16.1从永磁体谈起 教案
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文档简介
16.1 从永磁体谈起
教学目标
1．了解简单的磁现象
2．通过实验认识磁极及磁极间的相互作用。
3．通过实验认识磁场。
4．知道磁感线可以用来形象地描述磁场，会用磁感线描述磁铁周围的磁场分布状况。
5．知道地磁场。
教学重难点
教学重点
知道磁体都有两个磁极，会用磁感线描述磁体周围的磁场状况。
教学难点
认识磁场的存在，用磁感线来描述磁场。
教学用具
条形磁体、铁屑、蹄形磁体、小磁针、细线、铜片。
相关资源
教学视频
教学过程
课堂引入
公元843年，在茫茫的大海上，一只帆船正在日夜不停地航行，没有航标、没有明确的航道。船上一些聪明的中国人利用手中仪器指示的方向，开辟了从浙江温州到日本嘉值岛的航线。这个神奇的仪器就是罗盘。罗盘就是我们平时所说的指南针，我国最早的指南针叫司南。司南是把天然的磁石琢磨成勺子的形状，放在一个光滑的地盘上制成的，静止时它的长柄指向南方。为什么司南的长柄总是指向南方呢？
新知讲解
一、认识磁体
1．磁性
你知道磁体能够吸引哪些东西？磁体上的磁性强弱处处一样吗？
磁体不但能够吸引铁这种物质，还能吸引钴和镍等物质。我们把磁体能够吸引铁、钴、镍等物质的性质称为磁性。
现在，人们利用磁铁矿石、钢或某些合金及人工合成材料，根据需要制成各种形状的磁体。常见的有条形磁体、蹄形磁体、圆形磁体和环形磁体。
2．磁极
把磁体放在铁屑中，磁体各部分吸引铁屑的能力一样吗？
教师演示实验或者让学生自己动手操作。
总结：从实验中可以看到，磁体各部分的磁性强弱不同。
我们把磁体上吸引能力最强的两个部位叫磁极。注意：每个磁体都有两个磁极。
能够自由转动的磁体，静止时指南的那个磁极叫南极或S极，指北的那个磁极叫北极或N极。
【演示实验】磁极间是否存在相互作用呢？
分别将异名、同名磁极靠近，观察磁体间的相互作用。可以看出：异名磁极相互吸引，同名磁极相互排斥。
建议播放视频【教学实验】磁体两极的研究.mp4。
3．磁化
能否通过一些手段，使原本不带磁性的物体带上磁性呢？
我们来看一个实验。如果让磁体靠近或接触钢片，钢片就有了吸引铁钉的性质，这种现象叫磁化。
建议播放视频【知识解析】磁化.mp4。
磁化是一些物体在磁体（或电流）的作用下获得磁性的现象。用磁体摩擦钢片也能使它磁化，钢片磁化后磁性能够保持，这种材料被称为硬磁性材料。而软铁皮磁化后磁性很容易消失，这就是软磁性材料。
磁性材料在生活中有很广泛的应用，比如磁卡、磁带、开门的磁扣、指南针、冰箱的磁性封条，还有擦玻璃使用的工具上也有磁性材料。
二、磁场
我们已经知道，磁体能吸引铁、钴、镍等物质，我们把这种性质叫做磁性。一个普通的不具有磁性的物体就不具有这样的性质，那么一个普通的不具有磁性的物体的周围空间与具有磁性的磁体的周围空间相同吗？
【演示实验】
将两个小磁针分别放入磁体和无磁性物体的附近，对比观察小磁针的偏转情况。
实验结果表明，两物体周围空间对并不接触物体的小磁针的作用是不同的。
磁体对磁针有力的作用。
实验表明，在磁体周围磁针发生偏转，而其他物体的周围小磁针并不偏转，这就证明了磁体的周围与普通物体的周围不同。磁体对磁针有作用力。由此证明，磁体周围存在一种看不见、摸不着的物质，我们把这种物质称为磁场。
如果把几个小磁针放在条形磁铁周围不同的地方，磁针所指的方向相同吗？
【演示实验】《研究磁场的方向》。
