高二物理学案选修1-1：2.5《磁性材料》（新人教版）

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5．磁性材料
学习目标
1、知道磁化、退磁现象，知道什么是铁磁性物质、硬磁性材料和软磁性材料。
2、理解铁磁性材料磁化过程。
3、知道磁记录的过程。
4、了解磁现象在生活和生产中的应用及与磁相关的现代技术的发展。
5、探究铁磁性物质磁化和退磁的方法。
自主学习
【问题1】举例说明什么是磁化、退磁、铁磁性物质、硬磁性材料和软磁性材料？
【问题2】使物体带磁和退磁的方法有哪些？为了保护磁卡或带有磁条的存折上的信息，我们该怎样做？
【问题3】在现代科学技术中怎样获得永磁性材料？
【问题4】磁记录的应用有哪些？试用信用卡购物说明磁记录。
【问题5】地质学家为什么能通过岩石的极性和磁化的强度来判断岩石的形成年代？
合作探究
【问题1】实验探究
将螺丝刀的刀口在条形磁铁的一段擦拭几次，再靠近曲别针或小螺丝，有何现象发生？为什么铁磁性物质磁化后能有很强的磁性？永磁体和电磁铁分别要用什么材料制造？
【问题2】实验探究
用条形磁铁、曲别针、细线、铁架台（含铁夹）、蜡烛、火柴、方木块等按如图2.5-1所示那样，使系在细线下端的曲别针被磁铁吸引在空中。在曲别针的下方放上点然的蜡烛，给曲别针加热，过一会儿会有什么现象发生？为什么？
【问题3】实验探究
1 用磁带录音机录下某同学唱的一段歌，谈谈录音的原理。
2 听刚才录制的效果，说说放音的原理，讨论影响录音效果的因素。
3 再将一段磁带拉出，用强磁铁在磁带上轻擦几次后听听所录的声音，有什么发现？为什么？
【问题4】以下用途的物体应该用硬磁性材料还是软磁性材料？
1 录音机磁头线圈的的铁芯
2 录音、录象磁带上的磁性材料
3 电脑用的磁盘
4 电铃上的电磁铁铁芯
【问题5】生产和生活中哪些地方利用了磁性材料？请举例说明。
课堂检测
A
1．磁铁的磁极吸引着两根铁丝，两根铁丝下端相互排斥，如图2.5-2所示，这是因为铁丝被磁铁 后，远离磁极的一端的极性是 （填“相同”或“相反”）的而相互排斥。
2．如图2.5-3所示，将条形磁铁的N极靠近铁棒时，铁棒被磁化了，请标出被磁化了的铁棒的磁极。
3．一块磁铁从高出掉到地上，虽然没有断，但磁性变弱了，这是因为（ ）
A．磁铁被磁化了 B．磁铁因剧烈震动而退磁了
C．磁铁是非磁性物质 D．磁铁是软磁性材料
4．把金属棒的一端靠近小磁针的北极时，若相互吸引，则该金属棒（ ）
A．一定是永磁体 B．一定不是永磁体
C．一定是铁、钴、镍类物质做成的 D．可能是磁体，也可能不是磁体
B
5．下列说法正确的是（　 ） 21世纪教育网 高#考#资#源#网
A．只有铁和铁的合金可以被磁铁吸引 B．只要是铁磁性材料总是有磁性的
C．制造永久磁铁应当用硬磁性材料 D．录音机磁头线圈的铁芯应当用硬性材料
6．把一根条形磁铁从中间切断，我们将得到（ ）
A．一段只有N极，另一段只有S极的两块磁铁 B．两段均无磁性的铁块
C．两段均有N极和S极的磁铁 D．两段磁极无法确定的磁极
7．鸽子为什么会送信？谈谈你的看法。
学有所得
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自主学习
【问题1】缝衣针、螺丝刀等钢铁物体，与磁铁接触后就会显示出磁性，我们把钢性材料与磁铁接触后显示出磁性的现象称之为磁化。
原来有磁性的物体，经过高温、剧烈震动或者逐渐减弱的交变磁场的作用，就会失去磁性，这种现象叫做退磁。
铁、钴、镍以及它们的合金．还有一些氧化物，磁化后的磁性比其他物质强得多，这些物质叫做铁磁性物质，也叫强磁性物质。
有些铁磁性材料，在外磁场撤去以后，各磁畴的方向仍能很好地保持一致，物体具有很强的剩磁．这样的材料叫做硬磁性材料。有的铁磁性材料，外磁场撤去以后，磁畴的磁化的方向又变得杂乱，物体没有明显的剩磁，这样的材料叫做软磁性材料。
【问题2】使物体带磁的方法：磁化；退磁的方法：高温、剧烈震动、逐渐减弱的交变磁场。
为了保护磁卡或带有磁条的存折上的信息，应避免强磁场和高温的环境；还应注意不要破坏磁条上的保护膜，以免损坏磁记录介质。
【问题3】科学技术人员把磁性材料即铁氧体主要成分氧化铁研磨成非常细的粉末，使它的大小与磁畴的大小差不多，所以这些小颗粒都具有“自发”的磁性。在外磁场的作用下，这些小颗粒的磁化趋向一致，在这时加压烧结，就可以获得磁性很强的永磁性材料。
【问题4】银行、邮政、公交及其他许多机构发行的磁卡，其背面的磁条里记录持卡人的账号等信息。录音机和录象机上用的磁带、电子计算机上用的磁盘，都含有磁记录用的磁性材料，可以保存大量信息，并在需要的时候读出这些信息。
信用卡的磁条里记录着持卡人的帐号等信息。使用信用卡购物时，只要把信用卡在计算机网络的终端上擦一下，磁条中的信息即被机器读取并被传到银行，银行的计算机查验后在主人的帐户中减去消费的金额，交易即完成。
