20.1 磁现象 磁场（教学课件）物理新教材人教版九年级全一册

物理九年级全一册 •人教版 第二十章 电与磁 第1节 磁现象 磁场 学习目标——物理学科素养 01 物理观念 知道磁性、磁体、磁极的概念，掌握磁极间相互作用规律（同名相斥、异名相吸）；理解磁场是客观存在的物质，知道磁感线可描述磁场的方向和强弱；了解地磁场的存在及磁偏角。 02 科学思维 体会“转换法”在感知磁场中的应用（用小磁针偏转显示磁场方向）；经历用磁感线描述磁场的过程，初步建立“用模型描述不可见场”的科学思维。 03 科学探究 能通过“撒铁屑”和小磁针探测实验，观察并归纳磁场分布特征；在探究磁极作用与磁化现象的活动中，学会从实验现象中提炼规律。 04 科学态度与责任 通过司南、指南针等我国古代磁学成就，增强民族自豪感；认识磁场在导航、磁悬浮等科技中的应用，保持探索自然现象的兴趣。 教学重难点 教学重点 教学难点 1. 磁体的基本性质与磁极间相互作用规律； 2. 磁场的客观存在及其基本性质； 3. 用磁感线描述磁场的方向与强弱分布。 1.理解“磁场”这一不可见物质的客观性（摆脱“接触才有力”的直觉经验）； 2. 磁感线作为“假想模型”而非真实曲线的性质，以及外部“N→S”的绘制规则与疏密含义； 3. 地磁两极与地理两极相反的关系及磁偏角现象。 843 年，在没有航标、没有明确航道的大海上，一艘帆船正在日夜不停地航行。一些聪明的中国人利用手中的罗盘指示方向，开辟了从浙江温州到达日本值嘉岛的航线。是什么神秘的力量驱动着罗盘，让它指示方向 ? 课堂引入 航行的帆船 知识点1 磁现象 在2000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性质。 知识点1：磁现象 探究新知 中国人很早就利用“磁” 1. 磁性、磁体和磁极的实验探究 实验一：用磁体的一端分别靠近铁片、钢锯片、硬币、铜螺丝、回形针、玻璃片等。 实验现象：通过实验发现磁体能够吸引铁片、钢锯片、硬币和回形针，不能吸引铜螺丝、玻璃片。 知识点1：磁现象 探究新知 磁铁 实验二：把细铁屑或大头针均匀地撒在一张白纸上，将条形磁体平放在铁屑中，然后用手轻轻将磁体提起，并轻轻抖动，观察磁铁各部分吸引铁屑的多少。 实验现象：发现两端附近吸引的铁屑最多，而中间部位几乎不吸引。 知识点1：磁现象 探究新知 细铁屑 实验三：用线吊起一个小条形磁体，使它在水平面内自由转动。 实验现象：发现小磁体静止的时候，大致停在南北方向上。即自由转动的磁体，静止后恒指南北。 知识点1：磁现象 探究新知 总结归纳： ①磁性：如果物体能够吸引由铁、钴、镍等制成的物品，就说其具有磁性。 ②磁体：具有磁性的物体。 ③磁极： 磁体的两端磁性最强，中间部分磁性最弱，几乎没有磁性。我们把磁体上吸引能力最强的两个部位叫作磁极。 能够自由转动的磁体，静止时指南的那个磁极叫作南极或S极，指北的那个磁极叫作北极或N极。 知识点1：磁现象 探究新知 知识点1：磁现象 探究新知 2. 磁体的分类 按磁体的形状分：条形磁体、蹄形磁体、环形磁体、圆柱形磁体、针形磁体等； 知识点1：磁现象 探究新知 2. 磁体的分类 按磁体的来源分：天然磁体和人造磁体； 天然磁体 人造磁体 知识点1：磁现象 探究新知 2. 磁体的分类 按磁性保持的时间分：硬磁体（磁性保留时间很长）和软磁体（磁性保留时间较短）。 