内容正文:
2024鲁科版九下
18.1 磁现象 磁场
导言
一条高架轨道上,列车疾驶而来,转瞬即去。它就是会“飞”的列车--磁浮列车。磁浮列车技术中应用了电和磁的知识。
两千多年前诞生的中国古代四大发明之一--指南针,为世界航海事业作出了巨大的贡献。1820年,丹麦物理学家奥斯特掀开“电生磁”的神秘面纱。1831年:英国物理学家法拉第揭示了“磁生电”的奥秘。科学家对电和磁相互关联的研究,改变了人们认识物理世界的思维方法和观念。
问题
磁铁除了可以吸铁,还能吸引其他物质吗?
极光是怎样产生的?
全自动洗衣机是如何实现自动控制的?
扬声器是怎样发出声音的?
发电机是如何发电的?
导言
科学家用电和磁理论发明了电动机、发电机。电和磁理论催生了许多新技术并应用在电力设备、交通运输、医疗器、电话通信、家用电器等诸多领域。这些成就改变了人们的生活方式,提高了人们的生活质量。
一、磁现象
观察
磁性
在2 000 多年前的春秋时期,我们的祖先就发现了天然磁铁矿石吸铁的现象。物体吸引铁、钴、镍等物质的性质叫做磁性(magnetism),具有磁性的物体叫做磁体(magnet)。人类最先认识的天然磁铁矿石属于天然磁体,后来又学会了制造人造磁体。天然磁体称为“磁石”,人造磁体称为“磁铁”,它们都能够长期保持磁性,通称永磁体。人们可以根据需要将人造磁体制成各种形状,通常我们看到的蹄形磁铁、条形磁铁、磁针等都是人造磁体。
南北极
任何一个磁体,不管形状如何,它上面总有两个部位磁性最强。磁体上磁性最强的部位叫做磁极(magnetic pole)。能够自由转动的磁体,如悬吊着的磁针,静止时总是一端指南,一端指北。指南的那个磁极叫做南极(southpole),又叫S极;指北的那个磁极叫做北极(north pole),又叫N极。同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引。
磁化
有些物体在磁体或电流的作用下会获得磁性,这种现象叫作磁化(magnetization)。许多物体容易被磁化。钢针被磁化后,可以用来制作指南针;但机械手表被磁化后,会走时不准。
二、磁场
磁场
如果把磁针拿到磁体附近,它会发生偏转。磁针和磁体并没有接触,怎么会有力的作用呢?这是因为磁体周围存在着一种物质,能使磁针偏转。这种物质看不见、摸不着,我们把它叫作磁场(magnetic field)。像磁场这种物质,我们可以通过小磁针的偏转来感知它,从而知道磁场是真实存在的
方法点拨
在物理学中,对于一些看不见、摸不着的物质,可以通过它对其他物体的作用来认识它。比如,电流看不见、摸不着,我们可以根据电流产生的效应来认识它。
三、观察与实验
实验
在一块玻璃板上均匀地撒一些铁屑,把玻璃板放在条形磁体上,然后在条形磁体的周围放置一些小磁针。连续地轻轻敲击玻璃板,观察铁屑的排列情况和小磁针N极的指向。
换用蹄形磁体,重复上述实验,观察铁屑的排列情况和小磁针N极的指向。
磁场方向
在条形磁体周围的不同地方,小磁针指示着不同的方向。为了形象地描述磁场,可以用铁屑和小磁针显示磁体周围磁场的分布和方向。在物理学中,把小磁针静止时北极所指的方向定为该点磁场的方向。如果在磁体周围沿铁屑排列形状放许多小磁针,这些小磁针在磁场的作用下发生偏转,这样我们就能知道磁体周围各点的磁场方向了。
磁感线
我们把小磁针在磁场中的偏转情况用一些带箭头的曲线画出来,可以方便、形象地描述磁场,这样的曲线叫做磁感线(magnetic induction line)。磁感线可以方便地描述磁场的强弱和方向,但磁体周围并不存在这样的线,就像人们用光线表示光的传播方向,但实际并不存在光线,用经线、纬线定位,但地球表面并没有这样的线一样。用磁感线描述的条形磁体和蹄形磁体的磁场。在用磁感线描述磁场时,磁体外部的磁感线都是从磁体的N极出发,回到S极。
四、地磁场
地磁场
能水平转动的磁针就能指示方向。拿来几个小磁针放在桌面上,你可以发现,静止时它们都指向同一方向,即磁针的N极总是指向北方。这是什么原因呢?原来,地球周围存在着磁场—地磁场 (geomagnetic field)。在地球表面及空中的不同位置测量地磁场的方向,画出的地磁场的磁感线如图所示。我们发现地磁场跟条形磁体的磁场很相似。
地磁偏角
不过,地理的两极和地磁的两极并不重合,磁针所指的南北方向与地理的南北方向稍有偏离。世界上最早记述这一现象的人是我国北宋学者沈括(1031-1095),这个发现比西方早了400多年。
五、动手动脑学物理
教材习题
1.列举磁现象在生活中应用的实例。
2.在水平桌面上横放一根条形磁体,用弹簧测力计悬挂一个铁块置于磁体一端的上方,让铁块与磁体在相距一定距离的情况下保持平衡。在弹簧测力计沿水平方向朝另一端移动的过程中,它的示数是如何变化的?为什么?
3.司南(早期的指南针)是我国古代四大发明之一。东汉学者王充在《论衡》中记载:“司南之杓,投之”如图所示的司南于地,其柢指南。(模型),静止时长柄(柢)指向南方。请判断司南长柄的极性并说出判断的依据。
4.如图所示,这两幅图分别画出了两个磁极间的磁感线。请在图中标出磁极的名称,并画出位于图中A点和B点的小磁针静止时N极所指的方向。
谢谢
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