第一节 磁的奥秘（培优教学课件）物理沪科版2024九年级全一册

该初中物理课件围绕磁现象、磁场与磁感线、地磁场展开，通过爱因斯坦与指南针的故事及磁浮列车问题导入，引导学生从生活现象出发，经实验探究（如铁屑分布、小磁针转动）归纳磁性、磁极等概念，再通过例题和总结构建知识支架。 其亮点在于以科学探究为核心，通过铁屑实验、小磁针悬挂等操作培养科学思维，用磁感线模型描述磁场体现模型建构，结合沈括发现磁偏角和指南针发明渗透科学态度与责任。学生能在探究中深化物理观念，教师可借助结构化实验与总结提升教学效率。

义务教育教科书 第十八章 磁及其相互作用 第一节 磁的奥秘 上海科学技术出版社 思考： 磁浮列车行驶时，为何能悬浮于轨道之上? 为什么能达到那么大的速度? 导入新课 当我还是一个四五岁的小孩时，父亲给我一个指南针。我觉得十分好奇，这个指南针不和任何物体接触，竟能始终地指向南北。我现在还记得：当时我萌发了一个深刻而持久的印象——这事情的背后一定隐藏着某种原理。 ——爱因斯坦 学习目标 能认识磁极间的相互作用规律；能通过磁感线描述磁场，知道磁场的方向, 知道地磁场；能认识我国古代四大发明之一指南针在促进社会发展方面的价值。 1. 磁现象 2. 磁场与磁感线 3. 地磁场 4. 综合提升训练 目录导航 一、磁现象 第一节 磁的奥秘 一、磁现象 1. 磁性、磁体和磁极 （1）探究磁性、磁体和磁极 实验一：用磁体的一端分别靠近铁片、钢锯片、硬币、铜螺丝、回形针、玻璃片等。 实验现象：通过实验发现磁体能够吸引铁片、钢锯片、硬币和回形针，不能吸引铜螺丝、玻璃片。 磁铁 一、磁现象 实验二：把细铁屑或大头针均匀地撒在一张白纸上，将条形磁体平放在铁屑中，然后用手轻轻将磁体提起，并轻轻抖动，观察磁铁两端及中间部分吸引铁屑的多少。 实验现象：发现两端附近吸引的铁屑最多，而中间部位几乎不吸引。 实验三：用线吊起一个小条形磁体，使它在水平面内自由转动，发现小磁体静止的时候，大致停在南北方向上。即自由转动的磁体，静止后恒指南北. 大头针 细铁屑 一、磁现象 探究归纳 （2）磁性与磁体 能够吸引铁、钴、镍等物质的性质称为磁性，它是物质的一种属性。具有磁性的物体称为磁体。 （3）磁极 磁体的两端磁性最强，磁体上磁性最强的部分叫做磁极。 能够自由转动的磁体，静止时指向南方的那个磁极叫做南极或S极，指向北方的那个磁极叫做北极或N极。 一、磁现象 永磁体 软磁体 按磁体的来源 按磁体的形状 磁体的分类 天然磁体 人造磁体 （4）磁体的分类 条形磁体 蹄形磁体 针形磁体 按磁性保持的时间 一、磁现象 （1）做一做 ①将一根条形磁铁甲用细线悬挂起来，用另一根条形磁铁乙的N极分别去靠近甲的N极（图1）和S极（图2）； 再用乙的S极去靠近甲的S极（图3），观察现象，归纳结论。 2. 磁极间的相互作用 图1 甲 乙 图2 甲 乙 图3 甲 乙 一、磁现象 ② 将两根条形磁铁的N、S极互相靠近时，感受之间的力； 将两根条形磁铁的N、N极互相靠近时，感受之间的力。 N、S极互相吸引 N、N（S、S）极互相排斥 同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引. （2）磁极间相互作用的规律 一、磁现象 3. 磁化 如图甲所示，用磁体吸引大头针，会发现被磁体吸引的大头针又能吸引其他大头针，这表明它们能表现出磁性。 （1）磁化与铁磁性物质 把原来不显磁性的物质，通过靠近或接触磁体等方式使其显出磁性的过程叫做磁化。被磁化后，具有较强磁性的物质叫做铁磁性物质, 如铁、钴、镍等。 （2）每块磁体都有两个磁极 如图所示，将一块磁体分成若干块磁体， 发现不论分成多少块，每块磁体均有两个磁极。 