一、 磁体与磁场（培优教学课件）物理新教材苏科版九年级下册

江苏凤凰科学技术出版社 九年级物理 下册 义务教育教科书 第十六章 电与磁 科学家对电与磁的研究， 叩开了电气时代的大门。 如今，崇山峻岭水电生，草滩大漠风机旋; 电力塔架巍峨立，输电网络纵横连; 列车风驰电掣，万家灯火辉煌。 人们正享受着电力发展的丰硕成果。 我们所用的电是怎么产生的呢? 一、磁体与磁场 导入新课 第一节 磁体与磁场 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。 ——源自《爱因斯坦自述》 1. 了解磁体具有吸铁性和指向性。 2. 了解磁体间相互作用的规律。 3. 了解磁场、磁场的基本性质。 4. 初步了解磁化。 5. 了解磁感线可以用来形象描述磁场。 6. 了解地磁场。 学习目标 第一节 磁体与磁场 重点与难点 教学重点： 1. 磁场，磁场的基本性质； 2. 磁感线。 教学难点： 用磁感线来形象描述磁场。 第一节 磁体与磁场 学习内容 1. 磁体周围的磁场 2. 地磁场 3. 课堂总结 4. 实践与练习 5. 综合提升训练 第一节 磁体与磁场 一、磁体周围的磁场 第一节 磁体与磁场 一、磁体周围的磁场 实验一：如图（a）所示，用条形磁体的一端靠近铁屑，描述你看到的现象。 实验现象：条形磁体的一端会吸引铁屑。 实验二：如图（b）所示，桌面上放着许多大头针，将放于其上的条形磁体缓慢提起，描述你看到的现象。 实验现象：发现条形磁体两端附近吸引的大头针最多，而中间部位几乎不吸引。 1. 磁性、磁体、磁极和磁化 （1）探究磁性、磁体和磁极 一、磁体周围的磁场 探究归纳 （2）磁性与磁体：将能够吸引铁、钴、镍等物质的性质称为磁性，它是物质的一种属性。具有磁性的物体叫作磁体。 （3）磁极：磁体上磁性最强的部位称为磁极。 磁体有两个磁极， 能够自由转动的磁体，静止时指南的那个磁极叫作南极或S极，指北的那个磁极叫作北极或N极。 （4）磁场：由上述现象可知，磁体在不接触铁屑和铁质大头针的情况下，就能将它们吸起。这种吸引力是怎么产生的呢? 研究表明，磁体的周围存在着磁场。 一、磁体周围的磁场 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。 （5）磁极间的相互作用 图1 甲 乙 图2 甲 乙 图3 甲 乙 同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引. 一、磁体周围的磁场 （6）磁化 实验：如图所示，用磁体靠近回形针，会发现磁体会吸引回形针。表明回形针也获得了磁性。 磁化：使原来不显磁性的物体在磁场中获得磁性的过程叫作磁化。 一、磁体周围的磁场 想一想：磁铁不接触铁钉就可以吸引铁钉，为什么？ 我们用嘴吹纸条，纸条会飘动，嘴巴也没有接触纸条，但我们可以凭借它对纸条的作用断定，这是通过空气发生作用的——尽管空气看不见，但它确实是存在的物质。 磁铁不接触铁钉就可以吸引铁钉，磁铁的周围有什么？我们来进行探究。 一、磁体周围的磁场 【实验探究1】用小磁针探究磁体周围的磁场 如图所示，使小磁针靠近条形磁体，将会看到什么现象?改变小磁针的位置，观察小磁针的指向。 2. 磁场及其方向 【实验现象】将磁针放到磁体附近，小磁针指向发生偏转，最终静止并保持一定的指向。改变小磁针的位置，小磁针的指向不同。 【实验分析】小磁针与磁体并没有接触，但产生了力的作用，这是因为磁体周围存在着一种物质——磁场，能使小磁针偏转。 改变小磁针的位置，小磁针的指向不同。表明小磁针在磁场中的不同位置，受力的方向不同。 一、磁体周围的磁场 【实验探究2】将小磁针先后放在条形磁体周围的不同位置，标出小磁针在各点静止时N极的指向，你有什么发现？ 【实验现象】 小磁针在各点静止时N极的指向不同。 