16.1 永磁体的磁场（教学课件）物理沪粤版九年级下册

该初中物理课件围绕永磁体的磁场展开，涵盖磁体性质、磁极规律、磁场及磁感线、磁性材料分类等核心知识。以无线耳机、手机指南针等生活科技导入，结合司南等历史与生活实例，通过实验探究磁极、磁化去磁，逐步构建从具体到抽象的知识支架。 其特色在于注重科学探究，设计多个学生实验与视频辅助，如用铁屑显示磁场分布，培养科学探究能力。通过磁感线模型构建科学思维，结合沈括磁偏角等历史素材渗透科学态度与责任。学生能提升动手与抽象思维，教师可借助清晰结构与可操作活动提高教学效率。

沪粤版 九年级下册 第十六章 磁场 电磁铁 16.1 永磁体的磁场 学习目标 1．科学观念：理解磁体、磁极、磁场、磁感线等定义，掌握磁极 “同名排斥、异名吸引” 规律、磁场方向规定，知晓软硬磁材料按去磁难易分类； 2．科学思维：借磁感线构建物理模型，推理实验现象，比较材料与磁场分布差异； 3．科学探究：设计实验探究磁体磁性、磁化去磁、磁场分布，观察分析实验现象； 4．科学态度与责任：感受指南针等我国古代科技成就，培养科学态度，认识磁体在多领域的应用价值。 重点难点 1．磁体的性质（磁性、永磁体分类）、磁极特点（两端磁性最强，分 N、S 极，静止时指南北）及磁极间 “同名排斥、异名吸引” 规律； 2．磁场的存在及磁感线的意义（形象描述磁场，外部从 N 极回 S 极，疏密表强弱）； 3．磁化、去磁的方法及软 / 硬磁材料的分类（按去磁难易）。 1．理解磁场 “看不见摸不着” 的抽象性，及磁感线 “假想模型” 的本质（易误认真实存在）； 2．区分地磁场两极与地理两极的关系（地磁北极近地理南极，磁偏角概念）； 3．无其他器材时分辨磁体与铁棒的逻辑应用。 无线耳机、智能手表、。大家平时用耳机听音乐，知道它清晰音质的 “幕后功臣” 是什么吗？其实是耳机里的微型永磁体，它和线圈配合能把电信号变成声音！ 再打开手机指南针，无论怎么转动手机，指针都精准指南北；智能手表能计步，也靠内部磁传感器感知运动。这些科技产品里，都藏着 “磁” 的身影。那永磁体为什么有这么神奇的能力？它周围藏着怎样的 “无形力量”？ 情景引入 01 03 CONTENTS 磁体 磁感线 探究新知 02 磁场 04 形形色色的磁性材料 PART ONE 磁体 观察思考 从生活与科技看 “磁” 世界最早磁性指向工具—司南 冰箱磁贴 无线耳机（ 内置永磁体） 手机指南针 APP（实时操作展示指向） 医院核磁共振仪（强磁体应用） 思考讨论 从生活与科技看 “磁” 1．转动司南和指南针，观察到 “静止后勺柄、指针总指南”，这是为什么？ 2．冰箱磁贴能吸铁钉却吸不住塑料尺，说明磁体吸引物质有什么特点？ 3．教材提到磁体广泛应用于 “能源、电子、医疗、汽车、航天”，大家还能想到哪些磁体应用？ 这些现象和应用都与 “磁” 有关，今天我们将完全依据教材内容，一步步揭开永磁体与磁场的奥秘。 磁性的探索（互动环节） 磁体的基本概念 —— 从性质到分类 请学生用桌上的条形磁铁，尝试吸引身边的物品（如铁钉、铜片、橡皮、镍币），记录 “能吸引” 和 “不能吸引” 的物品。 总结：磁体具有吸引铁、钴、镍等物质的性质，这种性质叫做磁性。 磁体的分类 按来源分：天然磁体（如自然界中的磁石）、人造磁体（人工制造，如实验室用的条形磁铁）； 关键概念：能够长期保存磁性的磁体叫做永磁体，我们本节课研究的主要是人造永磁体。 常见人造永磁体（图 16-1-1 解读） 磁体的基本概念 —— 从性质到分类 条形磁铁：形状规则，便于探究磁性分布，常用于基础实验； 蹄形磁铁：两极在同一侧，吸附面积大，常用于固定含铁物品； 磁针：体积小、指向灵敏，是制作指南针的核心部件。 