我们发现，小磁针总是指向特定的方向，可见磁场是有方向的。
物理学中，把小磁针静止时北极所指的方向规定为该点磁场的方向。
在磁体周围的不同地方，小磁针静止时指的方向不同，说明磁场对小磁针作用力的方向是不同的，即磁场的方向不同。
我们看到了条形磁体的磁场中各点的小磁针偏转方向各不相同，即各点的磁场方向各不相同。
三、磁感线
有没有什么办法，可以把磁场磁性的强弱、以及不同的磁场方向描述出来呢？
我们可以利用一些小铁屑，把它们撒入磁场中，它们会被磁化为一个个小磁针，这一个个小磁针在磁场中静止时的指向，就让我们更清楚地看到条形磁体周围空间的磁场情况。
我们也可以由铁屑的排布分析条形磁体磁性强弱的分布：磁体磁性最强的两个部位是磁极处。铁屑的分布状态可以直观反映磁场磁性强弱的分布状况。
这样依据条形磁体周围小铁屑最终静止时的分布和小磁针静止时北极的指向，我们可以更确切地画出条形磁体的磁感线（如图所示）。
同样，依据蹄形磁体周围小铁屑最终静止时的分布和小磁针静止时北极的指向，我们可以更确切地画出蹄形磁体的磁感线（如下图所示）。
观察两个磁感线分布图，你是否发现了什么共同点？磁体周围的磁感线都是从磁体的N极出发，回到S极的。
对磁感线的认识：
①在磁体外部，磁感线由磁体的北极（N极）出来，回到磁体的南极（S极），在磁体内部从S极回到N极，磁感线为闭合曲线。
②磁感线的方向就是该点小磁针北极受力的方向，也就是小磁针静止后北极所指的方向。
③磁感线密的地方表示该点磁场强，即磁感线的疏密表示磁场的强弱。
④磁感线布满磁体周围的整个空间。在磁场空间中每一点只有一个磁场方向，所以任意两条磁感线不能相交。
⑤磁感线只是帮助我们描述磁场，是人们假想的曲线，实际上并不存在，所以磁感线应画成虚线。但是磁场是真实存在的。
四、地磁场
1．指南针的原理
无论是古时的司南，还是宋代后发明的指南针，它们为什么能指示南方呢？指南针就是小磁针，为什么能指示方向呢？
指南针在地球周围的不同位置会发生偏转，指示不同的方向，这说明指南针处于磁场中，受到了磁力的作用。这个磁场是谁提供的呢？就是我们生活的地球，我们把这个磁场称为地磁场。
建议播放视频【教学实验】地球磁场探究.mp4
2．地磁场跟条形磁体的磁场相似
通过研究，人们发现地磁场的磁场分布情况跟条形磁体的磁场相似（如图所示）。地磁场的两个磁极分别在地球的南北极附近。我们知道指南针静止时，指南方的一端为S极，指北方的一端为N极，所以地理的南极附近是地磁场的N极，而地理的北极附近则是地磁场的S极。
概括起来说，就是地磁场的南北极与地理的南北极是颠倒的。自1600年英国的吉伯提出“地球是一个巨大的磁石”开始，有关地磁场起源的推测已有400年的历史，但至今仍未获得圆满解决。
3．磁偏角
既然指南针可以指示出南北的方向，那么我们沿着指南针指示的方向一直走下去，是不是就可以走到地理的南北极上呢？
实际上是不能的。因为地磁场的两极与地理的两极是不重合的。如上图，这是地理两极的连线，这是地磁两极的连线，我们可以看到两条连线之间存在着一个夹角，科学上把这个角叫做“磁偏角”。
北宋学者沈括在《梦溪笔谈》中，记载了地磁的南极、北极与地理的南极、北极并不完全重合，存在磁偏角，比西欧记录早400年。
典型例题
例1 中华民族有着悠久的历史，古代就有许多对自然现象的观察和记载，“司南之杓，投之于地，其柢指南”如图所示，下列说法中正确的是（ ）
A．“其柢指南”中“柢”是握柄，是磁体的N极
B．司南静止时能指南北，说明地球周围存在磁场