【实验分析】小磁针在条形磁体周围不同位置的指向不同。表明磁场具有方向，磁场中各点的磁场方向一般不同。 一、磁体周围的磁场 （1）磁场 磁体周围存在着的看不见、摸不着的物质叫作磁场。 磁体两极磁场最强，中间磁场最弱，离磁体越远，磁场越弱。 磁场方向 磁场具有方向性。在物理学中，把小磁针在磁场中某处静止时N极所指的方向规定为该点磁场的方向。 （2）磁场的方向 一、磁体周围的磁场 3. 磁感线 （1）用铁屑探究磁体周围的磁场 【进行实验1】在玻璃板上均匀地撒一层铁屑，然后将玻璃板平放在条形磁体或蹄形磁体上，轻轻敲击玻璃板，铁屑将怎样分布? 【实验现象与分析】可以看到铁屑排列成一条条有规律的曲线。这是因为铁屑在磁场中被磁化成一个个“小磁针”，从而在磁场中有序地排列起来。 磁体周围 铁屑的分布 一、磁体周围的磁场 【进行实验2】如图所示，在有条形磁铁的玻璃板上放一些小磁针，这一组小磁针 N 极的指向有什么特点？ 【实验现象】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。 条形磁体周围 小磁针的指向 一、磁体周围的磁场 （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。物理学中把这样的曲线叫作磁感线。 一、磁体周围的磁场 （3）磁感线的方向 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。磁场越强的地方，磁感线分布越密；磁场越弱的地方，磁感线分布越疏。磁感线上任意一点的切线方向为该点的磁场方向。 一、磁体周围的磁场 （4）五种基本磁场的磁感线描述 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 N N ⑤异名磁极的磁感线 ④同名磁极的磁感线 一、磁体周围的磁场 （5）磁感线的性质 ①磁感线是用来描述磁场的一些假想曲线，实际上并不存在。磁感线上任意一点的切线方向为该点的磁场方向。磁场越强的地方，磁感线分布越密；磁场越弱的地方，磁感线分布越疏。 ②磁感线为封闭的、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。 一、磁体周围的磁场 【例题1】巴克球是一种由多个带磁性的金属圆球组成的益智玩具，借助金属球超强的磁性，可组合出众多的造型，如图所示。下列有关巴克球的说法正确的是（　　） A．巴克球周围的磁感线都是从S极指向N极 B．巴克球对放入其磁场中的金属一定有力的作用 C．巴克球组合出的造型不同，磁极的个数就不同 D．巴克球周围磁场的分布是不均匀的 D 【解析】A．磁感线是用来描述磁体周围磁场的，由N极出发回S极，故A错误； B．巴克球对放入其中的铁钴镍等磁性材料有力的作用，故B错误； C．巴克球组合后可看成一个磁体，任何一个磁体只有两个磁极，故C错误； D．巴克球周围磁场不是均匀分布的，南北极密集，中间松散，故D正确。故选D。 一、磁体周围的磁场 【例题2】在有机玻璃板上均匀地撒上细铁屑，并将它放在条形磁体上，轻敲玻璃板，可观察到细铁屑的分布情况如图所示，则下列有关分析正确的是（　　） A．细铁屑的分布形象地显示了磁场中磁感线有多少条 B．细铁屑的排列形象地显示出磁场的分布情况 C．磁场强弱的分布情况与细铁屑的多少有关 D．细铁屑所在的位置才存在磁场 B 【解析】AB．细铁屑的分布形象的显示了磁场的分布，不是磁感线的多少，故A错误，B正确； C．我们只能利于铁屑的分布来模拟磁感线的形状，但磁场强弱的分布情况与细铁屑的多少无关，故C错误； D．磁体周围存在磁场，没有细铁屑的地方也有磁场，故D错误。故选B。 【例题3】如图，根据磁感线的方向，标出小磁针的S极。 