7.4 跨学科实践：指南针-【指南针·课堂优化】2026-2027学年九年级全一册物理（教科版·新教材）

第4节 跨学 课 前 自 学 知识点①追溯指南针的进化史 (1)起源与早期形式 指南针的起源可以追溯到中国的春秋战国 时期（公元前475年~前221年），最初是利用天 然磁石制成的指南针的始祖—一司南。其形状 像勺子，勺柄指向南方。这种工具虽然简单，但 因磁石易失灵、体积大且重量重，使用不便，未 能广泛推广。 (2)技术改进与多样化 随着技术的发展，人工磁化方法的发明，对 指南针的应用和发展起了巨大的作用。人们逐 渐发明了多种改进型指南针。例如，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。到了南宋，指南针与罗 盘结合，形成了更为实用的导航工具。 (3)传播 指南针在北宋时期开始用于航海，并通过 海上贸易传至阿拉伯地区，最终传入欧洲。这 一传播极大地推动了全球航海事业的发展，开 启了大航海时代。 (4)现代指南针的演变 随着科技的进步，现代指南针逐渐被电子 罗盘和GPS系统取代，但仍保留了传统磁性指 南针的基本原理。 知识点②指南针的应用 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。 第7章磁与电 科实践：指南针 (1)航海 指南针是航海事业的重要工具，它帮助航 海者确定方向，克服了传统导航工具的局限性。 郑和下西洋就是利用指南针进行远洋航行的典 型例子。 (2)军事 指南针在军事领域也有广泛应用，如行军 作战时辨别方向，以及军事侦察和地理勘探。 (3)天文观测与地理测量 指南针不仅用于航海，还被用于天文观测 和大地测量。例如，在古代中国，人们利用指南 针进行风水堪舆和地形测量。 (4)现代应用 尽管现代科技已取代了传统指南针的部分 功能，但其原理仍被应用于海洋渔业、海底测绘 等领域，并融入现代科技产品中。 知识点③指南针的制作方法 (1)传统制作方法 ①司南：用天然磁铁矿石琢成一个勺形的 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。 ②指南鱼：通过磁化钢针使其浮在水面上 指示方向。 ③缕悬法：用独茧丝悬挂磁针，使其在无风 处自由旋转。 ④水浮法：将磁针置于水中，使其浮起并指 向南方 (2)现代制作方法 现代指南针通常采用高精度的磁性材料和 玻璃保护设计，以提高仪器的稳定性和准确性。 知识点④磁偏角 (1)发现 指南针·课堂优化·九年纸·物理(JK) 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。这比哥伦布横渡大西洋时发现磁偏角现象 早了400多年。 (2)定义 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。 (3)磁偏角的测量方法 ①磁针法：利用磁针的指向特性，通过测量 磁针与地理正北方向的夹角来确定磁偏角。 ②磁力仪法：通过测量地磁场强度和方向， 计算出磁偏角。 ③卫星导航法：结合地面磁场数据和卫星 导航系统，计算得到磁偏角。 ④罗盘法：通过罗盘观测日出和日落方向， 结合平行磁场线的特性，计算出磁偏角。 ⑤太阳方位角法：依托太阳方位角观测，构 建数学模型计算磁偏角。 跨学科实践 活 动 活动1：自制指南针 利用实验室器材和生活用具（例如：条形磁 铁、小磁针、缝衣针等)，仿照古代通过淬火或摩 擦的方法，设计制作指南针。例如通过摩擦缝 衣针使其磁化后放入水中漂浮，即可制成一个 简易的指南针。展示自制指南针作品，与同学 交流。 活动2：测量磁偏角 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。 课后 巩固提升 【基础训练】 一、填空题 1.(2025·宜宾)明朝郑和下西洋时，航行中使用 罗盘和星象来辨别方向，其中罗盘小磁针的 北极指向地磁场的 极，地磁场的北极 在地理的 极附近。 2.在研究地磁场方向时，如图所示，发现司南的 长柄静止时总是指向南方，则长柄相当于指 南针的 极。我国宋代学者沈括最 早记述了地理的两极和地磁场的两极 (选填“重合”或“不重合”)的现象。 3.用橡皮和大头针制作底座，把两根缝衣针磁 化后，穿过按扣的两个孔，放在底座的针尖 上，制成一个指南针。指南针能指南北是因 为受到 的作用；若静止时针尖指 向南方，则针尖是指南针的 极；此实验 中缝衣针所用的材料最好是 (选填 “铝”“钢”或“铜”)。 