甲 磁体吸引大头针 一、磁现象 （3）磁化的方法 ①将磁铁的一极靠近或接触磁性材料（图甲）； ②将磁铁的一极在磁性材料上沿同一方向重复摩擦几次（图乙所示）； ③利用充磁机对磁性材料充磁。钢被磁化后能长时间保持磁性，铁则不能。人造磁体就是将钢进行磁化而制成的。 乙 甲 一、磁现象 【例题1】如图所示，为判断一根铁棒是否有磁性，用铁棒靠近置于水平桌面上的小磁针进行检验，当出现以下哪一现象，便能证明铁棒有磁性（　　） A．将铁棒一端靠近小磁针N极，N极被排斥 B．将铁棒一端靠近小磁针N极，N极被吸引 C．将铁棒两端分别靠近小磁针N极，N极均被吸引 D．将铁棒同一端分别靠近小磁针N、S极，两极均被吸引 A 一、磁现象 【解析】A．将铁棒一端靠近小磁针N极，N极被排斥，根据磁极间额相互作用可知，铁棒一定具有磁性，故A符合题意； B．将铁棒一端靠近小磁针N极，N极被吸引，由于磁体能够吸引铁、钴、镍等金属，因此不能判定出铁棒具有磁性，故B不符合题意； C．将铁棒两端分别靠近小磁针N极，N极均被吸引，由于磁体能够吸引铁、钴、镍等金属，且对铁棒均吸引，说明铁棒一定不具有磁性，故C不符合题意； D．将铁棒同一端分别靠近小磁针N、S极，两极均被吸引，由于磁体能够吸引铁、钴、镍等金属，且对铁棒均吸引，说明铁棒一定不具有磁性，故D不符合题意。 故选A。 二、磁场与磁感线 第一节 磁的奥秘 二、磁场与磁感线 想一想： 如图所示，用细绳将一块条形磁体悬挂起来，再用另一块条形磁体靠近它。 你观察到什么现象？为什么两磁体间没有接触，却能产生相互作用呢？磁体周围有什么呢？ 下面，我们就来探究一下吧！ 【实验探究】 将铁屑均匀撒在玻璃板上，再将玻璃板放置在条形磁体上方，然后轻轻敲打玻璃板，观察铁屑的分布，看看是否与如图甲所示的铁屑分布类似。 如图乙所示，再用两条形磁体试试，看看当两磁体的磁极相对时，如N极与S极相对，磁体周围的铁屑会呈现怎样的分布。 甲 条形磁体周围的铁屑分布 乙 两条形磁体异名磁体周围的铁屑分布 二、磁场与磁感线 1. 磁场 从以上实验可知，磁体周围一定存在着某种物质。原来，磁体的周围存在着一种看不见、摸不着的物质，人们将其称为磁场。 磁体之间的相互作用正是通过磁场发生的。 蹄形磁体周围的铁屑分布 二、磁场与磁感线 实验中的铁屑在不同磁体周围有不同的分布图像，这是因为不同磁体周围的磁场不同。铁屑在磁场中被磁化，一粒铁屑相当于一个小磁针，它们在磁场作用下形成了不同的分布图像，这些铁屑的分布图像显示了磁体周围的磁场分布状况。 图为蹄形磁体周围的铁屑分布图像。 （1）探究磁感线的分布 如图所示，是条形磁体周围铁屑的分布，再在玻璃板上将一些小磁针放在铁屑排列的一条曲线上，观察这一组小磁针N极的指向有什么特点？ 2. 磁感线 条形磁体周围铁屑的分布 二、磁场与磁感线 【实验现象】 可以看到小铁屑排列成一条条有规律的曲线。将一些小磁针放在铁屑排列的一条曲线上，可观察到小磁针的N极指向沿着曲线方向。 条形磁体磁感线的分布 （2）磁感线的概念 如果按照铁屑在磁场中排列的情况和小磁针N极的指向画出一些带箭头的曲线，就可以形象地描述磁场。 为了形象直观地描述磁场，物理学中人为地引入了磁感应线（简称磁感线），即用带箭头的曲线来描述磁场的某些特征和性质。 二、磁场与磁感线 （3）磁场方向 如图所示，磁体外部的磁感线都是从磁体的N极出发，回到S极。磁感线上任何一点的切线方向，即放在该点的小磁针静止时的N极指向，就是该点的磁场方向。 二、磁场与磁感线 （4）磁感线描述磁场的强弱 磁感线分布越密的地方，其磁场越强；磁感线分布越疏的地方，其磁场越弱。 