第1节 指南针为什么能指方向教案（第一课时）

1.1《指南针为什么能指方向》第一课时教案
一、教材分析
本节课的学习是有关电磁部分知识的开篇之作，虽然其中有些知识在生活中有接触，但
学习内容比较抽象，对学生而言是很有挑战的。在这一课时的学习中，要奠定学生对磁现象认识的基础，为接下去深入学习电磁现象铺路。
二、学情分析
最初接触磁现象学习肯定觉得既陌生又熟悉，平时不少把玩的吸铁石，里面居然有那么
多的奥妙。在学生原有的认识基础上，怎么建 ( http: / / www.21cnjy.com )立起一个有一个全新的概念是本堂课的教学重难点。学生的逻辑推理能力和抽象思维能力还处在不断发展提高阶段，所以怎样开发学生这两方面的能力也是教师需要面临的课题。
三、教学目标：
知识与技能：知道磁体和磁极的概念；知道磁极间的相互作用规律；描述磁化的概念。
过程与方法：能规范的进行实验操作；在设计实验方案时能运用转换法等科学方法。
情感态度与价值观：指南针是我国古代的四大发明之一，增加学生的民族自豪感；体会科学与生活的紧密联系。
四、教学重难点
教学重点：落实磁体、磁极、磁化的概念，知道磁极间的相互作用规律
教学难点：磁化概念的建立
五、教学器材：
每个小组（六人）：条形磁铁2根、小磁针1枚、吸管2根、铁、铝、铜、钴、镍、大头针1包、皮筋、塑料、牙签、棉线一段。
六、教学过程设计
【引课】：（展示吸铁石）
问1：同学们平时玩过吸铁石吧，吸铁石有哪些特点？
生：吸铁石可以吸引铁、硬币（追问：还有呢？不能吸引什么呢？）
问2：两块吸铁石放在一起会出现什么情况？
生：有时候吸引，有时候排斥。
问3：可以说这些都是我们的生活经验。除了这些，同学们还想知道哪些关于吸铁石的知识呢？
生：吸铁石可以吸引哪些物质？
两块吸铁石放在一起为什么有时候相互吸引，有时候相互排斥？
吸铁石是由什么做的？
吸铁石为什么可以吸引某些物质？
（如果学生提不出问题，可以教师自己提出问题，或者基于学生的经验进行追问。）
学习科学就是发现问题、解决问题的过程，问题 ( http: / / www.21cnjy.com )应该是来自于学生的生活体验，由学生自发产生，这一环节主要目的就是了解学生的原有认知，这些认知有些是正确的，有些是错误的。通过这一环节简单的“提问-回答”，教师能掌握学生的认知水平，也能了解学生心中的困惑，从中挑选出本节课能够解决的问题来展开下面的教学，这样的设计更加符合学生认识事物的一般规律，让学生带着自己心中的问题去学习。
问4：同学们普遍认为吸铁石可以吸引金属，不可以吸引非金属。真的是这样吗？吸铁石可以吸引所有的金属吗？
生：有些金属好像不能吸引。
追问：哪些金属能被吸引呢？哪些金属不能被吸引呢？同学们能不能想办法解决这个问题。
生：准备各种金属和吸铁石一块，用吸铁石去一一尝试，看能否吸起来。
【实验1】吸铁石能吸引哪些物质？（顺便介绍各种形状的吸铁石）
材料：条形磁铁1根
铁、铝、铜（圆柱体组）、钴、镍、大头针
牙签、塑料、皮筋
过程：观察条形磁铁能吸引哪些物质并记录下来。
预期结果：条形磁铁能吸引铁、钴、镍和大头针（主要成分是铁）
小结：从实验中我们不难发现，吸铁石不能吸引 ( http: / / www.21cnjy.com )非金属，但并非能吸引所有的金属，只能吸引铁、钴、镍。我们把这种能够吸引铁、钴、镍等物质的性质叫做磁性。具有磁性的物体就叫做磁体。我们平时讲的吸铁石其实是不准确的，除了铁以外还有钴、镍等呢！
问5：在刚才的实验过程中，同学们有没有注意到在用磁铁吸引大头针时，哪里的大头针数目特别多呢？
生：两头特别多。
追问：这说明什么呢
生：说明磁铁的磁性有强有弱。两端的磁性比中间强。（此问题可以稍加引导再回答，再由条形磁铁扩展到马蹄形磁铁。）
小结：我们把磁体上磁性最强的部位叫做磁极。