【问题5】科学家推测，地球磁场的强度和方向随着时间的推移在不断改变，地壳下面的熔岩由于地球内部的压力，从板块之间的缝隙向上涌动，在接近地表时变冷变硬，形成岩石。后来形成的岩石把早年形成的岩石向裂缝的两侧推移，因此越是靠近板块间的裂缝的岩石就越“年轻”。熔岩冷却变硬形成岩石的同时，其中铁磁性物质中的磁畴按照地球磁场的方向排列，并被固定下来。因此，岩石忠实记录了它形成时的地球磁场的方向。通过研究岩石的极性和磁化强度、根据地球磁场的强度和方向随时间变化的规律就可以判断岩石形成年代。
合作探究
【问题1】螺丝刀被磁化，可以吸引铁、钴、镍等磁性物质。
铁磁性物质的结构与其他物质有所不同，物质是由原子构成的，原子是由原子核和电子构成。电子绕核旋转，这就相当于一个小磁体，称之为磁畴。磁化前，各个磁畴的磁化方向不同，杂乱无章地混在一起，各个磁畴的作用在宏观上互相抵消，物体对外不显磁性。磁化过程中，由于外磁场的影响，磁畴的磁化方向有规律地排列起来，使得磁场大大加强。
有的铁磁性材料，外磁场撤去以后，磁畴的磁化的方向又变得杂乱，物体没有明显的剩磁，这样的材料叫做软磁性材料。永磁体要有很强的剩磁，所以要用硬磁性材料制造．电磁铁要在通电时有磁性，断电时失去磁性，所以要用软磁性材料制造。
【问题2】曲别针不受磁铁的吸引，细线回到竖直方向。
曲别针温度升高磁畴被破坏，因此，不受磁铁的吸引。
【问题3】 ① 录音时，是把与声音变化相对应的电流，经过放大后，送到录音磁头的线圈内，使磁头铁芯的缝隙中产生集中的磁场。随着线圈电流的变化，磁场的方向和强度也作相应的变化。当磁带匀速地通过磁头缝隙时，磁场就穿过磁带并使它磁化。由于磁带离开磁头后留有相应的剩磁，其极性和强度与原来的声音相对应。磁带不断移动，声音也就不断地被记录在磁带上。
②放音时，将已录音的磁带以录音时同样的速度紧贴着放音磁头缝隙进行。磁带上所录的音频剩磁通，容易通过磁头铁芯而形成回路。磁带上的剩磁通在放音磁头线圈中产生电流，再经过放音放大器放大后，送去推动扬声器，磁带上所录下的音频信号便还原成原来的声音。
录音的效果取决于灵敏度和信噪比。
③刚才录制的声音没有了。磁带被重新被磁化。
【问题4】①软磁性材料②硬磁性材料③硬磁性材料④软磁性材料
【问题5】在我们的日常生活中，磁性材料无处不在，发电机、电动机、电报、电话、仪表制造…。电动机，需要大量的永磁材料作为定子，软磁材料作为转子；几乎所有的家用电器都要使用变压器，变压器就是一个软磁材料做的铁芯上套着两组铜线圈；录音机和录像机的磁头和磁带、电话磁卡和信用卡，计算机硬盘和软盘等――磁记录材料存储信息；电冰箱门的四周，有一种带磁性的塑料，可以将电冰箱和金属门框吸在一起，有利于密封和保温。
走进现代化的超级市场和书店时，在出入口经常看到奇形怪状的＂门＂，这实际上是商品防盗系统的检测器。原来，这些商场的商品内部或包装上贴有一种含特殊磁性材料的标签，顾客购买商品之后，售货员要对商品中隐藏的磁性材料进行消磁处理，如果携带未进行消磁处理的商品经过出口时，检测器周围的电磁场就会因这种磁性材料而发生异常，从而发出报警。
磁性材料对我们的健康也有不小的帮助，可以帮助诊断和治疗疾病。对人体某一部位施加特殊的磁场，然后探测某种原子在磁场中的状态变化，辅以计算机图像分析技术，便可以获得人体组织的信息，帮助确定病变部位，这就是核磁共振成像技术。此外，人们熟知的磁疗就是利用恒定磁场或者脉冲磁场作用于病处或穴位，用于某些疾病的辅助治疗。
课堂检测
1．磁化、相同；2．如图2.5-3；3．B；4．D；5．C；
6．一只信鸽，即使你把它带到千里之外的陌生的地方，它也能把信带回家。在鸽子头顶和脖子上绕几匝线圈，以小电池供电，鸽子头部就会产生一个均匀的附加磁场。当电流顺时针方向流动时，在阴天放飞的鸽就会向四面八方乱飞。这表明：鸽子是靠地磁导航的。
那么鸽子又是如何靠地磁导航呢？ 有人把鸽子看作是电阻1000欧的半导体，它在地球磁场中振翅飞行时，翅膀切割磁力线，因而在两翅之间产生感生电动势（即感应电压）。鸽子按不同方向飞行，因为切割磁力线方向不同，所以产生电动势的大小就可以辨别方向。但是试验表明晴天放飞时，附加磁场并不影响它的飞行，这说明地磁并不是它的唯一的罗盘。原来，鸽子能检测偏振光，在晴天它能根据太阳的位置选择飞行方向，并由体内生物钟对太阳的移动进行相应的校正。必须说明一点的是，当电流逆时针流动时，不管是晴天还是阴天，它都能飞回家。
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图2.5-1
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图2.5-2
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图2.5-3
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图2.5-3
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