图（a）为两块条形磁体异名磁极附近的磁感线分布，图（b）为蹄形磁体磁极附近的磁感线分布，图中磁感线的疏密反映了磁场的强弱。 二、磁场与磁感线 磁感线的疏密反映了磁场的强弱。 （5）五种常见磁场的磁感线描述 ④同名磁极的磁感线 ①条形磁铁的磁感线 ②蹄形磁铁的磁感线 ③同名磁极的磁感线 ⑤异名磁极的磁感线 二、磁场与磁感线 3. 磁感线的特点 （1）磁感线是一种物理模型 磁感线是用来描述磁场的一些假想曲线，实际上并不存在。 （2）磁感线是封闭的、立体的曲线 在磁体的外部，磁感线的方向是从N极指向S极，而在内部，是从S极指向N极。 （3）在同一磁场中，任何两根磁感线都不会相交 这是因为在同一磁场中任何一点的磁场方向只有一个确定的方向，如果在某一点有两条磁感线相交，就意味着该点有两个磁场方向，就与某点磁场方向的唯一性相悖。 二、磁场与磁感线 【例题2】下列关于磁场和磁感线的说法中错误的是（　　） A．磁感线用来描述磁场的分布情况 B．磁感线越密的地方磁场磁性越强 C．磁极间的相互作用是通过磁场完成的 D．磁场和磁感线都是真实存在的 D 【解析】A．磁感线是为了描述磁场的分布而引入的，是假想的，不是真实存在的，故A正确，不符合题意； B．磁感线的分布疏密可以反映磁场的强弱，磁感线越密越强，反之越弱，故B正确，不符合题意； C．磁体周围存在磁场，磁体之间相互作用，比如同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引是通过磁场实现的，故C正确，不符合题意； D．磁场是真实存在的，磁感线是假想的，不是真实存在的，故D错误，符合题意。 二、磁场与磁感线 故选D。 【例题3】条形磁体的磁感线如图所示，小磁针处于静止状态。请在图中标出：①磁感线A点处的磁场方向；②小磁针的N极。 二、磁场与磁感线 【解析】在磁体外部，磁感线是从N极出发回到S极，故条形磁铁的磁感线由左侧指向右侧，A点处磁场方向指向S极；小磁针处于静止状态，根据同名磁极相互排斥、异名磁极相互吸引的原理，小磁针的左端为S极，右端为N极，如图所示： 【例题4】如图是条形磁体的磁场外布图，有以下说法其中正确的是（　　） ①该条形磁铁的右端为N极，左端为S极；②a处的磁场强弱与b处的磁场强弱相同；③置于a点的小磁针，静止时北极指向左侧；④磁感线是真实存在的一种物理模型 A．①② B．③④ C．①③ D．②④ C 二、磁场与磁感线 ①在磁体外部，磁感线都是从N极出发，回到S极，因此，图中条形磁铁的右端为N极，左端为S极，故①正确； ②磁体中两极的磁性最强，中间的磁性最弱，因此，a处的磁场比b处的磁场弱，故②错误； ③由于磁场中某一点，小磁针静止时N极所指的方向为磁场的方向，所以置于a点的小磁针，静止时北极指向左侧，故③正确； ④磁感线是为了便于研究，人们假想出来的， 是一种物理模型，但不是真实存在的，故④错误； 综上所述，①③正确，故ABD错误，C正确。 所以选C。 二、磁场与磁感线 三、地磁场 第一节 磁的奥秘 三、地磁场 做一做，想一想： 把小磁针放在桌面上，静止时，观察它们的指向是怎样的？结果发现它们的指向有规律，即小磁针的N极总是指向北方。 为什么指南针在世界各地都能够指示南北呢？ 原来，我们生活的地球本身就是一个大磁体。 三、地磁场 1. 地磁场 （1）地磁场 地球周围空间存在的磁场称为地磁场。 地球是一个磁体，地磁场的形状与条形磁体的磁场很相似。 （2）地磁场的特点 地磁两极与地理两极相反。地磁北极在地理南极附近，地磁南极在地理北极附近。 三、地磁场 2. 磁偏角 地球这个巨大的磁体有两个磁极，分别称为地磁的南极（S）和地磁的北极（N），地磁的两极和地理的两极并不重合。地磁的南极在地理的北极附近，地磁的北极在地理的南极附近，它们之间有一个偏差角度，我们称为磁偏角。 