7.4 跨学科实践 指南针（讲义）物理新教材教科版九年级上册

本初中物理讲义聚焦“指南针”跨学科实践，围绕我国古代磁学成就（司南、沈括发现磁偏角）、地磁场与磁偏角原理、自制指南针的磁化方法展开，构建“历史-原理-实践”的学习支架。 资料以“动手实践+文化浸润”为特色，通过自制指南针实验（磁化钢针、误差分析与改进）培养科学探究能力，结合司南、指南鱼等古代科技案例渗透科学态度与责任，课中助力原理讲解，课后通过分层练习（随学随练、素养提升）帮助学生巩固知识、查漏补缺。

物理九年级上册 •教科版 第七章 磁与电 第4节 跨学科实践 指南针 学习目标——物理学科素养 01 物理观念 知道磁化现象；地球存在地磁场，地磁两极与地理两极不重合，有磁偏角；指南针依靠地磁场指示南北。 02 科学思维 建立地磁场模型，区分地理两极与地磁两极，推理指南针的工作原理。 03 科学探究 磁化钢针，制作简易水浮指南针，观察指向，分析误差，改进装置。 04 科学态度与责任 了解我国古代司南、磁偏角记载，感受古代科技成就；体会物理与历史、地理的跨学科联系。 教学重难点 教学难点 教学重点 1. 了解我国古代磁学相关科技成就 2. 知道地磁场与磁偏角，理解指南针工作原理。 3. 动手自制简易指南针，掌握磁化的方法。 1. 区分地理两极和地磁两极，理解磁偏角。 2. 自制指南针实验误差分析与装置改进。 课堂引入 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。 知识点1 追溯指南针的进化史 知识点1：追溯指南针的进化史 S 司南是最早的指南针，古人将天然磁石磨成光滑的磁勺，把磁勺放在刻有方位的光滑青铜盘上，轻轻转动磁勺，勺柄就会自 动指向南方。 S 天然磁石的磁性较弱，磁勺与铜盘的摩擦影响其灵敏度，人们发现天然磁石可以使铁针磁化，于是将磁化的铁针穿过灯草，使其浮在水面上，制成水浮式指南针，指向更加精确。 知识点1：追溯指南针的进化史 S 《武经总要》中记载：将薄铁片剪裁成鱼形，放在炭火中烧红，待烧红后取出，让鱼尾正对北方“淬火”，用时把水碗置于无 风处，平放鱼在水面令其漂浮，鱼首则指向南方。 知识点1：追溯指南针的进化史 S 罗盘由中央磁针和刻有方位等信息的盘面组成，中央磁针利用地磁场指示南北，各圈层体现了古人对方位、天文历法等的认识。 知识点1：追溯指南针的进化史 S 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。 现在常用的指南针： 知识点1：追溯指南针的进化史 知识点2 自制指南针 知识点2：自制指南针 利用实验室器材和生活用具（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。 （a）放在碗边沿上 （b）穿过灯芯草浮在水面上 （c）放在指甲上 （d）用蚕丝线悬挂 沈括记载的指南针的4种使用方法： 知识点3 测量磁偏角 知识点3：测量磁偏角 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。 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。 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。 测量思路如下： 知识点3：测量磁偏角 课堂小结 课堂小结 课堂练习 课堂练习 1.如图所示为北宋《武经总要前集》中记载的指南鱼，用时把水碗置于无风处，注水，平放鱼在水面令其漂浮，鱼首指向南方。则指南鱼（　　） A．周围存在磁感线 B．鱼首的磁极为S极 C．鱼尾指向地磁北极 D．可以吸引各种金属 B 【详解】A．磁感线是为了描述磁场的性质而引入的，不是真实存在的，故A不符合题意； B．因为地理的南极在地磁的北极附近，而鱼首指向南方，根据磁体的指向性可知，指南鱼的鱼首是S极，故B符合题意； C．鱼首指向南方，即鱼首指向地磁北极，那么鱼尾则指向地磁南极，故C不符合题意； D．指南鱼只能吸引铁、钴、镍等金属，并非吸引各种金属，故D不符合题意。 故选B。 课堂练习 2. 我国的文化博大精深，很早以前就有关于磁的记载。公元1世纪初，东汉学者王充在《论衡》中记载：“司南之杓，投之于地，其柢指南”，如图所示。下列说法正确的是（    ） A．“其柢指南”是因为地球周围有磁感线 B．司南的勺柄（柢）相当于磁体的N极 C．地磁场的N极在地理的南极附近，并没有完全重合 D．司南的中间部分磁性最强 C 【详解】A．司南具有磁性，地球周围存在磁场，地磁场对司南有力的作用，所以司南能指南，故A错误； B．指南针静止时，它的S极指向地理的南方，司南的勺柄（柢）指向地理南方，说明“柢”是司南的S极，故B错误； C．地磁的北极在地理南极的附近，地磁的南极在地理北极的附近，并没有完全重合，故C正确； D．司南的勺柄（柢）指向地理南方，说明“柢”是司南的S极，即两个磁极在其两端，则两端的磁性最强，故D错误。 故选C。 课堂练习 3. 如图所示，为了完成物理实践作业“自制的指南针”，小明用条形磁体先将钢针________后具有了磁性。接着将其穿过薄纸后放置在水中漂浮，不管如何旋转钢针，钢针静止后，B端总是指向南方，这是由于其受到了________的作用，B端是指南针的________极。 磁化 【答案】 磁化 地磁场 S 【详解】[1]使原本没有磁性的钢针获得磁性的过程叫磁化。 [2]地球本身是一个大磁体，周围存在着地磁场。指南针能指示南北方向，就是因为受到了地磁场的作用。 [3]地磁场的南极在地理的北极附近，地磁场的北极在地理的南极附近。根据磁极间的相互作用规律，指南针静止时，指向南方的一端是南极，所以B端是指南针的南极。 地磁场 S 课后作业 作业 内容 同步作业 完成课后作业：“练习与应用” 自主安排 配套同步分层作业 谢谢聆听 谢谢聆听 Lavf55.12.100 $