C．“其柢指南”利用了异名磁极相互排斥
D．地球是个巨大的磁体，周围的磁场方向由地理北极附近指向地理南极附近
解析：司南也就是指南针，其指南的一端是南极，用S表示；“其柢指南”中“柢”是握柄，是磁体的S极，故A错误；
司南能够指示南北，是因为地球本身是一个大磁体，周围空间存在地磁场，故B正确；
异名磁极相互吸引，“其柢指南”说明“柢”所对是地磁北极，故C错误；
地磁南极在地理北极附近，而地磁北极在地理南极附近，地球周围空间的磁场方向是由地理南极附近指向地理北极附近，故D错误。
答案：B
例2 关于磁现象，下列说法中正确的是（ ）
A．磁体间的相互作用是通过磁场发生的
B．磁体之间只有相互接触时才能产生相互作用力
C．异名磁极相互排斥，同名磁极相互吸引
D．磁体的磁性只有在磁体吸引铁块时才存在
解析：在磁场中，磁极间的相互作用都是通过磁场发生的，故A正确。
由于磁体周围存在磁场，所以磁体之间不需要直接接触，也能产生相互作用力。故B错误。
磁极间的相互作用规律是：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。故C错误。
磁性是磁体的基本性质，永磁体的磁性是永久存在的。故D错误。
答案：A
课堂小结
一、认识磁体
1．磁极：磁体磁性最强的部分叫做磁极。
2．磁化：物体获得磁性的过程叫做磁化。
3．磁极间的相互作用规律：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。
二、磁场
磁体周围存在着一种看不见、摸不着的物质，叫做磁场。我们引入磁感线来描述磁场。
三、磁感线
磁感线是为了描述磁场而引入的，不是真实存在的。
四、地磁场
地球周围也存在磁场，称为地磁场。地理两极与地磁场的两极并不重合，它们之间的夹角称为磁偏角。
教学目标
1．了解简单的磁现象
2．通过实验认识磁极及磁极间的相互作用。
3．通过实验认识磁场。
4．知道磁感线可以用来形象地描述磁场，会用磁感线描述磁铁周围的磁场分布状况。
5．知道地磁场。
教学重难点
教学重点
知道磁体都有两个磁极，会用磁感线描述磁体周围的磁场状况。
教学难点
认识磁场的存在，用磁感线来描述磁场。
教学用具
条形磁体、铁屑、蹄形磁体、小磁针、细线、铜片。
相关资源
教学视频
教学过程
课堂引入
公元843年，在茫茫的大海上，一只帆船正在日夜不停地航行，没有航标、没有明确的航道。船上一些聪明的中国人利用手中仪器指示的方向，开辟了从浙江温州到日本嘉值岛的航线。这个神奇的仪器就是罗盘。罗盘就是我们平时所说的指南针，我国最早的指南针叫司南。司南是把天然的磁石琢磨成勺子的形状，放在一个光滑的地盘上制成的，静止时它的长柄指向南方。为什么司南的长柄总是指向南方呢？
新知讲解
一、认识磁体
1．磁性
你知道磁体能够吸引哪些东西？磁体上的磁性强弱处处一样吗？
磁体不但能够吸引铁这种物质，还能吸引钴和镍等物质。我们把磁体能够吸引铁、钴、镍等物质的性质称为磁性。
现在，人们利用磁铁矿石、钢或某些合金及人工合成材料，根据需要制成各种形状的磁体。常见的有条形磁体、蹄形磁体、圆形磁体和环形磁体。
2．磁极
把磁体放在铁屑中，磁体各部分吸引铁屑的能力一样吗？
教师演示实验或者让学生自己动手操作。
总结：从实验中可以看到，磁体各部分的磁性强弱不同。
我们把磁体上吸引能力最强的两个部位叫磁极。注意：每个磁体都有两个磁极。
能够自由转动的磁体，静止时指南的那个磁极叫南极或S极，指北的那个磁极叫北极或N极。
