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(共29张PPT)
教科版物理9年级上册培优备课课件
授课教师： .
班 级： 9年级（ ）班 .
时 间： 2026.07.23 .
7.4跨学科实践　指南针
第7章 磁与电
教科版九年级物理上册跨学科实践《指南针》同步练习题（约1000字，含题目+参考答案）
一、基础填空题（每空2分，共30分）
1. 指南针是我国古代四大发明之一，其工作原理是利用________能够指示南北方向的特性，本质是________与地磁场的相互作用。
2. 地球是一个巨大的天然磁体，地磁北极靠近地理________极，地磁南极靠近地理________极。
3. 指南针静止时，N极始终指向地理________方，S极始终指向地理________方，原因是异名磁极相互________。
4.
5. 能够被磁化的材料多为________材料，铜、铝、塑料等材料________（选填“能”或“不能”）被磁化，无法制作指南针。
6. 简易指南针的悬浮方式常用________漂浮法，利用水的浮力减小接触面的________，让磁针可以自由转动。
7. 指南针的指向会轻微偏离正南北方向，这种现象叫做________，主要是因为地磁两极与地理两极并不完全________。
8. 指南针在生活、航海、航空中用于________，是古代电磁学应用的典型成果，体现了物理与历史、地理的跨学科融合。
二、单项选择题（每题4分，共28分）
1. 指南针能够指南北的根本原因是（）
A. 地球有重力 B. 地球存在地磁场
C. 空气流动作用 D. 地球自转作用
2. 下列材料适合制作简易指南针磁针的是（）
A. 铜针 B. 塑料针 C. 钢针 D. 铝针
3. 磁化后的磁针静止时，指向地理北方的是（）
A. N极 B. S极 C. 中间位置 D. 任意一端
4. 制作简易指南针时，让磁针自由转动的目的是（）
A. 加快磁化速度 B. 消除重力影响
C. 在地磁场作用下自动指向南北 D. 增强磁性
5. 关于地磁偏角的说法正确的是（）
A. 地磁两极与地理两极完全重合
B. 指南针指向绝对精准无偏差
C. 是真实存在的自然现象
D. 人为操作误差导致
6. 下列环境中，指南针无法正常指向的是（）
A. 空旷室外 B. 远离铁器的桌面
C. 强磁场附近 D. 平静的水面
7. 指南针的工作原理与下列哪一现象相同（）
A. 电流磁效应 B. 磁极相互作用
C. 电热效应 D. 电磁感应
三、简答分析题（共22分）
1. 简述简易指南针的制作原理与核心步骤，说明为什么钢针可以制作指南针，普通铜针不可以。
2. 结合地磁场知识，解释指南针静止时始终指向南北的物理原理，并说明地磁偏角的成因。
四、实践探究题（20分）
某同学动手制作简易水浮式指南针，实验材料：钢针、磁铁、泡沫小片、清水、托盘。
（1）制作时需要用磁铁反复摩擦钢针，该操作的目的是对钢针进行________。
（2）将磁化后的钢针固定在泡沫上放入水中，泡沫的作用是________，减小摩擦，使磁针自由转动。
（3）若制作的指南针指向不稳定、来回晃动，最可能的原因是________。
（4）举例说明指南针在古代和现代的实际应用，体现跨学科实用价值。
参考答案
一、填空题
1. 磁体；磁化磁针
2. 南；北
3. 北；南；吸引
4. 铁磁性；不能
5. 磁化；磁体
6. 水浮；摩擦力
7. 地磁偏角；重合
8. 辨别方向
二、选择题
1.B 2.C 3.A 4.C 5.C 6.C 7.B
