磁性材料才能被磁化，如铁、钴、镍，其他材料是不能被磁化的。
　　(2)磁性材料被磁化时，遵循同名磁极相排斥、异名磁极相吸引的规则。如图所示，铁钉离磁体近的部分被磁化成异名磁极，离磁体远的部分被磁化成同名磁极。
　　(3)生活中与磁相关的现象：
　　磁带和磁卡利用了它们能够被磁化的原理；磁性材料在高温条件下，有去磁的现象；磁带、磁盘、磁卡等物体不适合在磁场环境和高温环境保存。彩色电视显像管被磁化后颜色失真；机械手表被磁化后走时不准。
　　例2　 如图所示，将M棒用细线自由地悬挂起来，使之成为静止状态，当用N棒一端靠近M棒的一端时，若二者相互吸引，那么(　D　)
　　A.N棒原来一定是磁体
　　B.M棒原来一定是磁体
　　C.M、N棒原来都是磁体
　　D.无法判断哪一个原来是磁体
　　解题思路M、N相互吸引，有两种可能：①两者都有磁性，且靠近的是异名磁极；②其中一个有磁性，另一个没有磁性。因此两者相互吸引不能确定哪一个有磁性，还是都有磁性，但至少其中一个有磁性。故答案为D。
　　3.磁性材料
　　磁性材料是古老且用途十分广泛的功能材料，而物质的磁性早在3000年以前就被人们所认识和应用，例如中国古代用天然磁铁作为指南针。现代磁性材料已经广泛应用在诸多领域，例如将永磁材料用作
马达、变压器中的铁芯材料、存储器使用的磁光盘、计算机用磁记录软盘等。可以说，磁性材料与信息化、自动化、机电一体化、国防、国民经济的方方面面紧密相关。而通常认为，磁性材料是指由过渡元素铁、钴、镍及其合金等能够直接或间接产生磁性的物质。
　　4.物体是否具有磁性的判断方法
　　(1)利用磁体的指向性来判断：把被检物体悬挂起来使其在水平方向可以自由转动，静止时总是一端指南一端指北，则是磁体；静止时指向无规律，则不是磁体。
　　(2)利用磁体的吸铁性来判断：把被检物体靠近铁钉，如果吸引则是磁体，如果不吸引则不是磁体。
　　(3)利用磁极间作用规律来判断：把被检物体的一端分别与已知磁体的S极和N极靠近，如果一次吸引一次排斥，则是磁体；如果两次都吸引，则不是磁体。
　　(4)利用磁极磁性最强来判断：若A、B两根外形相同的钢棒，已知其中一根具有磁性，另一根没有磁性，具体的区分方法是，将A的一端从B的左端向右滑动，若发现吸引力的大小不变，则说明A有磁性；若吸引力由大变小再变大，则说明B有磁性。
　　解读 (1)若被判断的物体与已知磁体相互排斥，由同名磁极相互排斥的规律可知，该物体一定具有磁性。
　　(2)若被判断的物体与已知磁体相吸引，根据磁体具有吸铁性和异名磁极相互吸引的性质，判断出该物体可能有磁性，也可能没有磁性。
　　二、有关磁场的基本认识
　　1.磁场
　　(1)定义：磁体周围存在的特殊物质叫作磁场。磁场看不见，摸不着，我们通过它
的基本性质来认识。
　　将一个条形磁体靠近静止的小磁针，发现小磁针开始转动，两极不再指南北，这说明磁体通过磁场对小磁针产生了磁力的作用，由此证明磁场是存在的，尽管磁场看不见，摸不到，但是客观存在的。
　　(2)性质：磁场的基本性质是对放入其中的磁体产生磁力的作用。
　　如图是利用小磁针和铁屑体现的条形磁体周围磁场分布情况。
　　(3)方向：磁场中能够自由转动的小磁针静止时北极的指向规定为该点的磁场方向。
　　磁场中某一点的磁场方向与这一点放置的小磁针自由静止时北极的受力方向相同，与小磁针南极的受力方向相反。
　　例3　 如图所示，当弹簧测力计吊着一磁体，沿水平方向从水平放置的条形磁铁的A端移到B端的过程中，能表示测力计示数与水平位置关系的是(　D　)