沈括（1031—1095），中国宋代著名学者，他在其著作《梦溪笔谈》中最早提及磁偏角：“方家以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也”。沈括—第一个发现磁偏角的学者。 三、地磁场 （1）地磁场对人类的生产、生活都有重要意义 我们就处在地球这个大磁体所产生的磁场中。地磁场对人类的生产、生活都有重要意义。例如，行军、航海需要利用地磁场对指南针的作用来定向。再者，海龟的洄游、信鸽的飞翔也是依靠地磁场来定向。 （2）地磁场被称为地球生命的“保护伞” 3. 地磁场的应用 因为，假如没有地磁场，来自宇宙空间的高速带电粒子流将直射地球，威胁生命。另外，在高能粒子的轰击下，地球周围的大气成分也可能发生改变，使得生命无法生存。所以，地磁场这顶“保护伞”对我们来说至关重要。 三、地磁场 中国是世界上最早有人开始研究磁现象的国家。约公元前4世纪，在《管子》一书中就有关于磁现象的记载。 我国古人很早就发现了磁石的指向性。公元4世纪的西晋时代，人们将剪成鱼形的薄铁皮加热到通红，鱼头朝南、鱼尾朝北放入水中快速冷却，经地磁场磁化后，制成了指南鱼。后来，人们又找到了用天然磁石摩擦钢针使其磁化的方法，制作了指南针。 4. 指南针 指南针是我国古代的四大发明之一。我国古代就利用司南来辨别方向，司南是现代所用的指南针的始祖。指南针这一伟大发明，在航海、探险、军事方面都具有重要的实用价值。 司南 三、地磁场 【例题5】中国宋代科学家沈括在《梦溪笔谈》中最早记载了地磁偏角：“以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也。”进一步研究表明，地球周围地磁场的磁感线分布示意如图所示。地磁场的磁感线 ______（选填“是”或“不是”）真实存在的，地磁场的N极在地理的_____（选填“南”或“北”）极附近。 磁感线是假想的分布在磁体周围的曲线，地磁场的磁感线不是真实存在的，地磁场是真实存在的。 地理的南北极和地磁的南北极并不重合，地磁北极在地理南极附近，地磁南极在地理北极附近。 不是 南 四、课堂总结 第一节 磁的奥秘 课堂总结（1） 磁现象 ①磁体：具有磁性的物体称为磁体，具有吸引铁、钴、镍等物质的性质。②磁极：磁体上磁性最强的部分叫磁极。一个磁体有2个磁极：北极、南极。 ③磁极间的相互作用：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。 ④磁化：不显磁性的物质，通过靠近或接触磁体等方式使其显出磁性的过程。 ①磁场：磁体周围存在一种看不见、摸不着的物质，称为磁场。 ②磁场的方向：小磁针静止时N极的指向。 ①磁感线：即带箭头的曲线来描述磁场的某些特征和性质。 ②方向：在磁体外部，它从磁体的N极出发，回到S极。 ③描述磁场方向：磁感线上任意一点的切线方向就是该点的磁场方向。 ④描述磁场强弱：磁感线的疏密表示磁场的强弱。 ①地球周围空间存在的磁场称为地磁场。 ②地磁两极与地理两极相反且不重合，之间的偏差角度称为磁偏角。 磁 场 地磁场 磁的奥秘 磁感线 课堂总结（2） 磁现象与电现象的对比 磁现象 电现象 磁体能吸引铁、钴、镍等物质 带电体能吸引轻小物体 两种磁极：北（N）极和南（S）极 两种电荷：正电荷和负电荷 同名磁极相互排斥， 异名磁极相互吸引 同种电荷相互排斥， 异种电荷相互吸引 磁极不接触也能相互作用 电荷不接触也能相互作用 用磁体摩擦可使磁性材料磁化 摩擦可使物体带电 五、综合提升训练 第一节 磁的奥秘 【解析】磁感线的方向与小磁针静止时北极所指的方向一致，且磁感线从磁体的北极出来回到南极；由图可知，小磁针的N极是向上的，说明磁感线的方向向上，磁体周围的磁感线是从N极出发，回到S极，所以磁感线分别进入甲和乙，所以甲和乙都是S极，故ABC错误，D正确。 