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学期

该初中物理课件聚焦“指南针”跨学科实践，涵盖进化史（战国司南至北宋指南鱼）、磁化原理、航海应用及磁偏角等核心知识。以四大发明激趣导入，通过历史文献（如《梦溪笔谈》）与实验探究串联知识点，搭建时间线、自制步骤等学习支架。 其亮点在于跨学科整合物理与历史，科学探究环节（如淬火法自制指南针）培养实践能力，引用沈括磁偏角发现等案例强化科学态度与责任。助学生提升科学思维与文化自信，为教师提供丰富可操作的跨学科教学素材。

跨学科实践：指南针 第4节 第7章 磁与电 （教科版）九年级 上 火药 造纸术 印刷术 指南针 激趣导入 源远流长、辉煌灿烂的中国古代科技为人类文明作出了重要的贡献。四大发明之一的指南针，是中国古代磁学领域的创新成就。 任务一：追溯指南针的进化史 指南针是我国古代四大发明之一。早在战国时期，我们的祖先就发明了司南，是我国古代辨别方向用的一种仪器，也是世界上最早的指示方向的仪器。 司南是用天然磁铁矿石琢成一个杓形的东西，放在一个光滑的盘上，盘上刻着方位，利用磁铁指南的作用，可以辨别方向，是现在所用指南针的始祖。 此后 1 000 年中，司南被不断改进。首先被改为磁针；唐代末期，人们在司南的基础上发明 了水罗盘；北宋时期，出现了指南鱼、指南针。 新知探究 新知探究 我国最早发明了人工磁化制作指南装置的方法。11 世纪，在《武经总要》中，记载了将铁片加热，沿地磁场方向在水中“淬火”制作指南鱼的方法 加热后“淬火”制作的鱼形铁叶罗盘，选自《武经总要》 人 工磁化方法的发明，对指南针的应用和发展起了巨大作用 在《梦溪笔谈》中，记载了“方家以磁石摩针锋，则能指南”。这是一种利用天然磁石的磁场，使钢针磁化，制作指南针的方法。 装有磁石和针的漂浮木鱼，选自《事林广记》 新知探究 指南鱼 司南 罗盘 指南针 水浮指南针 认识指南针 磁 针 cí zhēn 方位盘 fānɡ wèi pán 北 běi 南 nán 指南针由 和 两部分组成。 zhǐ nán zhēn yóu hé liǎnɡ bù fēn zǔ chénɡ 磁 针 cí zhēn 方位盘 fānɡ wèi pán 西 xī 东 dōnɡ 1 2 3 4 说说方位盘上 字母表示的方位？ 指南针常用于航海、大地测量、军事及旅行 等方面。指南针为航海事业的发展创造了一种导航手 段，使人们获得了全天候航行的能力，对世界文明 的发展有重大的影响。 新知探究 VS 北宋朱彧《萍洲可谈》中，指南针在航海中首次亮相，成为关键导航工具。明代郑和七下西洋，更是紧密依赖罗盘技术，显著提升了远洋航行的安全性。 推动作用 宋代起，指南针广泛应用于航海，彻底改变了人们的海洋航行方式。其精准导航能力有效降低了航行风险，推动了海上贸易的繁荣，促进了全球经济的交流与发展。 首次应用 指南针的应用：航海革命与安全 新知探究 一块磁铁，一根钢针或缝衣针，一片泡沫塑料或吹塑纸，一碗清水，一张小纸片，一支笔。 　　请同学利用实验室器材和生活用具，仿照古代通过淬火或摩擦的方法，设计制作指南针。 探究新知二　自制指南针 （a）放碗边沿上 （b）穿灯芯草浮在水面 （c）放在指甲上 （d）用蚕丝线悬挂 新知探究 沈括记载的指南针的4种使用方法： 2. 制作步骤 ①小磁针制作 淬火法 将钢针加热至红炽状态，迅速沿南北方向淬火冷却，形成磁化的小磁针。 摩擦法 将钢针在磁铁上沿着同一方向反复摩擦，次数控制在30至50次之间。注意，摩擦过程中必须保持方向一致，这样才能确保钢针被成功磁化，进而转变为一个小磁针。 磁化完成后，将钢针靠近一些小铁屑，如果铁屑被钢针吸引并粘附，说明钢针已经成功被磁化。 探究新知二　自制指南针 ②准备浮体 ③制作浮式指南针 　　将轻质材料如泡沫塑料剪成适当大小的小圆片，将小磁针穿过圆片的中心位置，以确保钢针能平稳地漂浮在水面上。 　　将带有钢针的泡沫塑料片轻轻置于水面上。需注意避免水花飞溅或触碰碗边，让浮体能够自由地在水面上漂浮。 探究新知二　自制指南针 ②准备浮体 ③制作浮式指南针 　　将轻质材料如泡沫塑料剪成适当大小的小圆片，将小磁针穿过圆片的中心位置，以确保钢针能平稳地漂浮在水面上。 　　将带有钢针的泡沫塑料片轻轻置于水面上。需注意避免水花飞溅或触碰碗边，让浮体能够自由地在水面上漂浮。 探究新知二　自制指南针 3. 实验展示与优化 　　当泡沫塑料片和钢针在水面上静止后，你会发现钢针的一端会指向一个特定的方向，那便是北方。用笔在泡沫塑料片上清晰地标出“北”和“南”的方向，从而完成指南针的制作。 　　对比自制指南针与标准指南针的指向一致性，分析磁化强度对精度的影响。 探究新知二　自制指南针 展示自制指南针作品，与同学交流： 展示自制指南针作品，与同学交流： 现代先进的卫星网络定位 xiàn dài xiān jìn de wèi xīnɡ wǎnɡ luò dìnɡ wèi 手机上使用卫星导航定位系统 shǒu jī shànɡ shǐ yònɡ wèi xīnɡ dǎo hánɡ dìnɡ wèi xì tǒnɡ 车辆上使用卫星导航定位系统 chē liànɡ shànɡ shǐ yònɡ wèi xīnɡ dǎo hánɡ dìnɡ wèi xì tǒnɡ 　　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，在西方，直到1492年，哥伦布使用指南针横渡大西洋，才发现了磁偏角，这比沈括晚了400多年。 