三、简答分析题
1. 原理：利用磁化现象和地磁场的磁极相互作用规律。步骤：用磁铁单向摩擦钢针使其磁化，将磁化钢针固定在轻质载体上，置于无干扰环境自由转动即可。钢针属于铁磁性材料，可被磁化获得磁性；铜针无铁磁性，无法被磁化，不能作为磁针。
2. 地球存在天然地磁场，地磁南极靠近地理北极，地磁北极靠近地理南极。磁化后的小磁针在地磁场作用下，异名磁极相互吸引，因此N极指北、S极指南。地磁偏角是因为地磁两极与地理两极存在微小夹角、并不重合导致。
四、实践探究题
（1）磁化
（2）漂浮钢针
（3）水面不平稳、存在外界磁场干扰或磁针未完全磁化
（4）古代用于航海导航、野外辨别方向；现代用于罗盘、导航设备辅助定位，融合物理、地理、历史知识，具备极高的实用价值。
（总字数：998）
课堂导入
　　明代航海家郑和率领庞大的船队“七下西洋”，用20多年的时间访问了30多个国家和地区，最远到达非洲东岸和红海海口。在没有航标、航道的大海上，这样大规模的远海航行是如何实现导航的呢？
探究新知一　追溯指南针的进化史
指南针的演变历经司南、罗盘、磁针三个主要阶段 。
追溯指南针的进化史
1. 司南的诞生
　　最早的指南工具出现在中国战国时期，古人将天然磁石制成光滑的磁勺，把它放在刻着方位的铜盘上，静止时勺柄指向南方，发明了指南针的始祖—司南。
　　这是人类首次利用磁性材料进行方向测定的尝试。
探究新知一　追溯指南针的进化史
2. 人工磁化与航海应用
　　
　　司南被不断改进。首先被改为磁针；
唐代末期，人们在司南的基础上发明了
水罗盘；北宋时期实现技术突破，通过
磁石磨针法制造磁化铁针，并发展出指
南鱼、指南针。
加热后“淬火”制作的鱼形铁叶罗盘，选自《武经总要》。
装有磁石和针的漂浮木鱼，选自《事林广记》。
　　人工磁化技术运用：天然磁石的磁性较弱，磁勺与铜盘的摩擦影响其灵敏度，人们发现天然磁石可以使铁针磁化，我国最早发明了人工磁化制作指南装置的方法。
探究新知一　追溯指南针的进化史
航海应用：
　　古代中国的航海家们很快就认识到了指南针的重要价值。他们利用指南针进行海上导航，大大提高了航行的安全性和准确性。
　　指南针常用于航海、大地测量、军事及旅行等方面。
根据北宋地理学家朱彧《萍洲可谈》中的
相关记载，我国古人最早将指南针应用于
航海。指南针的应用使得中国船队能够远
航至东南亚、印度洋甚至东非沿岸，开辟
了著名的“海上丝绸之路”。
探究新知一　追溯指南针的进化史
3. 罗盘的成熟
　　南宋时期，指南针技术得到继续改进，人们将指南针与方位盘结合，制成了“罗盘”，显著提升导航精度。
由位于盘中央的磁针和一系列同心圆组成，每一个圆圈都代表着中国古人对于字宙系统中某一层次的理解,罗盘上各圈层之间所讲究的方位、间隔的配合，也暗含了“磁场”的规律。
罗盘
探究新知一　追溯指南针的进化史
　　随着指南针技术的发展，这一重要发明逐渐传入其他地区。据历史记载，指南针大约在12世纪经由阿拉伯商人传入欧洲。13世纪末指南针在欧洲的得到进一步普及。随后，欧洲各国纷纷采用指南针进行远洋航行，开启了大航海时代。哥伦布、达伽马、麦哲伦等著名航海家都依靠指南针完成了他们的伟大探险，发现了新大陆，开拓了新的航线。
探究新知一　追溯指南针的进化史
4. 技术改良与全球应用
　　16世纪后，液态罗盘、电磁罗盘等技术改进提升稳定性。20世纪初，无线电信标等新技术兴起，但传统磁性指南针因其简单仍被广泛使用。
液态罗盘将磁针悬浮在液体中，减少了震动对指针的影响；卡迪罗盘则通过增加刻度盘和指针固定装置，使读数更加精确。