故选D。 综合提升训练 1．如图所示，小磁针处于静止状态，关于甲、乙两磁极的判断正确的是（　　） A．N极 S极 B．S极 N极 C．N极 N极 D．S极 S极 D 综合提升训练 2．人类最早的磁化技术出现在我国宋代。据《武经总要》记载，如图所示，古人先将鱼形铁烧红，令铁鱼头尾指向南北，然后将其放入水中冷却，依靠地磁场获得磁性，再将其放入水中漂浮，制成指南鱼，图中是它静止时的指向。下列判断正确的是（　　） A. 鱼形铁不能被磁体吸引 B. 指南鱼周围存在磁感线 C. 指南鱼鱼头应标注“N” D. 指南鱼的腹部磁性最强 C 【解析】 指南鱼是个磁体，两端的磁性最强；与其他磁体会有力的作用，故能被磁体吸引；周围存在磁场，静止时鱼头指北方向，应标注“N”；所以ABD错误，选项C正确。所以选C。 综合提升训练 3．20世纪60年代，美国细菌学家发现趋磁细菌，将磁铁置于细菌附近，细菌向磁铁的N极运动，如图所示。由此可见，在海洋中，地磁场将驱使这种细菌运动的方向为（　　） A．由南向北 B．由北向南 C．由西向东 D．由东向西 B 【解析】如图所示，磁铁外部磁感线从N极出发，回到S极，将磁铁置于细菌附近，细菌向磁铁的N极运动，而地磁N极在地理S极附近，故细菌在地磁场将驱使下将从北向南运动，故ACD不符合题意，B符合题意。 所以选B。 【解析】A．根据同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引可知，小磁针的N极指左，所以左端为磁铁的S极，右端为磁铁的N极，故A错误； B．磁感线分布越密的地方，其磁场越强，故P处磁场比Q处弱，故B错误； C．由小磁针的指向可知，该条形磁体的右端为N极，左端为S极，磁体周围的磁感线从磁体的N极出来，回到磁体的S极，故C正确； D．磁体的左端为S极，当置于Q点的小磁针，根据磁极间的相互作用可知，其静止时南极指向左侧，故D错误。所以选C。 综合提升训练 4．如图所示是条形磁铁的磁场分布图，下列说法正确的是（　　） A．该条形磁铁的左端为N极，右端为S极 B．P和Q两处的磁场强弱相同 C．条形磁铁周围的磁感线方向从右端发出，回到左端 D．置于Q点的小磁针，静止时南极指向右侧 C 【解析】根据磁极之间的相互作用规律可知，小磁针左侧磁体为N极，右侧磁体为S极，磁感线从N极指向S极，如图所示. 综合提升训练 5．磁体旁的小磁针静止时所指的方向如图所示，请在括号中标出磁体的磁极，并标出图中磁感线的方向。 综合提升训练 6. 在探究蹄形磁体周围磁场的实验中，老师将玻璃板平放在磁体上，并均匀地撒上一层铁屑，轻敲玻璃板，铁屑就会有序地排列起来，如图。对实验的有关分析不正确的是（　　） A．撒铁屑的目的是将看不见、摸不着的磁场显示出来 B．铁屑在磁场中被磁化成一个个小磁体 C．轻敲玻璃板，目的是使铁屑可以自由转动，铁屑在磁力作用下有序排列 D．把玻璃板换成铁板，实验效果会更好 D 【解析】A．撒铁屑的目的是将看不见、摸不着的磁场显示出来，这里用到了转换法，故A正确，不符合题意。 B．铁屑在磁场中被磁化成一个个小磁体，在磁场的作用下，被磁化的铁屑的分布可以将看不见、摸不着的磁场显示出来，故B正确，不符合题意； C．轻敲玻璃板，目的是使铁屑可以自由转动，铁屑在磁力作用下有序排列，此时铁屑的分布反映的就是磁场的情况，故C正确，不符合题意； D．把玻璃板换成铁板，会受到铁板的影响，实验效果会不好，故D不正确，符合题意。所以选D。 综合提升训练 $