这一环节主要是磁性、磁体、 ( http: / / www.21cnjy.com )磁极三个概念的落实，其实都是比较简单的，能让学生得到提升的地方应该是知道了磁铁能吸引哪些物质，不能吸引哪些物质。钴和镍应该是第一次听说，第一次见到，一般的实验室是没有的，是本人专门从网络上购买的。又通过实验让同学们自然接受磁铁两端的磁性最强的事实，这些知识的掌握都是顺理成章的。在实验设计方面也不存在困难。
过度：到此我们了解了磁体的一般性质，那么在我们的生活中有哪些地方应用到了磁体呢？
生：有些包包的扣子上面有磁体；喇叭、电话……
（或许有的学生可以说出指南针，如果没有人说出，可以由教师告知，那么学生心中会产生疑问，可以激发他们的学习兴趣。）
问6：为什么指南针可以指方向呢？让我们先来观察一下指南针的结构。
【展示图片】司南
这是世界上最早的指南针——司南，是我们古代四大发明之一，是我国古代劳动人民智慧的结晶。（进行爱国主义教育，增加学生的民族自豪感）
司南的结构是这样的，中间是用天然磁铁矿 ( http: / / www.21cnjy.com )石琢成的一个杓形的东西，放在一个光滑的盘上，盘上刻着方位，中间的杓是可以自由转动的。现代的指南针原理与之相同，是将一枚很小的磁针放在针尖上，也可以自由转动。
【实验2】观察小磁针的指向
器材：小磁针一枚
过程:将小磁针放置在底座上，然后用手轻轻拨动磁针，观察小磁针静止之后的指向。
强调注意事项：小磁针要远离磁铁放置，并且要重复多次实验。
预测结果：小磁针静止后总是指向相同的方向。
师：我们所处的教室方位情况是这样的……不难发现，小磁针总是指向南北向。
我们把磁体指北的那个磁极叫做北极，又叫做N极；
我们把磁体指南的那个磁极叫做南极，又叫做S极。
这一环节的教学难度也不大，但是通过 ( http: / / www.21cnjy.com )对指南针的学习可以增加学生的民族自豪感，又能通过观察小磁针的指向培养学生认真观察的习惯，以及多次重复实验的科学精神。
过度：同学们通过观察和实验这两项最 ( http: / / www.21cnjy.com )基本的科学技能解决了第一个问题，接下来我们再来想办法解决两个磁铁靠近的问题。生活经验告诉我们，两个磁铁靠近有时候会相互吸引，有时候会相互排斥。
问7：那么，什么时候会相互吸引，什么时候会相互排斥呢？
追问：两个磁铁靠近会出现几种情况？（生：四种）你能设计一个实验方案来解决这个问题难题吗？
【实验3】两个磁铁相互靠近会出现什么情况？
器材：条形磁铁2根、棉线、吸管（备选）
过程：方案1.左右手分别拿住一根条形磁铁，相互靠近，感受磁铁是相互吸引还是相互排斥。
（一开始很多学生都会选择这样的方法，这也是一种有效的方法。）
追问：这是一个很不错的办法，但感受这种东西只有自己知道，别人看不见，我们能不能想办法把看不见的感受变成能实实在在看到的现象呢？
生：开始优化实验方案。
方案2：用棉线将其中一根条形磁铁悬挂起来，用另一根条形磁铁来靠近，观察现象。
方案评价：这个方案比前面的好很多，因为可以把 ( http: / / www.21cnjy.com )看不到的感觉转换成看得到的现象。但是在实验过程中同学们有没有觉得棉线的稳定性不太好，容易导致磁铁转动呢？
方案3：将一根条形磁铁放在两根吸管上，用令一根条形磁铁靠近，吸管上的条形磁铁会滚动。
方案评价：既能看到实验现象，而且规避了棉线容易转动的缺陷，非常巧妙。
实验结论：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。
这一环节的重点其实不是结论 ( http: / / www.21cnjy.com )的得出，因为这个结论是很容易得出的，主要是为了通过对实验方案的优化再优化，培养学生思维力和科学方法的渗透（转换法）。其实对于学生而言，记住结论只需要一分钟，但是怎么做才最好这才是他们真是受益的。磁极间相互作用规律的研究，往往采用悬挂法来完成，有悬挂在铁架台上的，其实那不是很好的办法，因为铁架台是铁质的，会对实验产生干扰。也有看到老师改进成悬挂在学生使用的凳子脚上的，还是显得比较麻烦。还有的老师将磁铁放置在小车上，实验效果确实很好，但小车取材不是很方便，所以本人做了小小的改进，预期效果是很不错的。取材方便，吸管很容易得到，没有吸管的话其他圆柱体形状的物体，比如说圆珠笔、筷子等都可以替代，而且实验效果也很好。