【演示实验】磁极间是否存在相互作用呢？
分别将异名、同名磁极靠近，观察磁体间的相互作用。可以看出：异名磁极相互吸引，同名磁极相互排斥。
建议播放视频【教学实验】磁体两极的研究.mp4。
3．磁化
能否通过一些手段，使原本不带磁性的物体带上磁性呢？
我们来看一个实验。如果让磁体靠近或接触钢片，钢片就有了吸引铁钉的性质，这种现象叫磁化。
建议播放视频【知识解析】磁化.mp4。
磁化是一些物体在磁体（或电流）的作用下获得磁性的现象。用磁体摩擦钢片也能使它磁化，钢片磁化后磁性能够保持，这种材料被称为硬磁性材料。而软铁皮磁化后磁性很容易消失，这就是软磁性材料。
磁性材料在生活中有很广泛的应用，比如磁卡、磁带、开门的磁扣、指南针、冰箱的磁性封条，还有擦玻璃使用的工具上也有磁性材料。
二、磁场
我们已经知道，磁体能吸引铁、钴、镍等物质，我们把这种性质叫做磁性。一个普通的不具有磁性的物体就不具有这样的性质，那么一个普通的不具有磁性的物体的周围空间与具有磁性的磁体的周围空间相同吗？
【演示实验】
将两个小磁针分别放入磁体和无磁性物体的附近，对比观察小磁针的偏转情况。
实验结果表明，两物体周围空间对并不接触物体的小磁针的作用是不同的。
磁体对磁针有力的作用。
实验表明，在磁体周围磁针发生偏转，而其他物体的周围小磁针并不偏转，这就证明了磁体的周围与普通物体的周围不同。磁体对磁针有作用力。由此证明，磁体周围存在一种看不见、摸不着的物质，我们把这种物质称为磁场。
如果把几个小磁针放在条形磁铁周围不同的地方，磁针所指的方向相同吗？
【演示实验】《研究磁场的方向》。
我们发现，小磁针总是指向特定的方向，可见磁场是有方向的。
物理学中，把小磁针静止时北极所指的方向规定为该点磁场的方向。
在磁体周围的不同地方，小磁针静止时指的方向不同，说明磁场对小磁针作用力的方向是不同的，即磁场的方向不同。
我们看到了条形磁体的磁场中各点的小磁针偏转方向各不相同，即各点的磁场方向各不相同。
三、磁感线
有没有什么办法，可以把磁场磁性的强弱、以及不同的磁场方向描述出来呢？
我们可以利用一些小铁屑，把它们撒入磁场中，它们会被磁化为一个个小磁针，这一个个小磁针在磁场中静止时的指向，就让我们更清楚地看到条形磁体周围空间的磁场情况。
我们也可以由铁屑的排布分析条形磁体磁性强弱的分布：磁体磁性最强的两个部位是磁极处。铁屑的分布状态可以直观反映磁场磁性强弱的分布状况。
这样依据条形磁体周围小铁屑最终静止时的分布和小磁针静止时北极的指向，我们可以更确切地画出条形磁体的磁感线（如图所示）。
同样，依据蹄形磁体周围小铁屑最终静止时的分布和小磁针静止时北极的指向，我们可以更确切地画出蹄形磁体的磁感线（如下图所示）。
观察两个磁感线分布图，你是否发现了什么共同点？磁体周围的磁感线都是从磁体的N极出发，回到S极的。
对磁感线的认识：
①在磁体外部，磁感线由磁体的北极（N极）出来，回到磁体的南极（S极），在磁体内部从S极回到N极，磁感线为闭合曲线。
②磁感线的方向就是该点小磁针北极受力的方向，也就是小磁针静止后北极所指的方向。
③磁感线密的地方表示该点磁场强，即磁感线的疏密表示磁场的强弱。
④磁感线布满磁体周围的整个空间。在磁场空间中每一点只有一个磁场方向，所以任意两条磁感线不能相交。
⑤磁感线只是帮助我们描述磁场，是人们假想的曲线，实际上并不存在，所以磁感线应画成虚线。但是磁场是真实存在的。
四、地磁场
1．指南针的原理
