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第十七章 從指南針到磁浮列車
磁浮列車的工作原理是什么？
思考
2022年9月20日，我國中車面向全球發布了當前世界上可實現的速度最快陸地公共交通工具——時速600公里高速磁浮交通系統.
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從指南針到磁浮列車
第一節 磁是什么
第二節 電流的磁場
第三節 科學探究：電動機
為什么會轉動
第一節 磁是什么
1. 知道磁在日常生活、工業生產乃至高科技領域有著重要應用.
2. 知道磁極間有相互作用，會判斷物體是否有磁性，以及磁體的磁極.
3. 知道磁體周圍存在磁場和磁場具有方向性.
4. 知道磁感線，會畫常見磁體的磁感線.
5. 初步認識地磁場.
學習目標
　　今天，在我們的日常生活、工業生產乃至高科技領域里，用到磁的地方不勝枚舉.
指南針
磁卡
磁懸浮列車
新課引入
什么是磁？
思考
1. 磁性：能吸引鐵、鈷、鎳等物質的性質；
2. 磁體：具有磁性的物體.
一、認識磁現象
用磁體靠近大頭針時，發現磁體對大頭針有吸引作用.
新知學習
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不能吸引鋁、銅.
磁石
磁體
按來源
按磁性
圓柱形等
蹄形
針形
條形
人造
天然
軟磁體
永磁體
3 .磁體的種類
各種各樣的磁體
4. 磁極：磁體上吸引能力最強的兩個部位(每個磁體都有兩個磁極).
磁體各部分磁性都一樣強嗎？怎樣比較磁性強弱呢？
吸引的鐵屑多少
條形磁體的兩端磁性最強.
正中間幾乎沒有磁性.
思考
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任何磁體都有兩個磁極，它們分別叫做磁北極(N極)和磁南極(S極).
用一個磁體的N極靠近另一個磁體的N極或S極，會發生什么現象呢？
同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引.
5. 磁極間相互作用規律：
N
S
N
S
排斥
N
S
N
S
吸引
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思考
①定義：我們把原來不顯磁性的物質通過靠近或接觸磁體等方式使其顯出磁性的過程叫磁化.
6.磁化
　 被磁化的物體(例：鐵)獲得的磁性會立即消失(軟磁體)；
　 被磁化的物體(例：鋼)，獲得的磁性就會保持較長的時間(永磁體).
N
軟鐵棒
軟鐵棒
甲
乙
　 能被磁化的物質叫鐵磁性物質，如鐵、鉻、鎳.
②磁化的方法
用磁體的南極或北極，沿磁性物體向一個方向摩擦幾次；
鐵棒或其他磁性物質
磁體一般都是通過磁化制造出來的.
接觸或靠近磁體；
在物體上繞上導線，通入直流電一段時間.
+
-
未被磁化前
被磁化后
從微觀角度理解磁化過程：
③ 退磁的方法：
敲擊退磁法
加熱退磁法
交變電流退磁法
目的都是使磁體內部的磁性物質無序排列，失去磁性.
④應用：
鋼針磁化后，可以用來制作指南針.
如果將一塊磁體分成若干塊小磁體，那么每一塊小磁體上是否仍然有N、S兩個磁極？
不論分成多少塊，每一塊小磁體均有兩個磁極.
N
S
N
S
N
S
N
S
N
S
N
S
N
S
思考
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例 關于磁現象，下列說法正確的是(　　)
A. 磁體具有吸引輕小物體的性質
B. 利用摩擦的方法可使塑料帶有磁性
C. 將鐵棒的一端接近磁體的北極，互相吸引，則鐵棒一定有磁性
D. 將鐵棒的一端接近磁體的北極，互相排斥，則鐵棒一定有磁性
×
√
鐵棒有無磁性都會被磁體吸引
鐵棒有磁性：被磁體吸引或排斥
鐵棒無磁性：被磁體吸引
磁體能夠吸引鐵、鈷、鎳等物質；帶電體具有吸引輕小物體的性質
鐵和鋼等磁性材料
×
×
D
用一個磁極小車靠近另一個磁極小車，為什么它們始終沒有接觸呢？
？
磁極小車受到了力的作用.
二、磁體的周圍有什么
用細繩將一塊條形磁體懸掛起來，再用另一塊條形磁體靠近它.你觀察到什么現象？
實 驗 1
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兩個磁體沒有接觸，為什么有相互作用呢？
思考
現象：兩個磁體相互排斥.
將鐵屑均勻撒在玻璃板上，再將玻璃板放置在條形磁體上方，然后輕輕敲打玻璃板，觀察鐵屑的分布.
實 驗 2
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用兩條條形磁體，看看當兩磁體的磁極相對時，如N極與S極相對，磁體周圍的鐵屑會呈現怎樣的分布.
實 驗 3
從以上三個實驗可知，磁體周圍一定存在著什么.
鐵屑在不同磁體周圍有不同的分布圖像，這是因為不同磁體周圍的磁場不同.這些鐵屑的分布圖像顯示了磁體周圍的磁場分布情況.
條形磁體異名磁極
蹄形磁體
如何描述磁體周圍的磁場分布情況？
思考
磁體的周圍存在著一種看不見、摸不著的物質，人們將其稱為磁場.磁體之間的相互作用正是通過磁場發生的.
條形磁體
三、磁感線——一種描述磁場的方法
1. 為了形象直觀地描述磁場，物理學中人為地引入了磁感應線(簡稱磁感線)，即用帶箭頭的曲線來描述磁場的某些特性和性質.
磁感線的方向是怎樣的？
思考
同一位置，指向一定.
