7.4 跨学科实践：指南针 课件 2025-2026学年教科版物理九年级上册

跨学科实践：指南针 第4节 第7章 磁与电 （教科版）九年级 上 大单元知识框架 学习目标 1.物理观念：理解磁性、磁化概念，明确指南针依托地磁场工作的原理。 2.科学思维：通过分析指南针进化史的史料，培养基于证据的推理能力，理解技术发展的阶段性逻辑。 3.科学探究：能模仿古代方法设计并制作简易指南针，体验人工磁化的实践过程。 4.科学态度与责任：认识指南针对航海及世界文明的影响，增强文化自信与科学史研究意识。 激趣导入 演示：展示指南针，请大家仔细观察，指南针静止后，N极真的完全对准教室的正北方向吗？ 任务一：磁偏角的测量 沈括在世界上最早通过实验证明了磁针“能指南，然常微偏东，不全南也”，即地磁的南北极与地理的南北极并不完全重合，存在磁偏角。 想一想：指南针在世界各地都能够指南北又是谁的磁场在施加作用呢？ 1.地球周围存在的磁场叫作地磁场。 2.研究表明地磁场的形状与条形磁体的磁场很相似 新知探究 地磁场特点 地磁N极在地理的南极附近；地磁S极在地理的北极附近 地理两极与地磁两极相反，且并不完全重合。 新知探究 新知探究 观看视频：地磁场地理地磁南北极磁偏角指南针指示方向 北宋科学家沈括在《梦溪笔谈》中首次记录磁偏角现象，指出地磁南极与地理北极存在偏差，这一发现比哥伦布早400余年。 沈括的卓越发现 磁偏角因地而异，如中国东部约为西偏5°，这一特性要求我们经常校准导航设备，以确保准确的方向指引和定位。 磁偏角的地理应用 磁偏角的发现与意义 新知探究 观看视频：磁偏角 新知探究 磁偏角是指地球表面任一点的磁子午圈同地理子午圈的夹角，可以用磁偏测量仪测出来。 新知探究 利用小磁针静止时N极所指的方向（地磁南极）与地理北极的夹角，可粗略测量当地磁偏角。 测量思路如下： 1.利用自制的指南针可以测定磁极方位； 2.查阅相关资料，借助影子、北极星等可以测定地理北极方位： 3.利用量角器测量地磁南极与地理北极的夹角。 新知探究 磁偏角的简易测量方法 定位磁北极 我们使用自制指南针，在静谧的环境中静待其稳定下来，观察并确定磁针静止时指向的方位，从而精准定位磁北极。 确定地理北极 量角器测量 我们可以利用太阳影子法，通过观测太阳高度和影子长度来计算地理北极的方向；或者查阅当地的地理坐标数据。 将指南针与地理北极方向线对齐，确保两者完全重合。随后，使用量角器测量指南针与地理北极方向线之间的夹角。 新知探究 专业仪器 如TY3300磁偏角测量仪，集成亥姆霍兹线圈与三轴磁矩分析技术，专为科研设计，实现高精度磁偏角测量。 技术原理 基于亥姆霍兹线圈产生均匀磁场，结合三轴磁矩传感器数据，通过先进算法计算磁偏角，确保测量结果的准确性。 进阶测量技术 新知探究 发展空间 物理在线：中国古代确定方位的基本方法 土圭之法是中国古代确定方位的基本方法。在水平地面上竖直立一直杆，以杆为圆心画出一个圆，观察太阳光投射的杆影，将日出和日落时杆影顶端恰好落在圆周上时的两，点记录下来，连接两，点形成的直线为东西方向，与之相垂直的直线就是南北方向。更多关于测定方位的内容，可以查阅图书或互联网进行了解。 课堂小结 跨学科实践——指南针 （第二课时） 磁偏角 定义：地球表面任一点的磁子午圈同地理子午圈的夹角 发现 科学家：北宋沈括 文献：《梦溪笔谈》记载“磁针微偏东” 意义：比哥伦布早400余年，体现中国古代的探索智慧 应用：航海需校准指南针，避免因磁偏角偏离航线 土圭之法 原理：依赖太阳光的直线传播（杆影方位随太阳运动变化） 优劣：晴天适用、阴天失效；无需磁体、原理直观 测量方法 简易测量：自制指南针定磁北极→影子/北极星定地理北极→量角器测夹角 专业测量：TY3300磁偏角测量仪 16 练习与应用 1. 地球表面任一点的磁子午圈同地理子午圈的夹角叫作磁偏角,历史上最早发现它的科学家是 (　　) 奥斯特 B. 法拉第 C. 张衡 D. 沈括 D 练习与应用 2. 我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｡”这个发现比西方早400多年｡进一步研究表明,地球周围地磁场的分布示意如图所示｡关于地磁场,下列说法正确的是 (　　) A. 地磁场的S极在地理南极附近 B. 地磁场的N､S极与地理南､北极完全重合 C. 北京地区的地磁场方向由北向南 D. 描述地球周围磁场的磁感线,从地理南极附近 出发经地球外部回到地理北极附近 D 练习与应用 3. 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｡ 不是 南 $