硬磁体：钕铁硼（稀土永磁，磁性能最强）、钐钴、铝镍钴合金、永磁铁氧体（如钡铁氧体、锶铁氧体）等。 软磁体：硅钢（用量最大）、坡莫合金（高磁导率）、软磁铁氧体（用于高频）、非晶/纳米晶合金、纯铁等。 知识点1：磁现象 探究新知 3. 磁极间的相互作用 将条形磁铁悬挂，分别用另一条形磁铁的N极和S极靠近条形磁铁的N极，观察实验现象，总结规律。 同名磁极相互排斥、异名磁极相互吸引 知识点1：磁现象 探究新知 4. 磁化 ①磁化现象：把原来不显磁性的物质，在磁体或电流的等方式作用下使其显出磁性的过程叫做磁化。 将一个大铁钉放在条形磁体的下端，如图所示。观察大铁钉能否吸引小铁钉。一段时间后移走条形磁体，大铁钉吸引小铁钉的数量如何变化? 原来没有磁性的大铁钉在磁体靠近或与磁体接触时，能够吸引小铁钉。这是由于磁体对大铁钉的磁化作用，使它有了磁性。 知识点1：磁现象 探究新知 ②磁化的方法： 将磁铁的一极靠近或接触磁性材料（图甲）； 将磁铁的一极在磁性材料上沿同一方向重复摩擦几次（图乙所示）； 利用充磁机对磁性材料充磁。钢被磁化后能长时间保持磁性，铁则不能。人造磁体就是将钢进行磁化而制成的。 甲 乙 知识点1：磁现象 探究新知 ③磁化的应用 磁化在生活中的应用主要体现在信息存储、驱动设备、家电配件等方面。 磁卡 磁盘 冰箱贴 知识点1：磁现象 探究新知 ④磁化的影响 日常生活中，磁化会对生活用品产生一些不利的影响。 手表被磁化后走时不准确，电视机显像管被磁化后色彩失真等。 知识点1：磁现象 探究新知 （1）自然界中不存在只有单个磁极的磁体，而且一个磁体也不可能有多余两个的磁极，磁体上的磁极总是成对出现。 （2）把一根条形磁体分成几段，或把几段条形磁体靠吸引力合为一体，新得到的磁体仍然只有两个磁极。 （3）只有磁性材料才能被磁化，如铁、钴、镍．其他材料是不能被磁化的。 （4）磁性材料被磁化时，遵循同名磁极相排斥、异名磁极相吸引的规则；铁钉离磁体近的部分被磁化成异名磁极，离磁体远的部分被磁化成同名磁极。 【注意事项】 知识点1：磁现象 探究新知 【典例1】下列物体能被磁体吸引的是（　　） A．大头针 B．橡皮 C．铜钥匙 D．塑料尺 【详解】 橡皮、大头针、塑料尺、铜钥匙这些物品中，只有大头针是磁性材料铁制成的，能被磁铁吸引。橡皮、塑料尺、铜钥匙是非磁性材料制成的，不能被磁铁吸引，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选：A。 A 知识点1：磁现象 探究新知 【典例2】如图所示，弹簧测力计下吊着一个小铁球，小球正下方水平放置一个条形磁铁，小球与磁体左端相齐。将条形磁体水平向左缓慢移动至右端与小球对齐。在这个过程中，小球始终处于条形磁铁的正上方，则弹簧测力计的示数变化情况是（　　） A．逐渐变大 B．逐渐减小 C．先变小后变大 D．先变大后变小 C 知识点1：磁现象 探究新知 【详解】 条形磁体的磁性分布并不均匀，两个磁极磁性最强，中间的磁性最弱，所以将条形磁体水平向左缓慢移动至右端的过程中，铁球受到的吸引力先变小后变大，所以弹簧测力计的示数先变小后变大。 故选：C。 知识点2 磁场 1. 磁场： 磁体周围存在一种看不见、摸不到的物质，称为磁场。 2. 磁场的基本性质： 对放入其中的磁体产生力的作用。磁体间的相互作用就是通过磁场发生的。 知识点2：磁场 探究新知 我们看不见风，但可以通过它对树叶的吹动情况来认识它。