早期发现：司南的诞生 信息浏览 —— 指南针的发展与贡献（教材历史素材） 战国时期：我国最早发现磁体的指向性，《韩非子》记载 “故先王立司南以端朝夕”（“端朝夕” 即辨别方向）； 东汉时期：王充《论衡》中明确描述 “司南之构，投之于地，其抵指南”，说明司南形如勺子，静止后勺柄指向南方，是世界上最早的磁性指向工具。 宋代创新：指南针的使用方法 沈括（1031-1095）在《梦溪笔谈》中，详细介绍了指南针的四种使用方法： ① 水浮法：将磁针穿在灯芯草上，浮于水面； ② 碗唇旋定法：把磁针放在碗沿上，使之平衡转动； ③ 指甲旋定法：将磁针放在手指甲上，利用指甲光滑度让其自由转动； ④ 缕悬法：用一根蚕丝悬挂磁针，减少摩擦（图 16-1-2 为北宋缕悬法指南针模型）。 图 16-1-2 北宋缕悬法指南针模型 航海应用与世界影响 信息浏览 —— 指南针的发展与贡献（教材历史素材） 12 世纪初：我国率先将指南针用于航海，解决了 “远洋航行中辨别方向” 的难题； 12 世纪末 - 13 世纪初：指南针传入欧洲，为欧洲新航路开辟提供了关键技术支持； 明代郑和：用 “罗盘”（指南针装配在方位盘上的仪器）导航，率领船队 7 次远航，访问亚洲、非洲 30 多个国家和地区，最远到达红海沿岸和非洲东海岸，推动了世界航海事业的发展。 实验准备 活动 1—— 探究磁体的磁极 器材：条形磁铁、铁屑、锯条（无磁性）、钢尺（无磁性）、细线、磁针、大头针； 提醒：实验前检查器材是否完好，铁屑避免撒落桌面。 实验步骤 步骤 1：探究 “磁体各处磁性是否一样”—— 用条形磁铁的两端、中间部位分别靠近大头针，观察并记录各部位吸引的大头针数量； 步骤 2：探究 “磁极的指向特点”—— 用细线将条形磁铁水平悬挂（细线系在磁铁中点），待其静止后，观察磁铁两端的指向； 步骤 3：探究 “磁极间的相互作用”—— 用磁针的 N 极分别靠近条形磁铁的两端，再用磁针的 S 极靠近条形磁铁的两端，记录 “吸引” 或 “排斥” 现象。 实验结论 活动 1—— 探究磁体的磁极 1．磁体的两端磁性最强，这个部位叫做磁极（magnetic pole），每一个磁体都有两个磁极； 2．悬挂的磁体静止时，总是一端指南、一端指北 —— 指南的一端是南极（south pole，简称 S 极），指北的一端是北极（north pole，简称 N 极）； 3．磁极间相互作用的规律：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。 视频欣赏——磁现象及磁体间的相互作用规律 实验引入 活动 2—— 探究 “磁化” 和 “去磁” 一些没有磁性的铁质物体（如铁钉、钢尺），有时会变得有磁性，这是怎么回事？ 实验准备 器材：条形磁铁 1 根、无磁性铁钉 2 枚、铁屑若干； 预处理：先用铁钉接触铁屑，证明铁钉无磁性（铁屑不被吸引）。 实验步骤 第一部分：探究 “磁化” 的方法 ① 方法 a：将条形磁铁的一极靠近铁钉的一端（不接触），再用铁钉另一端靠近铁屑，观察现象； ② 方法 b：将条形磁铁的一极在铁钉上沿 “同一方向” 反复摩擦（避免来回摩擦），摩擦 5-10 次后，用铁钉靠近铁屑，观察现象。 第二部分：探究 “去磁” 的方法 ① 对已磁化的铁钉进行 “敲击”：用镊子夹住铁钉，轻轻敲击桌面 10-15 次； ② 对已磁化的铁钉进行 “加热”：用酒精灯（注意安全，教师操作）加热铁钉 10 秒，冷却后； ③ 分别用敲击、加热后的铁钉靠近铁屑，观察磁性是否消失。 视频欣赏—— 汤勺变磁铁 实验结论 活动 2—— 探究 “磁化” 和 “去磁” 磁化现象:使原来没有磁性的物体获得磁性的过程。 被磁化的物体如果是铁棒，获得的磁性会很快消失。（软磁材料） 被磁化的物体如果是钢棒，获得的磁性能长久保持。（硬磁材料） 磁化方式： ①接触或靠近磁体； ②用磁体的一极沿同一方向多次摩擦磁性材料。 ③用电流磁化。 PART TWO 磁场 磁场的概念 —— 看不见的 “磁力量” 思考导入 为什么磁体间不需要直接接触，就能发生相互作用呢？”