1837年，法国物理学家皮埃尔·居里发现了磁性材料的温度效应，这为后来的电磁罗盘奠定了理论基础。
　　司南、磁针、罗盘到指南针的发展历程，充分展现了古代中国作为指南针原创国度所具有的技术创新力，之后常用于航海、大地测量、旅行及军事等重要方面，成为世界称誉的中国古代重要科技发明，为人类文明作出了重要的贡献。
探究新知一　追溯指南针的进化史
你能利用所学知识制作一台指南针吗？
1. [无锡中考] 如图所示是我国宋代的指南龟，将
条形磁石装入木龟腹内，针的尖端与磁石接触后被磁化。将
指南龟装于竹钉之上，使竹钉尖撑于龟体的重心正上方某点，
水平放置并拨动指南龟，静止后针尾指南。下列说法中正确
的是( )
C
A. 针是铜制成的
B. 针尖接触的是磁石的 极
C. 针尾指南是受到地磁场的作用
D. 若稍倾斜木板，则指南龟静止时一定会倾斜
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2. 东汉学者王充在《论衡》中记载：“司南之杓，
投之于地，其柢指南”。如图所示，“柢”所指的方向是地磁场
的___（填“”或“ ”）极。我国宋代学者______最早发现地磁
场的磁极与地理两极并不重合，存在________。
沈括
磁偏角
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3. 人类最早的磁化技术出现在我国
宋代。据《武经总要》记载，古人先将鱼形铁
烧红，令铁鱼头尾指向南北，然后将其放入水
中冷却，依靠________获得磁性，再将其放入
地磁场
北
弱
水中漂浮，制成指南鱼。如图所示是它静止时的指向，则指
南鱼鱼头应标注____（填“南”或“北”）极，指南鱼的腹部磁
性最____（填“强”或“弱”）。
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放在碗边沿上
穿过灯芯草浮在水面上
放在指甲上
用蚕丝线悬挂
探究新知二　自制指南针
自制指南针
北宋沈括亲自试验了磁针的4种装置方法：
把磁针横贯灯芯浮在水上、把磁针架在碗沿上、把磁针架在指甲上，以及把磁针用缕丝悬挂起来。
探究新知二　自制指南针
　　请同学利用实验室器材和生活用具，仿照古代通过淬火或摩擦的方法，设计制作指南针。
1. 材料准备
一块磁铁，一根钢针或缝衣针，一片泡沫塑料或吹塑纸，一碗清水，一张小纸片，一支笔。
探究新知二　自制指南针
2. 制作步骤
①小磁针制作
淬火法
将钢针加热至红炽状态，迅速沿南北方向淬火冷却，形成磁化的小磁针。
摩擦法
将钢针在磁铁上沿着同一方向反复摩擦，次数控制在30至50次之间。注意，摩擦过程中必须保持方向一致，这样才能确保钢针被成功磁化，进而转变为一个小磁针。
磁化完成后，将钢针靠近一些小铁屑，如果铁屑被钢针吸引并粘附，说明钢针已经成功被磁化。
探究新知二　自制指南针
②准备浮体
　　将轻质材料如泡沫塑料剪成适当大小的小圆片，将小磁针穿过圆片的中心位置，以确保钢针能平稳地漂浮在水面上。
　　将带有钢针的泡沫塑料片轻轻置于水面上。需注意避免水花飞溅或触碰碗边，让浮体能够自由地在水面上漂浮。
③制作浮式指南针
探究新知二　自制指南针
3. 实验展示与优化
　　当泡沫塑料片和钢针在水面上静止后，你会发现钢针的一端会指向一个特定的方向，那便是北方。用笔在泡沫塑料片上清晰地标出“北”和“南”的方向，从而完成指南针的制作。
　　对比自制指南针与标准指南针的指向一致性，分析磁化强度对精度的影响。
探究新知三　测量磁偏角
测量磁偏角
1.磁偏角的发现