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。 知识点2：磁场 探究新知 3. 实验探究证明磁场的存在： 1）实验过程： 用一块布包着条形磁体，放在桌子上，拿一个小磁针靠近磁体，你观察到了什么现象? 2）现象与分析： 将磁针放到磁体附近，小磁针指向发生偏转。小磁针与磁体并没有接触，但产生了力的作用，这是因为磁体周围存在着一种物质，能使小磁针偏转。 3）探究归纳： 磁场：磁体周围存在着的这种看不见、摸不着的物质叫做磁场。磁体两极磁场最强，中间磁场最弱，离磁体越远，磁场越弱。 知识点2：磁场 探究新知 知识点2：磁场 探究新知 4. 实验探究磁场的方向： 1）实验过程： 把几个不同的磁针放在磁场中的不同位置，观察小磁针N极所指的方向。 2）实验现象与归纳： 小磁针N极总是指向S极，说明磁场具有方向性。 知识点2：磁场 探究新知 3）磁场方向： 物理学规定，在磁场中某一点，小磁针静止时北极（N极）所指的方向为该点的磁场方向。 磁场方向 知识点2：磁场 探究新知 4. 实验探究磁体周围的磁场： 1）用小磁针探究磁体周围的磁场： 在磁场中的不同点，放入许多小磁针，发现小磁针N极所指的方向不同，说明磁体周围各点的磁场方向不同。 知识点2：磁场 探究新知 2）用铁屑探究磁体周围的磁场： 将玻璃板平放在磁体上，并在玻璃板上均匀地撒上一层铁屑，轻轻敲击玻璃板，可以看到小铁屑排列成一条条有规律的曲线。 知识点2：磁场 探究新知 5. 磁感线： 1.定义：用一些带箭头的曲线，方便、形象地描述磁场，该曲线叫作磁感线。 为帮助人们想象磁场空间分布情况，科学家借用磁感线来形象地描绘磁场。 磁感线是假想的物理模型，实际并不存在。但磁场是真实存在的。 知识点2：磁场 探究新知 2.磁场的磁感线分布： ①条形磁铁 的磁感线 ②蹄形磁铁 的磁感线 ③同名磁极 的磁感线 N N ④同名磁极 的磁感线 ⑤异名磁极 的磁感线 知识点2：磁场 探究新知 3.磁感线的方向： 磁感线是有方向的曲线，曲线上箭头的方向表示磁感线的方向，也是该点磁场的方向，磁体外部的磁感线都是从磁体的N极出发，回到S极。 知识点2：磁场 探究新知 4.磁感线的疏密表示磁场的强弱： 磁感线分布越密的地方，其磁场越强；磁感线分布越疏的地方，其磁场越弱。 N S A C B 磁场的强弱 A＞C＞B 任何两条磁感线都不会相交。 因为磁场中某点的磁场方向只有一个确定的方向。 知识点2：磁场 探究新知 （1）磁场是真实存在于磁体周围的一种特殊物质，而磁感线并不存在。 （2）磁感线是有方向的，在磁体外部总是从N极到S极。 （3）磁感线分布的疏密可以表示磁场的强弱。 （4）磁体周围磁感线的分布是立体的。 （5）任何两条磁感线绝不会相交。 【注意事项】 知识点2：磁场 探究新知 【典例3】物理观念是物理核心素养的一个基本要素，磁场具有能量，也属于一个重要的物理观念，磁场的基本性质是指（　　） A．同名磁极相互排斥 B．磁场根本不存在，是假想的 C．异名磁极相互吸引 D．能够对放入其中的磁体产生磁力的作用 D 【详解】AC．同名磁极相互排斥、异名磁极相互吸引是磁极间的相互作用规律，故AC不符合题意 B．磁场是真实存在的一种物质，故B不符合题意 D．磁场的基本性质是对放在其中的磁体有磁力的作用，故D符合题意。 故选D。 