（比如两个条形磁铁靠近时，不接触也会相互吸引或排斥）。 磁场的定义 科学研究表明，磁体周围存在着一种看不见、摸不着的物质，这种物质叫做磁场（magnetic field）；磁体间的相互作用、磁化现象，都是通过磁场发生的 —— 比如磁针靠近磁体时，是 “磁体的磁场” 对磁针产生了作用力。 磁场的概念 —— 看不见的 “磁力量” 磁场的方向性 实验现象：将小磁针放在条形磁铁周围的不同位置（如 N 极附近、S 极附近、中间位置），小磁针静止后，N 极的指向不同； 方向规定：人们把小磁针在磁场中静止时 N 极所指的方向，规定为这一点磁场的方向 —— 这就是小磁针指向不同的原因：不同位置的磁场方向不同。 活动3——用铁屑显示磁体周围的磁场分布 实验目的 磁场看不见、摸不着，如何直观地“看到”它的分布？—— 用铁屑将磁场分布 “显示” 出来。 实验准备 器材：条形磁铁（或蹄形磁铁）1 块、透明玻璃板 1 块（略大于磁体）、干燥铁屑适量（约 5g）； 铺垫：铁屑是铁制的，在磁场中会被磁化（变成小磁针），从而跟随磁场方向排列。 实验步骤 1．将磁体水平放在桌面上，确保桌面平整无震动； 2．把透明玻璃板覆盖在磁体上，用手轻压玻璃板，避免滑动； 3．用小勺将铁屑均匀撒在玻璃板上（铁屑厚度约 1mm，避免堆积）； 4．用手指轻轻敲击玻璃板边缘（力度适中，使铁屑能自由转动但不滑落），观察铁屑的排列形状。 活动3——用铁屑显示磁体周围的磁场分布 现象分析 铁屑排列规律：铁屑被磁化为一个个小磁针，在磁场作用下沿磁场方向排列，形成有规律的曲线（图 16-1-6）； 不同磁极的分布差异： ① 同名磁极（如两个 N 极相对）：铁屑在两极之间分布稀疏，几乎无铁屑连接，体现 “排斥” 的磁场特点； ② 异名磁极（如 N 极和 S 极相对）：铁屑从一极密集排列到另一极，形成 “连接两极” 的曲线，体现 “吸引” 的磁场特点； 本质：铁屑的排列形状，本质是磁体周围磁场分布的 “直观反映”。 PART THREE 磁感线 磁感线 —— 描述磁场的 “假想曲线” 问题导入 铁屑的排列能显示磁场分布，但每次实验都撒铁屑很麻烦，如何用 “画图” 的方式长期描述磁场？—— 引入 “磁感线”。 磁感线的定义 为了形象地表示磁场，科学家仿照铁屑在磁场中的分布图形，画出一条条带有箭头的曲线，这样的曲线叫做磁感线（magnetic induction line）。 注意：磁感线是 “假想的物理模型”，实际上并不存在，目的是帮助我们想象磁场的分布。 视频欣赏——描绘磁场 磁感线 —— 描述磁场的 “假想曲线” 磁感线的核心特点 1．方向：磁感线上各点的切线方向，就是该点的磁场方向（与小磁针 N 极指向一致）； 2．走向：磁体外部的磁感线，总是从磁体的 N 极出发，最后回到磁体的 S 极（内部相反，形成闭合曲线）； 3．疏密：磁感线的疏密程度可以表示磁场的强弱 —— 磁感线越密，说明该位置的磁场越强（如磁体两极附近磁感线密集，中间稀疏，对应 “两极磁性最强” 的特点）。 ①磁感线画成带箭头的实线。（不能交叉） ②磁感线是描述磁场的方法，并不存在。（模型法） ③磁体外部的磁感线都是从磁体N极出发，回到S极。 视频欣赏——磁场与磁感线 地磁场与磁偏角 —— 地球的 “天然磁场” 生活疑问 为什么指南针总是指向南北？—— 答案藏在 “地磁场” 中。 地磁场的概念 地球本身就是一个巨大的天然磁体，地球周围存在的磁场叫做地磁场；指南针（小磁针）在地面上静止时指向南北，就是因为受到了地磁场的作用力。 地磁场的磁极分布 注意：地磁场的两极与地理的两极 “不重合”—— 地磁的北极在地理的南极附近，地磁的南极在地理的北极附近（并非完全重合，存在一定夹角）；正是这种分布，使得指南针的 N 极指向地理北极（实际是靠近地磁南极），S 极指向地理南极（靠近地磁北极）。 