【解析】因为在磁体外部，磁感线都是从N极指向S极的，因此，图中两磁体的磁极都是S极；根据异名磁极相互吸引可知，小磁针的下端的N极，上端为S极。如图所示. 一、磁体周围的磁场 二、地磁场 第一节 磁体与磁场 二、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？ 二、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。地磁场在地球外部的磁感线也是从N极出发，回到S极。 二、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。 二、地磁场 3. 地磁场的存在对地球生态环境的影响 （1）地磁场对地球生物的保护 在地磁场的作用下，从太阳射向地球的高速带电粒子流运动方向会发生偏转，从而减少了它们对地球生物的侵袭。 海龟、鲸、侯鸟等迁徙动物对不同地理位置间地磁场强度、方向的差别十分“敏感”，能通过地磁场和太阳的位置辨别方向。 （2）预测地震 局部地磁场的强烈扰动能够为人们预测地震提供信息。 （3）地磁图 记录地球磁极位置和各地磁场强弱、方向以及变化规律的地磁图，是人们在航海、航空、军事以及地质工作中重要的参考资料。 指南针是指示方向的一种简单仪器。它是我国古代四大发明之一。在战国时期已有用天然磁铁矿磨制成的指南针，称为“司南”。最早记载见于《韩非子・有度》，其著作年代约在公元前3世纪。 北宋科学家沈括在其《梦溪笔谈》一书中有“方家以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也。水浮多荡摇，指爪及碗唇上皆可为之，运转尤速，但坚滑易坠，不若缕悬为最善”的记载。据考证：我国是世界上最早利用人工磁化方法（以天然磁石摩擦钢针）制作指南针的国家，也是最早发现地磁场的两极与地理两极并不重合而有微小偏移（即存在磁偏角）的国家。 二、地磁场 二、地磁场 指南针的发明极大地促进了我国古代航海事业的发展。曾七次远航西太平洋和印度洋的郑和船队，把天文定位与指南针的应用结合起来，提高了测定船位和航向的精确度。指南针经阿拉伯传入欧洲，被广泛应用于航海中，从而开辟了世界性的贸易市汤，对人类文明的发展进程产生了深远的影响。 郑和宝船 二、地磁场 【例题4】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示。关于地磁场， 下列说法正确的是（　　） A．地磁场的S 极在地理的南极附近 B．地磁场的南、北极与地理南、北极完全重合 C．地球周围存在着很多条疏密不同的磁感线 D．可以通过小磁针静止时N 极的指向来确定该点的地磁场方向 D 二、地磁场 【解析】A．地磁场的S极在地理的北极附近，故A选项错误； B．地磁场的南、北极与地理南、北极存在一定的偏角，故B选项错误； C．磁感线并不是真实存在的，是人们为了研究磁场假想出来的，故C选项错误； D．我们规定小磁针静止时N 极所指方向为该点的磁场方向，所以可以通过小磁针静止时N极的指向来确定该点的地磁场方向，故D选项正确。故选D。 三、课堂总结 第一节 磁体与磁场 课堂总结（1） 磁现象 ①磁性：能够吸引铁、钴、镍等物质的性质，它是物质的一种属性。 ②磁极：磁体的两端吸引能力最强，这两个部位叫作磁极。 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：使原来不显磁性的物体在磁场中获得磁性的过程。 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磁场的基本性质：对放入其中的磁体有力的作用。 ③磁场的方向：小磁针静止时北极所指的方向。 ①磁感线方向：在磁场外部，它从磁体的N极出发，回到S极。 ②描述磁场方向：磁感线上任意一点的切线方向为该点的磁场方向。 ③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并不重合，之间的偏差角度称为磁偏角。 磁 场 地磁场 磁感线 磁体与磁场 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 四、实践与练习 第一节 磁体与磁场 实践与练习 1. 磁体旁的小磁针静止时所指的方向如图所示。试画出通过小磁针中心的一条磁感线，并标出磁体的N极和S极。 S S S N N N 实践与练习 【解析】提示：可利用同名磁极相互排斥、异名磁极相互吸引的原理来判断被磁化的钢针哪一端是N极. 2. 用磁体将一根钢针磁化。你能用实验的方法鉴定出这根钢针的哪一端是N极吗? 实践与练习 【解析】中间磁环的底面是S极、顶面是N极，最上面的磁环底面是N极、顶面是 S极. 根据“同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引”判断。 3. 如图所示，三个磁环套在同一根圆木杆上，由于磁极间的相互作用，上面两个磁环都悬浮着。若最下面的磁环的下底面是N极，试在图中标出各个磁环的S极。 将最上面的磁环下压后松手，你将看到什么现象?想一想：这个现象可能有哪些应用?请查阅相关资料，并与同学分享。 实践与练习 【解析】提示：指南针在航海上的应用对地理大发现和海上贸易有极大的促进作用。指南针的发明源于中国古人如何定向问题的研究，也表明古人对如何定向问题的重视，为此，指南针被誉为中国古代四大发明之一。古代中国人将指南针用于军事和航海的活动，也被用于堪舆术，后来还辗转传入欧洲，在欧洲的航海活动和地理大发现中，发挥了不可替代的重要作用。在航海技术发明中，指南针也是最重要的单项发明。 4. 查阅资料，了解我国古代指南针的发明对人类社会发展的贡献。 实践与练习 5. 有些硬币可以被磁体吸引。查一查，这些可以被磁体吸引的硬币是由哪些材料铸成的?利用磁体和这些硬币可以搭建各种不同的几何图形。请你试一试，并思考为什么能实现这种搭建。 实践与练习 【解析】可以被磁体吸引的硬币通常由‌铁、镍、钴‌等磁性材料制成。这些材料被磁化后会产生磁场，从而被磁体吸引。 ‌ 一元硬币多为钢芯镀镍或铜芯镀镍结构，其中钢（主要成分为铁）和镍均属于磁性材料。当硬币置于磁体附近时，会被磁化并产生磁场，进而被吸引。 当硬币都放在磁体的磁极上时，会被磁体磁化，硬币也具有N极和S极，因此最外侧的硬币也有磁性，由于异名磁极相互吸引，硬币便会搭建各种不同的几何图形。 五、综合提升训练 第一节 磁体与磁场 综合提升训练 1．在有机玻璃板上均匀地撒上细铁屑，并将它放在条形磁体上，轻敲玻璃板，可观察到细铁屑的分布情况如图所示，则下列有关分析正确的是（　　） A．细铁屑的分布形象地显示了磁场中磁感线有多少条 B．细铁屑的排列形象地显示出磁场的分布情况 C．磁场强弱的分布情况与细铁屑的多少有关 D．细铁屑所在的位置才存在磁场 【解析】AB．细铁屑的分布形象的显示了磁场的分布，不是磁感线的多少，故A错误，B正确； C．我们只能利于铁屑的分布来模拟磁感线的形状，但磁场强弱的分布情况与细铁屑的多少无关，故C错误； D．磁体周围存在磁场，没有细铁屑的地方也有磁场，故D错误。故选B。 B 2. 下列说法中正确的是（ ） A．用磁感线可以描述磁场的强弱 B．磁感线是磁场中客观存在的线 C．磁体外部的磁感线从磁体的S极出发，回到磁体的N极 D．磁体周围不画磁感线的地方一定不存在磁场 【解析】A．磁感线的疏密可以描述磁场的强弱，故A正确； B．磁感线是为了形象描述磁场而假想的线，不是客观存在的，故B错误； C．磁体外部的磁感线从磁体的N极出发，回到磁体的S极，故C错误； D．