　　解题思路 根据条形磁体两极磁性最强而中间磁性最弱和磁极间的作用规律分析。条形磁体两极磁性最强而中间磁性最弱，且同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。当小磁体向右移动时，相互排斥力逐渐减小，而过了大磁体中点后，相互吸引力逐渐增大，故可以得出弹簧测力计的示数从A端到B端是逐渐变大的。故答案为D。
　　 点评(1)磁场是一种特殊的物质，它看不见，摸不着，是真实的客观存在。
　　(2)磁体间的相互作用是通过磁场这种物质来实现的。
　　(3)磁感线是描述磁场分布的，磁感线不能看到，不是真实存在的。
　　2.磁感线及其特点
　　(1)用带箭头的曲线来形象、方便地描述磁场，这叫作磁感线。
　　为了便于研究磁场，我们引入了磁感线的概念，磁感线是假想的分布在磁体周围的曲线，这种研究方法叫作建立理想模型法。
　　(2)磁感线的疏密表示磁性强弱，箭头方向表示磁场方向。
　　(3)在磁体外部，磁感线从N极出发，到S极进入；在磁体内部是从S极到N极；磁感线没有交叉的。
　　解读知道所用的物理学方法：模型法。通过模型来揭示原型的形态、特征和本质的方法称为模型法。模型法借助与原型相似的物质模型或抽象反映原型本质的思想模型，间接地研究客体原型的性质和规律。
　　通俗地说即是通过引入模型(能方便我们解释那些难以直接观察到的事物的内部构造，事物的变化以及事物之间关系的符号、公式、表格、实物等)将物理问题实际化。
　　记住几种磁感线画法：
　
　
　　3.地磁场
　　(1)地球是一个大磁体，地球周围存在的磁场叫作地磁场。
　　(2)地磁场的南北极与地理南北极相反，且不重合。即：地磁南极在地理北极附近，地磁北极在地理南极附近。
　　(3)历史上第一个记载地理和地磁两极不重合的人是我国宋代的沈括，他提出磁偏角的概念。
　　例4　 火星，自古称为荧惑，荧是火光明亮的意思，惑则是疑惑。火星是太阳系第四颗行星，也是地球之外的第一颗行星，是全天第四亮的行星。由于表面地质有大量的氧化铁，也就是铁锈，所以呈现鲜艳的红色，古人才会称之为“火”星。火星有很多特征与地球相似。它距离太阳22794万千米，约为日地距离的1.5倍；火星大气远比地球的稀薄，它的主要成分是二氧化碳，占95％，氮占3％，还有数量极少的氧与水分。火星上的平均温度为－23 ℃，由于火星大气稀薄而干燥，所以它的昼夜温差远远大于地球上的昼夜温差。
　　火星上资源非常丰富，不仅能够为我们提供生活上的必需原料，而且还将为我们提供科技文明真正发展的素材，与荒凉月球相比真有天壤之别。火星拥有被冰冻在土中的海洋，那里有大量的碳、氢、氧和氮，这一切都等待着有足够创造力的人去开发、去利用。这四种元素不仅是食物和水的基本元素，而且是塑料、木材、纸张和衣服的重要组成成分，它们还是火箭燃料的重要成分。而且，火星曾经历过与地球差不多形式的火山运动和水文运动，而这样的运动在地球上产生了大量的矿砂，火星也必然如此。
　　(1)你推测火星上　有　(填“有”或“没有”)磁场，你这样猜测的依据是　火星上有大量的铁矿(氧化铁)　。
　　(2)火星上的水通常是以　固态　形式存在的。你认为使火星日夜温差比地球上大的原因是　火星大气稀薄而干燥　。
　　解题思路(1)由于火星表面地质有大量的氧化铁，因此可以推测火星上有磁场。(2)火星上的平均温度为－23℃，气温极低，因此火星上的水通常以固态形式存在。由于火星大气稀薄而干燥，所以它的昼夜温差远远大于地球上的昼夜温差。
　　故答案为：(1)有　火星上有大量的铁矿(氧化铁)　(2)固态　火星大气稀薄而干燥

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