视频欣赏——地磁场 信息浏览：磁偏角 定义：由于地磁两极与地理两极不重合，水平放置的磁针指向与 “地理子午线”（正南正北方向线）之间会有一个夹角，这个夹角叫做磁偏角； 发现者：我国宋代学者沈括是世界上最早注意到磁偏角的人，他在《梦溪笔谈》中记载 “方家以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也”（磁针指南但略偏东，不是正南方）； 意义：沈括的这一发现，比西方早了 400 多年，是我国古代科技的重要成就之一。 PART FOUR 形形色色的磁性材料 形形色色的磁性材料（分类与应用） 引入 随着科技发展，除了天然磁石，人们制造出了各种磁性材料，它们在生活中无处不在。 分类标准 磁性材料按 “磁化后去磁的难易程度” 分为两类：软磁材料和硬磁材料。 两类磁性材料对比 类型 核心特点 常见材料 应用实例 应用原理 软磁材料 磁化容易、去磁也容易 软铁、硅钢、镍铁合金 ① 天线磁棒（收音机）； ② 变压器、交流电机的铁芯； ③ 计算机的记忆元器件； ④ 磁头（磁带、硬盘读写头） 需要 “反复磁化”—— 如电机工作时，铁芯需随电流变化反复改变磁性，软磁材料去磁容易，适合该场景 硬磁材料 磁化困难、去磁更困难 碳钢、钨钢、铝镍钴合金、天然磁石 ① 永磁体（实验用条形磁铁）； ② 磁卡磁条（购物卡、银行卡）； ③ 计算机硬盘内部盘片的磁粉； ④ 扬声器磁钢 需要 “长期保磁”—— 如磁卡需长期保存信息，硬磁材料能稳定保持磁性，适合该场景 形形色色的磁性材料（分类与应用） 生活联系 举例 “身边的软磁材料和硬磁材料”，如 “冰箱门磁封是硬磁材料（长期吸合）”“电磁铁铁芯是软磁材料（断电后无磁性）”。 电机铁芯是软磁材料 各种磁卡上的磁条是硬磁材料 课堂小结 布置作业 1．关于磁体的磁性，下列说法正确的是（ ） A. 磁体能吸引所有金属物质 B. 磁体只能吸引铁，不能吸引钴和镍 C. 条形磁铁中间部位吸引大头针的数量比两端多 D. 永磁体能长期保存磁性，人造永磁体属于磁体的一种 【答案】D 【答案】A 2．关于磁场和磁感线，下列说法正确的是（ ） A. 磁场是真实存在的物质，而磁感线是假想的物理模型 B. 磁感线是真实存在的曲线，能在磁场中实际观察到 C. 磁体外部的磁感线从 S 极出发，回到 N 极 D. 磁感线越稀疏的地方，磁场越强 3．下列物品中，使用软磁材料制作的是（ ） A. 银行卡上的磁条 B. 实验室用的条形永磁体 C. 变压器的铁芯 D. 冰箱门的磁封 【答案】C 4．小明同学按照教材 “活动 2” 的步骤探究磁化和去磁，实验过程如下： ① 取一枚无磁性的铁钉，用它接触铁屑，铁屑未被吸引； ② 用条形磁铁的 N 极在铁钉上沿同一方向反复摩擦，再用铁钉接触铁屑，大量铁屑被吸引； ③ 用锤子反复敲击图丙中已磁化的铁钉，再用铁钉接触铁屑，铁屑几乎未被吸引。 请根据实验现象，回答下列问题： （1）步骤①的目的是什么？ （2）步骤②中，铁钉能吸引铁屑，说明发生了什么物理过程？该过程的原理是什么？ （3）步骤③中，敲击后铁钉失去磁性，属于什么物理过程？结合教材知识，解释该过程的原因。 【答案】 （1）步骤①的目的是 “证明实验前铁钉无磁性”。 （2）步骤②中，铁钉能吸引铁屑，说明发生了 “磁化” 过程；原理是 “条形磁铁的磁场使铁钉内部的磁畴从无序排列变为有序排列，从而使铁钉整体表现出磁性”。 （3）步骤③中，敲击后铁钉失去磁性，属于 “去磁” 过程；原因是 “反复敲击使铁钉内部的分子热运动加剧，原本有序排列的磁畴被打乱，重新变为无序状态，铁钉整体不再表现出磁性” 感谢观看 THANK YOU FOR WATCHING Lavf58.12.100 Lavf58.12.100 Lavf58.12.100 Lavf58.12.100 Lavf58.12.100 $