1.磁偏角的发现 测量磁偏角 1962年我国邮电部发行了一套纪92《中国古代科学家》(第二组)纪念邮票，其中包括宋代科学家沈括 探究新知三　测量磁偏角 探究新知三　测量磁偏角 2.磁偏角定义 　　磁偏角是地球表面任意一点的磁子午圈与地理子午圈之间的夹角，可以磁偏测量仪测出来。 　　磁偏角因地而异，如中国东部约为西偏5°，该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。 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。 探究新知三　测量磁偏角 　　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。 3.简易测量方法 ①测定磁极方位 测量思路 探究新知三　测量磁偏角 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。 ②测定地理北极方位 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。 ③利用量角器测量地磁南极与地理北极的夹角 课堂练习 【解析】解：A、任何磁体都有两个磁极,“司南”也有两个磁极,故A错误; B、司南周围的磁场是存在的,磁感应线不是真实存在的,故B错误: C、“司南”实质上是一个条形磁体,对铁磁性物质具有吸引作用,如果将纸盘换做铁盘,则会由于铁盘的吸引作用而无法指南北，故C误； D、“司南”静止时勺柄指南,就是南极,为S极,故D正确。 1.（2024秋•成华区期末）司南是我国早期的指南针。如图所示,将条形磁体置于塑料勺内,在勺下垫泡沫,一起置于装水的纸盘中,漂浮在水面上,能自由转动,从而得到一个仿制“司南”,下列说法正确的是（　　） A．“司南”只有一个磁极 B. “司南”周围的磁场和磁感线,都是真实存在的物质 C. “司南”的纸盘换成铁盘后也能正常使用 D. “司南”静止时勺柄指南,标为S极 D 课堂练习 2.（2024秋•武侯区期末）科技小组同学在自制指南针活动中，用条形磁体将缝衣针磁化后,放在水中漂浮的一片树叶上。多次轻轻旋转树叶,待树叶静止后,观察到树叶的尖端总是指向南方,如图所示。下列说法中正确的是（　　） A. 树叶尖端指向地磁场的南极· B. 指南针的S极应标注在树叶尖端 C. 树叶尖端会排斥磁体的N极 D. 自制指南针周围存在磁场和磁感线 B 【解析】解：A.树叶的尖端总是指向南方,是地磁场北极,故A错误; B.由异名磁极相互吸引可知,指南针的“S”应标注在树叶尖端,故B正确; C.树叶尖端会吸引磁体的N极，故C错误; D.树叶周围存在磁场,磁场是真实存在的,磁感线是假想的曲线,故不存在磁感线,故D错误。 故选：B。 课堂练习 3.（2021 • 渠县期末）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。”图中符合上述说法的是（　　） C 课堂练习 4. （2023•武侯区校级三模）人类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。如图所示是它静止时的指向,则指南鱼鱼头应标注____ (选填“南”或“北”)极,指南鱼的腹部磁性最____ (选填“强”或“弱”)。 弱 北 【解析】解：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,鱼头应标注N极。指南鱼的腹部磁性最弱，两极最强。故答案为：北；弱。 布置作业 1.基础性作业：完成课件中的课堂练习。 2.拓展性作业： 利用所学知识尝试制作其他类型的建简易指南针 找两根缝衣针、一个子母扣、一枚大头针和一块橡皮。如图所示用橡皮和大头针制作指南针的底座，用子母扣固定磁化后的缝衣针，并放在底座的针尖上，这样就制成了一个指南针。 分析思路 探究新知三　测量磁偏角 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。 物理在线 课堂小结 跨学科实践——指南针 （第一课时） 指南针进化史 时间线：战国→唐代→北宋 指南针的应用与影响 战国：司南（天然磁石+地盘支撑 唐代：水罗盘（磁化材料+浮水装置，适配航海场景） 北宋：指南鱼/指南针（人工磁化） 核心逻辑：技术随需求优化 应用领域：航海、大地测量、军事、旅行 航海革命：文献《萍洲可谈》最早航海记载、郑和下西洋 全球影响：推动大航海时代、促进东西方文化经济交流 自制指南针 器材：条形磁铁、缝衣针、小碗、水、灯芯草 方法：放碗边沿上;穿灯芯草浮在水面;放在指甲上;用蚕丝线悬挂 成果：作品展示交流、撰写探究报告 练习与应用 1.下列关于指南针进化顺序的表述，与课件内容一致的是（ ）A. 战国司南→唐代水罗盘→北宋指南鱼 B. 唐代水罗盘→战国司南→北宋指南针 C. 北宋指南鱼→唐代水罗盘→战国司南 D. 战国司南→北宋指南鱼→唐代水罗盘 A 练习与应用 2.“人工磁化方法”，哪一项记载于《武经总要》？（ ） 用磁石同一方向摩擦钢针 B. 将铁片加热后沿地磁场方向淬火 C. 用天然磁铁矿石琢成杓形 D. 穿灯芯草使磁针浮在水面 B 3.我国最早记载 “指南针应用于航海” 的文献是（ ） A. 《梦溪笔谈》 B. 《萍洲可谈》 C. 《武经总要》 D. 《鬼谷子》 B Lavf55.12.100 $