按扣 缝衣服 橡皮 大头针 4.(2025·福建)将回形针掰直，磁化后放在树叶 上，漂浮于水面，如下图，回形针在地球 的作用下，静止后指向南北。参照冬季 午间小草的影子偏向北方，进一步推测A端 是回形针磁体的 极。 回形针 影子 2 二、选择题 5.指南针是中国古代磁学领域的创新成就。在 指南针的发展历程中，最早出现的是( A.指南针 B.司南 C.水罗盘 D.指南鱼 6.(2025·内蒙古)北宋学者沈括在他所著的《梦 溪笔谈》中记载：“方家以磁石磨针锋，则能指 南。”针锋能指南是由于摩擦使针锋 () A.带上了电 B.被磁化 C.温度升高 D.质量减小 7.(2025·无锡)如图所示，是我国宋代的指南 龟，将条形磁石装入木龟腹内，针的尖端与磁 石接触后被磁化。将指南龟装于竹钉之上， 使竹钉尖撑于龟体的重心正上方某点，水平 放置并拨动指南龟，静止后针尾指南。下列 说法中正确的是 木龟磁石 竹 木板 A.针是铜制成的 B.针尖接触的是磁石的N极 C.针尾指南是受到地磁场的作用 D.若稍倾斜木板，则指南龟静止时一定会 倾斜 8.(2024·常州)美国《发现》网站于2023年10月 报道：“牛能感知地球磁场，吃草、休息时，其 身体朝向习惯与地磁场磁感线平行（如图所 示)”，为求证真伪，同学们设计如下实验方 案：在四周无明显差异的草地上，多次观察牛 吃草、休息时的身体朝向，若报道真实，则牛 183 第7章磁与电 的身体朝向习惯性呈现四个场景中的（ 磁感线 ⊙ A.①和② B.③和④ C.①和③ D.②和④ 9.科技小组同学在自制指南针活动中，用条形 磁铁将缝衣针磁化后，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 10.北宋科学家沈括首先发现了地磁偏角。他 在《梦溪笔谈》中写道：方家以磁石磨针锋， 则能指南，然常微偏东，不全南也。”据此可 知 () A.地磁场的方向由西指向东 B.地磁场的南极恰好在地球的北极 C.地磁场的北极在地球的北极附近 D.地磁场的两极和地球的两极间有一个 偏角第4节跨学科实践：指南针 基础训练 一、填空题 1.南南 2.南(S)不重合 3.地磁场S钢4.磁场S 二、选择题 5.B6.B7.C8.A9.B10.D 第8章 电磁相互作用 第1节 电磁感应现象 基础训练 一、填空题 1.电磁感应发电机2.闭合 切割磁感线的运动 3.不偏转偏转4.电磁感应 交变电流发电机 5.电磁感应0.02 二、选择题 6.D7.D8.C9.A10.C 三、实验题 11.(1)甲、乙 (2)乙、丙(3)磁场 能力提高 12.A 13.(1)左右(2)左右移动磁体 (3)换强磁体（或绕制线圈）快速移动导体（或磁体） 第2节磁场对电流的作用 基础训练 一、填空题 1.力电流磁场2.导体有相反 3.磁场右大 4.通电线圈在磁场中受力转动转子定子电机械平 衡惯性换向器 5.磁场电 二、选择题 6.A7.D8.D9.D10.AC 三、实验题 11.(1)磁场 (2)静止运动通电 (3)相反 磁场方向(4)相反电流方向(5)不能 能力提高 12.C12.B 第3节跨学科实践：传感技术 基础训练 一、填空题 1.振动磁感线 电磁感应 2.电声线圈纸盆磁力改变不断变化声音 电 机械 3.不断变化振动84.空气电流电流贝尔 5.听筒6.声声电7.声音光 二、选择题 8.B9.C10.D11.AB12.C13.A 能力提高 14.C 15.左右往复通电导体电能转化为机械能 65 指南针·课堂优化·九 期末考试复习专题 第一部分内能和热机 一、选择题 1.A2.C3.C4.C5.C6.D7.B8.C9.AC 二、填空题 10.扩散热传递11.剧烈（快）减小（变小） 12.大于增加13.gV Q ,14.125032.6% 三、简答题 15.(1)低温煤油气(2)大于具有1.4×104 四、实验题 16.晶体固液共存状态小于大于 五、计算题 17.(1)水吸收的热量Q吸=c水m水△= 4.2X103J/(kg·℃)×2kg×(60℃-20℃)= 3.36×105J (2)燃烧100g木炭放出的热量 Q做=m炭9=0.1kgX3.36×102J/kg=3.36×10°J 该火烧水的然效率7是X1m%-号鹅x8× 100%=10% 答：(1)水吸收的热量为3.36×105J;(2)该火炉烧水的热 效率为10%。 18.