指南针的发展历程(课件）

指南针的发展历程 生活中，我们不管是步行还是驾车出行时，常常需要辨别方向。我们把指南针——这个开启人类文明之旅、探索未知世界的工具却渐渐遗忘了。现在我们的日常生活中似乎很少用到它了，但是世界这么大，指南针便是人们外出旅行必备利器，现在，让我们一起走近史上指南针的世界，去了解指南针进化史！ 指南针的起源——磁石 磁石通常称为"吸铁石"，它把许多铁屑紧紧吸在一起，就象一个慈祥的母亲吸引自己的孩子，所以人们称它为"慈石"。磁石吸铁是因为每块磁石两头都有不同的磁极，一头叫正极，另一头叫负极。人类居住的地球也是一块天然大磁铁，地球的南北两头也有不同的磁极，地球的北极是负磁极，地球南极为正磁极。根据同性磁极相排斥，异性磁极相吸引的原理，拿一根可以自由转动的磁针，无论站在地球的什么地方，它的正极总是指北，负极总是指南。 司南——指南针的前身 司南是指南针的前身，它出现在距今2000多年的战国时期，而在汉代得到进一步发展。要使司南得以发明，首先需要发现磁石以及磁石的指极性，在战国时的史书中就有记载磁石可以吸铁的，后来人们也发现了磁石的指极性，并由此原理制成了司南。司南看上去是一个方盘，方盘上标有方位。中间放一勺状磁石，拨动磁勺，让其自由旋转后静止下来，勺柄所指的方向就是南方。利用磁石指极性发明的司南，从战国一直到南北朝还在不断应用和发展。 司南的地盘是青铜做成的，内圆外方，中心圆面磨得非常光滑，以保证勺体指示方向的准确性。中心圆外围依次布列八卦、天干、地支和二十八宿，共计二十四个方位。地盘中心的小勺是用整块的天然磁铁磨成的，磁铁的正极磨成司南的长柄，勺头底部是半球面，非常光滑。使用时先把地盘放平，再把司南放在地盘中间，用手拨动勺柄，使它转动，等到司南停下来，勺柄所指方向就是南方。这种勺形司南直到八世纪时仍在应用。 司南的改进 但是以天然磁石制成的司南，由于磁勺是琢磨而成的，这样一来磁勺的磁性有所减弱。同时磁勺与方盘之间还存在着摩擦力，所以司南的灵敏性不够。而且磁勺也不会固定在盘心，每次使用的时候都需要手动拨动磁勺，让其转动，然后定向。这样的方法在颠簸状态下使用起来不太方便，甚至没办法定向了。 到了晋、南北朝时期，人们注意到了磁石可以吸引铁针，并且也可以使铁针磁化，他们便试图将司南的勺状天然磁石改为磁针，这样便实现了磁体在材料和形态上的改进。司南原来是方形地盘，当其勺状磁石改为磁针时，圆形地盘便取代了方形地盘，这样更加适合磁针的指向需要。 但是磁针直接放在地盘上时是不能自由旋转的，所以如果要用磁针来代替勺状磁石，那么还是需要考虑怎样使磁针在地盘中心自由旋转，使其定向。古人们也想出了多种方法去解决这个问题。 经过长期的改进，人们又把钢针在天然磁体上摩擦，钢针也有了磁性。这种经过人工传磁的钢针可以说是正式的指南针了。沈括在他的《梦溪笔谈》中提到他对指南针的用法做过四种试验，即水浮法、缕悬法、指甲法和碗唇法。"水浮法"是把指南针放在有水的碗里，使它浮在水面上，指示方向。"缕悬法"就是在磁针中部涂上一些蜡，上面粘一根丝线，把丝线悬在木架上，针下安放一个标有方位的圆盘，静止时钢针就指示南北。"指甲法"就是把钢针放在手指甲面上，轻轻转动，由于手指甲的光滑，磁针就和司南一样也能发生指南作用。"碗唇法"是把磁针放在光滑的碗边上，转动磁针，便和指甲法一样发生指南作用。 到了唐代末期，出现了风水学上用的水罗盘，但是其构造和早期的司南很不一样，主要由可转动的磁针和刻度盘组成，所以可以算得上是一项发明。而且在唐代时人们就已经发现了磁偏角，也就是磁针静止时，磁针并不是指向地球的地理北极，而是与真正的地球北极有一定的夹角，这个角就是磁偏角。 到了宋代，劳动人民掌握了制造人工磁体的技术，又制造了指南鱼。指南鱼是把薄钢片剪成鱼形，长二寸，宽五分，鱼的肚皮部分凹下去，使鱼象船一样能浮在水面上。然后把鱼和天然磁铁放在一起，由于磁体的吸力，钢片受磁感应也具有磁性。这种人工传磁方法制成的指南鱼比使用司南方便多了，只要有一碗水，把指南鱼放在水面上就能辨别方向了。 北宋海陆旅行时，人们用的就是水罗盘，它有两种形式，只是磁体磁化方式的不同，一种是曾公亮描述的方法，一种则是将铁针与磁石摩擦的方法。这两种形式的指南针在北宋得到广泛使用，并且也传到了国外。水罗盘一直沿用到了明清时代。而在北宋时，将指南针用于航海方面的记录也多了起来，所以中国比西方使用航海罗盘早100多年的历史。 南宋时人们也会使用一种旱罗盘，原理就是将磁针用铜钉支撑在上面，使其自由旋转定向。因为无须用水，所以叫做旱