过度：那么，说了那么多，磁铁到底是什么东西做的呢？为什么磁铁可以吸引铁、钴、镍等金属呢？
师：其实磁铁不是人类发明的，自然界中存在不少天然的磁铁矿石，天然就具有磁性。
但我们日常所用的磁体一般都是人造的。
我们可以采用一些方法让原来没有磁性的物体得到磁性。
【实验4】铁棒的磁化
器材：条形磁铁1根、铁、铝、铜、钴、镍、大头针、钢条（个别组）
过程：1.用铁棒去吸引大头针，能否吸起大头针？
说明此时铁棒 磁性。
2.用条形磁铁吸住铁棒，再将铁棒靠近大头针，能否吸起大头针？
说明此时铁棒 磁性。
3.将条形磁铁拿开后，你看到 ，
说明此时铁棒 磁性。
预期结果：一开始铁棒不能吸引大头针，靠近磁铁后的铁棒可以吸引大头针，离开磁铁后铁棒又不能吸引大头针。
小结：原来没有磁性的铁棒，靠近条形磁铁之后就具有了磁性。
我们把这种原来没有磁性的物体得到磁性的过程叫做磁化。
拿开磁铁后铁棒的磁性就消失了。
问8：除了铁棒外，还有哪些物质可以被磁化呢？
追问：你是怎么做的呢？
生：利用现有的实验器材重复上述操作，如将铁棒换成铝棒、铜棒、钴、镍等。
预期结果：除了铁，还能被磁化的物体有钴和镍。
小结：可见，磁铁能够吸引铁钴镍是因为它们可以被磁化。
问9：为什么只有铁钴镍可以被磁化呢？
【建模】我们知道物质是由 ( http: / / www.21cnjy.com )很小的微粒构成的，构成铁钴镍的微粒可以被看做是一枚枚的小磁针，一般情况下，这些小磁针杂乱无章地排布，磁性相互抵消，所以对外不显磁性。当有磁体靠近的时候，小磁针与磁体之间相互作用，异名磁极相互吸引，同名磁极相互排斥，小磁针便有规律的排布起来，使得铁钴镍具有磁性。当磁铁拿开后，小磁针又恢复了杂乱无章的排布，磁性也就随之消失了。这是对磁化的微观解释。
( http: / / www.21cnjy.com ) ( http: / / www.21cnjy.com )
（无磁性） （有磁性）
追问：物体被磁化后，靠近磁铁那端是什么磁极呢？
生：与磁铁是异名磁极。
追问：是不是所有被磁化的物质离开磁体后磁性都会马上消失呢
生：不是的，钢条的磁性依然存在。
【演示】取出学生刚才实验中所用的钢条，靠近大头针，发现大头针还可以被吸引。
小结：像铁棒这样，当磁体拿开后磁性立刻 ( http: / / www.21cnjy.com )消失，不能长久保持磁性的磁体，我们称之为软磁体。钢棒被磁化后，磁性可以较长久保持，所以可用钢来制造人造永磁体。如果用磁体在钢棒上沿同一方向摩擦多次，钢棒的磁性就可以长久地保持。
这一环节是本堂课的重点，因为磁体、磁性 ( http: / / www.21cnjy.com )、磁极乃至磁极间的相互作用这些知识点，学生有一定的认知水平，而磁化使全新的概念，面对这样全新的概念，我觉得概念的建立一定是一个循序渐进的过程，更何况磁化是一个抽象的过程。磁化不仅仅是获得磁性的过程，它也关系到磁极间的相互作用以及为什么铁钴镍可以被磁铁吸引等。如果能打通磁化这个环节，那么也就意味着学生完全掌握了前面的概念。通过建模的方式，对磁化进行微观解释，看似十分复杂，但确实是这个阶段的学生能够达到的认知水平，而且能够从本质上解决磁化产生异名磁极，甚至用磁体摩擦后的钢条带什么磁极都可以解决。在讨论磁体断开后磁性如何变化这个问题时，学生不单单是去断开磁铁去看个究竟，而是可以自己通过这个模型去分析，这种能力才是最高的境界。
【课堂讨论】：
1.有哪些方法可以判断一个物体是否具有磁性？
2.磁体被分割成两段或者几段后，每一段磁体上是否仍然都有N极和S极？
七、教学反思：
靠近磁体
远离磁体