磁場是有方向的.
不同位置，指向一般不同.
觀看實驗，觀察實驗現象，思考這體現了磁場的什么特點？
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2. 方向：物理學中把小磁針靜止時北極所指的方向規定為該點的磁場方向.
在條形磁體周圍放置一些小磁針，觀察小磁針N極的指向.
3. 在磁體的外部，磁感線總是從磁體的N極發出，最后回到S極.
4. 磁感線上的箭頭方向是由N極指向S極.磁感線上任何一點的切線方向，也是放在該點小磁針的N極指向，就是該點的磁場方向.
磁感線：用來表示磁場分布情況的帶箭頭的曲線.
建模
——為了方便描述，磁感線并不真實存在！
條形磁鐵的磁感線
蹄形磁鐵的磁感線
磁感線分布越密的地方，其磁場越強；磁感線分布越稀的地方，其磁場越弱.磁感線的疏密反映了磁場的強弱.
例 關于磁感線的說法正確的是( )
A. 蹄形磁鐵的N、S極附近磁性最弱
B. 磁體周圍，畫有磁感線的地方有磁場，沒有畫磁感線的地方則沒有磁場
C. 磁感線上某一點的磁場方向是放在該點處的小磁針南極所指的方向
D. 磁感線是人們為了形象地描述磁場的分布而假想出來的，實際并不存在
D
√
最強
磁體周圍均有磁場
×
×
×
北極
　　公元1世紀初，東漢學者王充在《論衡》中記載“司南之杓，投之于地，其柢指南.”
指南針為什么可以指南北？
四、地磁場
磁針受力轉動是磁場作用的結果，那么指南針在世界各地都能指南北又是誰的磁場在施加作用呢？
1. 地球周圍存在的磁場叫做地磁場.
2. 研究表明地磁場的形狀與條形磁體的磁場很相似.
思考
地磁N極在地理的南極附近；地磁S極在地理的北極附近.
地理兩極與地磁兩極相反，且并不完全重合.
3. 地磁場特點
磁偏角示意圖
北極
磁北極
南極
磁南極
地軸
磁軸
4. 地磁場的應用
鴿子利用地磁場導航
行軍、航海利用指南針定向
海龜的洄游
5. 地磁場——地球生命的“保護傘”
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假如沒有地磁場，來自宇宙空間的高速帶電粒子流將直射地球，威脅生命.另外，在高能粒子的轟擊下，地球周圍的大氣成分也可能發生改變，使得生命無法生存.所以，地磁場這頂“保護傘”對我們來說至關重要.
指南針是我國古代發明之一.我國古代就利用司南來辨別方向，司南是現代所用的指南針的始祖.指南針這一偉大發明，在航海、探險、軍事方面都具有重要的實用價值.
司南
信息窗
磁是什么
認識
磁現象
課堂小結
磁性：磁體能夠吸引__________等物質的性質.
磁極：磁鐵上磁性____的部分.南極用__表示，北極用__表示.
磁極間的相互作用：同名磁極相互____，異名磁極相互____.
磁化：把原來不顯磁性的物質通過靠近或接觸磁體等方式使其
顯出____的過程.
磁場定義：磁體的周圍存在著一種看不見、摸不著的物質.
磁場性質：磁體之間的相互作用正是通過_____發生的.
磁場方向：放入磁場中的小磁針靜止時___極所指的方向.
方向：磁感線上任意一點的____方向是該點的磁場方向.
地磁場：地磁北極在地理___極附近，地磁南極在地理___極附近.
鐵、鈷、鎳
最強
排斥
吸引
N
S
磁性
磁場
N
切線
南
北
磁體的
周圍
有什么
磁感線——
一種描述
磁場的方法
特點：(1)用磁感線的疏密來反映磁場的____；(2)磁感線是閉合的、不交叉的曲線；(3)在磁體外部，磁感線總是從磁體的N極發出，回到S極，磁感線上的箭頭方向是由N極指向S極.
強弱
隨堂練習
1. 如圖所示為條形磁體周圍的磁場，E、F、P、Q四點中，磁場最強的是
(　　)
A. P點 B. Q點 C. F點 D. E點
越靠近磁極，磁感線越密集，磁場越強
D
2. 小明在實驗室發現三個形狀完全相同的磁鐵或鐵棒，已知cd是磁鐵，小明將它們依次懸掛后如圖所示，則_____一定具有磁性；_____可能具有磁性，也可能沒有磁性.
cd
ab
ef
ef
ab
同名磁極相互排斥、異名磁極相互吸引
磁體可以吸引鐵、鈷、鎳
3. 中國宋代科學家沈括在《夢溪筆談》中最早記載了地磁偏角：“以磁石磨針鋒，則能指南，然常微偏東，不全南也.”進一步研究表明，地球周圍地磁場的磁感線分布示意如圖所示.關于地磁場下列說法正確的是(　　)
A. 地磁場的N極在地理的南極附近
B. 地磁場不是真實存在的
C. 地理南、北極與地磁場的南、北極完全重合
D. 北京地區的地磁場方向由地理北極指向地理南極
地磁場是真實存在的
×
不完全重合
×
√
地磁北極在地理南極附近；
地磁北極指向地磁南極；
所以地理南極指向地理北極
×
A
4. 請標出下列磁體的磁極以及A、B兩點的磁感線方向.
N
S
N
N
由小磁針N極的指向可知該點磁場的方向，確定磁感線方向
因外部磁感線總是由N極指向S極，故說明右側一定為N極；兩磁體的磁感線都指向遠方，故說明兩磁體應為同名磁極
A
B

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