知识点2：磁场 探究新知 【典例4】我国已有时速600公里高速磁浮试验样车（下图甲），根据下图乙可知磁悬浮列车悬浮是利用了 的原理；如图丙所示是用来描绘某一磁体周围磁场的部分磁感线，由磁感线的分布特点可知，a点的磁场比b点的磁场 （选填“强”或“弱”）。 同名磁极相互排斥 弱 知识点2：磁场 探究新知 【详解】 [1]磁悬浮列车就是根据同名磁极相互排斥的原理使列车在铁轨上“浮”起来，从而减小摩擦力，达到高速行驶的目的。 [2]从图中可以看出a点的磁感线比b点的磁感线疏，故a点的磁场比b点的磁场弱。 知识点3 地磁场 知识点3：地磁场 探究新知 1.地磁场的概念： 地球周围空间存在的磁场叫作地磁场。 地球本身相当于一个巨大的磁体，指南针可以指示方向，正是受地磁场作用的结果。 知识点3：地磁场 探究新知 2.地磁场的特点： ① 地磁的N极在地理的南极附近，地磁的S极在地理的北极附近。 ② 地磁的两极和地理的两极并不重合。 知识点3：地磁场 探究新知 3.磁偏角： 地理的两极和地磁场的两极并不重合，磁针所指的南北方向与地理的南北方向略有偏离。它们之间有一个偏差角度，我们称为磁偏角。 沈括（1031—1095），中国宋代著名学者，他在其著作《梦溪笔谈》中最早提及磁偏角：“方家以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也”。是第一个发现磁偏角的学者。 知识点3：地磁场 探究新知 4.地磁场的特点： 地磁场对人类的生产、生活都有重要意义，有些动物能够感觉到磁场，如绿海龟、鸽子等，它们能利用地磁场“导航”。 地磁场还是地球生命的“保护伞”。从太阳或其他星体发射出来的高速带电粒子流，在接近地球时，地磁场会改变其运动方向，使其偏离地球，对地球起到了保护作用。 知识点3：地磁场 探究新知 地磁场是地球周围存在的磁场，其地磁北极接近地理南极、地磁南极接近地理北极（存在磁偏角），能使小磁针静止时 N 极指向地理北极，磁感线分布类似条形磁体外部，对指南针等仪器的工作起决定性作用。 【总结归纳】 知识点3：地磁场 探究新知 【典例5】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。下列判断正确的是（　　） A．鱼形铁不能被磁体吸引 B．指南鱼周围存在磁感线 C．指南鱼指南北由于地球的周围存在地磁场 D．指南鱼的腹部磁性最强 C 知识点3：地磁场 探究新知 【详解】A．磁性是指能够吸引铁、钴、镍等物质的性质；鱼形铁是用铁制成的，能被磁体吸引，故A错误； B．指南鱼被磁化后，周围存在磁场，而磁感线实际不存在，是为了描述磁场的分布假想的曲线，故B错误； C．指南鱼是小磁体，能够指南北是由于受到地磁场的作用，故C正确； D．指南鱼是一个磁体，头尾指南北，说明磁极在头尾处，而两个磁极位置的磁性最强，中间最弱，故D错误。故选：C。 知识点3：地磁场 探究新知 【典例6】公元一世纪初，东汉学者王充在《论衡》中记载：“司南之杓，投之于地，其柢指南”，“柢”即勺柄，如图所示。“柢”是磁体的 （选填“N”或“S”）极，“司南”能指南北方向是受 的作用。 地磁场 S 知识点3：地磁场 探究新知 【详解】 [1][2]磁体在地磁场的作用下，南极指南，北极指北；“司南之杓，投之于地，其柢指南”，“柢”即勺柄，勺柄指示南方，“柢”是磁体的南极，即S极；“司南”能指南北方向是受地磁场的作用。。 课堂小结 课堂小结 课堂练习 课堂练习 1．磁性鞋带扣让你跟系鞋带说再见。