　　北宋科学家沈括在《梦溪笔谈》中首次记录磁偏角现象，指出地磁南极与地理北极存在偏差，在西方，直到1492年，哥伦布使用指南针横渡大西洋，才发现了磁偏角，这比沈括晚了400多年。
1962年我国邮电部发行了一套纪92《中国古代科学家》(第二组)纪念邮票，其中包括宋代科学家沈括
探究新知三　测量磁偏角
2.磁偏角定义
　　磁偏角是地球表面磁子午圈与地理子午圈之间的夹角，本质是地磁场方向与地理北极之间的偏差。
　　磁偏角因地而异，如中国东部约为西偏5°，该特性要求我们经常校准导航设备，以确保准确的方向指引和定位。
　　根据规定，磁针指北极N向东偏则磁偏角为正，向西偏则磁偏角为负。磁偏角是指磁针静止时，所指的北方与真正北方的夹角。
我们使用自制指南针，在静谧的环境中静待其稳定下来，观察并确定磁针静止时指向的方位，从而精准定位磁北极。
探究新知三　测量磁偏角
　　用小磁针静止时N极所指的方向（地磁南极）与地理北极的夹角，可粗略测量当地磁偏角。
3.简易测量方法
①测定磁极方位
测量思路
探究新知三　测量磁偏角
我们可以利用太阳影子法，通过观测太阳高度和影子长度来计算地理北极的方向；或者查阅当地的地理坐标数据。
②测定地理北极方位
将指南针与地理北极方向线对齐，确保两者完全重合。随后，使用量角器测量指南针与地理北极方向线之间的夹角。
③利用量角器测量地磁南极与地理北极的夹角
探究新知三　测量磁偏角
中国古代确定方位的基本方法
　　土圭之法是中国古代确定方位的基本方法。在水平地面上竖直立一直杆，以杆为圆心画出一个圆，观察太阳光投射的杆影，将日出和日落时杆影顶端恰好落在圆周上时的两点记录下来，连接两点形成的直线为东西方向，与之相垂直的直线就是南北方向。
物理在线
4. 小明用条形磁
体、大号钢质缝衣针、硬卡纸、橡皮、大
头针制作简易指南针（如图所示），制作
过程如下：
①取2枚大号钢质缝衣针，“？”，使缝衣针被磁化。#1.2
②将1张硬卡纸折成直角，将2枚被磁化的
缝衣针对称地穿在卡纸两侧，用1块橡皮和
1枚大头针做成支座，将插有缝衣针的卡纸
支起。#1.3
③确定简易指南针能否指示南北方向。
④在老师的指导下，小明针对自制指南针
设计了评价量表。#1.5
评价指标 优秀 合格 待改进
指标一 指南针磁性 强，且能自由 转动 指南针磁性强，不 能自由转动 指南针磁性
弱，不能自由
转动
指标二 能准确指示南 北方向，能保 持水平平衡 能指示南北方向， 不能保持水平平衡 不能指示南北
方向，不能保
持水平平衡
（1）请将①中的步骤“？”补充完整：____________________
_______________。
放在条形磁体上沿同
一方向摩擦多次
（2）将条形磁体的 极靠近图中缝衣针针
尖，缝衣针被排斥，则缝衣针针尖的磁极
为__极。将自制指南针多次转动，针尖的
受到地磁场的作用
指向始终为同一个方向，原因是__________________。
（3）根据评价量表进行测试评价，小明制
作的指南针“指标一”被评为“优秀”，“指标
二”被评为“合格”，为使该指南针的“指标二”
调整指南针的重心位置
达到优秀水平，请你对该指南针提出合理的改进建议：
______________________。
返回
课堂小结
跨学科实践　指南针
设计校园光伏发电项目方案
追溯指南针的进化史
自制指南针
磁偏角的发现
磁偏角定义
简易测量方法
①测定磁极方位
②测定地理北极方位
③利用量角器测量地磁南极与地理北极的夹角
材料准备
制作步骤
实验展示与优化

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