磁体周围即使不画磁感线，也存在磁场，磁感线只是描述磁场的一种方式，故D错误。故选A。 综合提升训练 A 3．如图所示，将一枚小磁针放在两个磁极间，磁极间磁感线分布和小磁针静止时的指向如图所示，则下列关于a、b两个磁极的判断正确的是（　　） A．a、b都是S极 B．a是S极，b是N极 C．a是N极，b是S极 D．a、b都是N极 【解析】由图中磁感线分布可知，两个磁极相互排斥，由同名磁极相排斥可知，两个磁极是同名磁极，由小磁针的N极指向可知，磁感线从磁极发出，由于磁感线的方向是从N极指向S极，所以两个磁极都是N极，故D符合题意，ABC不符合题意。 故选D。 D 综合提升训练 4．下列三幅图涉及到一些磁现象的知识，关于磁现象的描述正确的是（　　） A．磁场看不见，摸不到，是不存在的，是假想出来的一个模型 B．甲图中条形磁体A端靠近另一个条形磁体的N极，若二者相互排斥，则A端为N极 C．乙图中地理北极是地磁场南极，图中小磁针上端为S极 D．丙图表示的是两个条形磁体异名磁极附近的磁感线分布 B 综合提升训练 【解析】A．磁场看不见，摸不到，但是它是真实存在的，它的基本性质是对放入其中的磁体有力的作用，故A错误； B．同名磁极相互排斥，甲图中条形磁体A端靠近另一个条形磁体的N极，若二者相互排斥，则A端为N极，故B正确； C．乙图中地理北极是地磁场南极，地球外部磁场方向为从地磁北极指向地磁南极，图中小磁针上端为N极，故C错误； D．丙图中磁感线相互排斥，表示的是两个条形磁体同名磁极附近的磁感线分布，故D错误。故选B。 综合提升训练 5. 最早的磁化技术出现在我国宋代。据《武经总要》记载，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。则下列说法中正确的是（　　） A．指南鱼周围产生磁感线 B．指南鱼的腹部磁性最强 C．磁化后的指南鱼就不再会被其他磁体吸引 D．指南鱼的鱼头应标注“N”极 综合提升训练  D 【解析】A．磁感线是人们为了形象地描述磁场而假想出来的线，实际并不存在，指南鱼周围存在磁场，但不会产生磁感线，故A错误； B．磁体上磁性最强的部分叫磁极，指南鱼静止时指向南北，说明它的鱼头和鱼尾是磁极，磁性最强，腹部磁性较弱，故B错误； C．磁化后的指南鱼本身具有磁性，而磁体具有吸引铁、钴、镍等物质的性质，所以它仍然会被其他磁体吸引，故C错误； D．指南鱼静止时，鱼头指向北方，根据磁体静止时指向北方的一端是 N 极，可知指南鱼的鱼头应标注“N”极，故D正确。 故选 D。 综合提升训练 6. 小雨同学为了探究磁体周围的磁场，进行了如下实验： （1）如图甲所示，将玻璃板平放在磁体上，并在玻璃板上均匀撒上一层铁屑，轻轻敲击玻璃板，观察铁屑的分布情况。铁屑在磁场中被_______ （填一种物理现象名称）成一个个小磁针，从而在磁场中有序地排列起来； （2）如图乙所示，在玻璃板上放一些小磁针，小磁针静止时黑色一端表示磁体的N 极，由此判断条形磁体右端的磁极为_______极； （3）人们仿照铁屑在磁场中排列的情况和小磁针 N 极的指向画出 一 些带箭头的曲线来形象地描述磁场 ， 物理学中把这样的曲线叫作_______ ； （4）实验中小磁针的 作用是_______ 。 显示磁场的方向 磁化 综合提升训练 N 磁感线 甲 乙 【解析】（1）铁屑原来没有磁性，但在磁场的作用下能够获得磁性，说明铁屑被磁化了。 （2）在玻璃板上放一些小磁针，小磁针静止时N极所指的方向就是该点的磁场方向，由此判断条形磁体右端的磁极为N极。 （3）为了形象地描述磁场，人们用一些带箭头的曲线来表示磁场的存在以及磁场的强弱，这样的曲线叫做磁感线。 （4）本实验中采用可观察的小磁针的偏转，即小磁针 N 极的指向为磁场方向，来显示导体周围的磁场的方向。 综合提升训练 $