无论是古时的司南，还是宋代后发明的指南针，它们为什么能指示南方呢？指南针就是小磁针，为什么能指示方向呢？
指南针在地球周围的不同位置会发生偏转，指示不同的方向，这说明指南针处于磁场中，受到了磁力的作用。这个磁场是谁提供的呢？就是我们生活的地球，我们把这个磁场称为地磁场。
建议播放视频【教学实验】地球磁场探究.mp4
2．地磁场跟条形磁体的磁场相似
通过研究，人们发现地磁场的磁场分布情况跟条形磁体的磁场相似（如图所示）。地磁场的两个磁极分别在地球的南北极附近。我们知道指南针静止时，指南方的一端为S极，指北方的一端为N极，所以地理的南极附近是地磁场的N极，而地理的北极附近则是地磁场的S极。
概括起来说，就是地磁场的南北极与地理的南北极是颠倒的。自1600年英国的吉伯提出“地球是一个巨大的磁石”开始，有关地磁场起源的推测已有400年的历史，但至今仍未获得圆满解决。
3．磁偏角
既然指南针可以指示出南北的方向，那么我们沿着指南针指示的方向一直走下去，是不是就可以走到地理的南北极上呢？
实际上是不能的。因为地磁场的两极与地理的两极是不重合的。如上图，这是地理两极的连线，这是地磁两极的连线，我们可以看到两条连线之间存在着一个夹角，科学上把这个角叫做“磁偏角”。
北宋学者沈括在《梦溪笔谈》中，记载了地磁的南极、北极与地理的南极、北极并不完全重合，存在磁偏角，比西欧记录早400年。
典型例题
例1 中华民族有着悠久的历史，古代就有许多对自然现象的观察和记载，“司南之杓，投之于地，其柢指南”如图所示，下列说法中正确的是（ ）
A．“其柢指南”中“柢”是握柄，是磁体的N极
B．司南静止时能指南北，说明地球周围存在磁场
C．“其柢指南”利用了异名磁极相互排斥
D．地球是个巨大的磁体，周围的磁场方向由地理北极附近指向地理南极附近
解析：司南也就是指南针，其指南的一端是南极，用S表示；“其柢指南”中“柢”是握柄，是磁体的S极，故A错误；
司南能够指示南北，是因为地球本身是一个大磁体，周围空间存在地磁场，故B正确；
异名磁极相互吸引，“其柢指南”说明“柢”所对是地磁北极，故C错误；
地磁南极在地理北极附近，而地磁北极在地理南极附近，地球周围空间的磁场方向是由地理南极附近指向地理北极附近，故D错误。
答案：B
例2 关于磁现象，下列说法中正确的是（ ）
A．磁体间的相互作用是通过磁场发生的
B．磁体之间只有相互接触时才能产生相互作用力
C．异名磁极相互排斥，同名磁极相互吸引
D．磁体的磁性只有在磁体吸引铁块时才存在
解析：在磁场中，磁极间的相互作用都是通过磁场发生的，故A正确。
由于磁体周围存在磁场，所以磁体之间不需要直接接触，也能产生相互作用力。故B错误。
磁极间的相互作用规律是：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。故C错误。
磁性是磁体的基本性质，永磁体的磁性是永久存在的。故D错误。
答案：A
课堂小结
一、认识磁体
1．磁极：磁体磁性最强的部分叫做磁极。
2．磁化：物体获得磁性的过程叫做磁化。
3．磁极间的相互作用规律：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。
二、磁场
磁体周围存在着一种看不见、摸不着的物质，叫做磁场。我们引入磁感线来描述磁场。
三、磁感线
磁感线是为了描述磁场而引入的，不是真实存在的。
四、地磁场
地球周围也存在磁场，称为地磁场。地理两极与地磁场的两极并不重合，它们之间的夹角称为磁偏角。