(1)汽车行驶的平均速度 30 km-75 kam/h t0.4h (2)氢气燃烧放出的热量 Q数=mg9气=0.8kgX1.4×108J/kg=1.12×10J (3)牵引力做功 W=Fs=1.4×103N×30000m=4.2×10J 利用氢能的效率 9&品××10%=3双5% 答：(1)此过程中汽车行驶的平均速度为75km/h;(2)氢气燃 烧放出的热量为1.12×108J:(3)利用氢能的效率为37.5%。 第二部分电路、电流、电压和电阻 一、选择题 1.B2.C3.D4.D5.B6.B7.D 二、填空题 8.正同种 9.带电吸引轻小物体人体是导体 10.S2S和S3S、S2和S 11.干路1.54：112.3.56613.1.52096 三、作图题 14. 15. 6220V0 四、实验题 16.(1)L和L2(2)电压表应与所测用电器并联(3)C 17.(1)小灯泡亮度(2)控制变量法(3)A、B(4)横截面 级·物理(JK)·参考答案 积(5)电流表 =3×10-4A×(10+1.5×10)=7.5V 第三部分 欧姆定律 答：(1)照度大小为3Lux;(2)电源电压的最大值为 7.5V。 一、选择题 20.(1)当S、S,和S2都闭合时，R被短路，R1与R2并联，电源 1.D2.D3.B4.D5.C6.A7.D 电压 二、填空题 U=U2=U1=IR1=0.6AX202=12V 8.0.91:39.63010.0.38 通过R2的电流I2=I-I1=1.2A一0.6A=0.6A 11.12:1变大12.1：12：113.R增大 14.6102015.0.110 E的阻值R=光-头-20n 三、实验题 (2)当S闭合，S和S断开时，R1与R串联， 16.(1) R两端的电压U=8V R两端的电压U=U-U3=12V一8V=4V 通过R的电流 4==是=0=0,2A (2)左保护电路(3)电阻R开路 R的腿位风=受-兴二0n (4)2.0正比5(5)1.52~3 (3)当S和S都闭合，S2断开时，R1与R2并联后再与R 17.(1)右(2) 串联， 电路的总电阻 Rs=k+R-88X208+40n=50n R1+R2 202+202 铅笔芯 电路中的电流16一是-品吕024A 答：(1)电源电压为12V,电阻R2的阻值为202；(2)电阻 (3)510(4)15不均匀 R的阻值为402；(3)电流表A的示数为0.24A. 四、计算题 第四部分电功率 18.(1)当闭合开关S,断开开关S时，只有电阻R,接人电路 电源电压U=I1R=0.3A×302=9V 一、选择题 (2)当闭合开关S和S2时，R1与R2并联。 1.C2.B3.C4.A5.D6.C 通过R的电流不变，I=0.3A,干路中的电流为I=1.2A 二、填空题 此时通过R2的电流I2=I一1=1.2A一0.3A=0.9A 7.3023.6小于12158.1：24：1 9.11003300010.保温0.1435.611.242.59 故电阻R的阻值民=号-。=10n 12.1530 13.21100506 答：(1)电源电压为9V;(2)电阻Rz的阻值为102。 三、实验题 19.(1)由图甲可知两个电阻串联，电压表测量R两端电压， 14.(1)电流 通电时间(2)温度计的示数(3)R1(4)12 电路中电流 四、计算题 1-是-6。-5x10A 150由P-UI得1a=号-0=6A 根据串联电路电压特点和欧姆定律可得R,的阻值R2= (2)当开关S和S均闭合时，R短路，R单独工作，电路阻 -U-U=3Y-0.75Y=450000=45kn 值小，功率大，为加热指，由P=发得R=君 5×10-5A (220V)2 由图乙可知此时光照强度为3Lux。 1100W=442 (2)电路能测量7Iux的照度，由图乙可知R2的阻值为15 当开关S闭合，S断开时，R和R2串联，电路阻值大，功率 k2,电压表量程0~3V,电压表示数最大为3V,R为阻 值范围10k2~30k2的电阻箱，根据串联分压原理有 温挡。此时电路总电阻R。=二 100W U U总 RR+R 4842 由串联电路的电阻关系可得R,=R一R= 即Ua-BRR2-U,1+是) 4842-442=4402 R 由于U为3V、R'为15k2且都为定值，则当R阻值最小 (3)加热汤汁直到沸腾所需吸收的热量 时，电源电压最大，即R1的阻值为10k2,则电路中电流为 Q吸=c扬计m△t 4-是=020 =4×103J/(kg·℃)×3.3kg×(100℃-50℃) =3X10-4A =6.6×105J 最大电源电压 不考虑汤汁质量变化和热量损失，则加热消耗的电能W加 U大=I1(R+R2) =Q=6.6×105J 66