如图所示，把鞋带裁剪到合适的长度，然后将模块穿进去，这之后两边一碰即可牢牢地把鞋带系紧。下列说法正确的是（　　） A．两模块可能都是铜块 B．两模块可能都是铁块 C．两模块中，可能其中一块有磁性，另一块是铁块 D．两模块中，可能其中一块有磁性，另一块是铜块 C 课堂练习 D 【详解】 AB．铜块之间没有吸引力，铁块之间也没有吸引力，故AB中的情况两模块不可以吸引，故AB错误； C．因为磁体具有吸引铁钴镍一类物质的性质。若两模块中，其中一个是磁体，另一个模块可能是铁块，故C正确； D．磁体不能吸引铜块，因而其中一块有磁性，另一块是铜块也不会吸引，故D错误。 故选：C。 课堂练习 2．如图所示是一款磁吸车载手机支架，其底部用胶水粘在汽车中控平台上，支架顶端的“台面”是一块磁铁，再将一块软式磁力贴贴在手机壳或手机背面，使用时将手机磁力贴位置对准支架顶端的“台面”，就可以将手机牢牢固定，关于这款手机支架，下列说法正确的是（　　） A．支架顶端的“台面”的外部的磁感线从S极出发回到N极 B．支架顶端的“台面”的上表面一定是磁铁的N极 C．支架顶端的“台面”可以吸附任何金属 D．支架顶端的“台面”与手机磁力贴间吸附是因为异名磁极相互吸引 D 课堂练习 D 【详解】A．支架顶端的“台面”的外部的磁感线从N极出发回到S极，故A错误； B．支架顶端的“台面”的上表面可能是磁铁的N极，也可能是磁铁的S极，故B错误； C．支架顶端的“台面”可以吸附铁、钴、镍等物质，非磁性物质不能被吸引，故C错误； D．磁极间相互作用：同名磁极互相排斥，异名磁极相互吸引，支架顶端的“台面”与手机磁力贴间吸附是因为异名磁极相互吸引，故D正确。 课堂练习 3．下列说法中正确的是（　　） A．磁场是由无数条磁感线所组成的 B．比热容越小的物质，吸热升温越慢 C．磁场中不同的点，磁场方向可能相同 D．一个物体的内能增大，其温度就会升高 C 课堂练习 【详解】 A．磁感线是理想化的物理模型，实际上并不存在，故A错误； B．由Q=cmΔt可知，在质量一定时，物体吸收相同热量，比热容越小，升温越快，故B错误； C．磁场是有方向的，在磁场的不同位置，其磁场方向可能相同，例如：条形磁体上方和下方的磁场方向相同，故C正确； D．一个物体的内能增大，其温度不一定升高，例如：晶体熔化时，吸收热量，内能增加，温度不变，故D错误。 课堂练习 4．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，依靠地磁场获得磁性，再将其放入水中漂浮，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 【详解】古人先将鱼形铁烧红，令铁鱼头尾指向南北，依靠地磁场获得磁性，制成指南鱼，由图可知，鱼头指示地理北方是磁体的北极，则鱼头应标注N极。一个磁体的两极磁性最强，中间最弱。 课堂练习 5．日常生活中的很多器具都用到了物理知识。电热水壶利用电流的 效应加热水；指南针能指示南北是因为地球周围存在 ；高压锅通过增大锅内气压的方法来 （选填“升高”或“降低”）水的沸点，以达到快速煮熟食物的目的。 【详解】[1]电流通过导体产生热量的现象，叫做电流的热效应。电热水壶利用电流的热效应加热水。 [2]地球周围存在地磁场，指南针受到地磁场的磁力作用能指示南北。 [3]高压锅密闭较好，内部压强大，水的沸点高，这样高压锅内的温度就会更高一些，就会更快煮熟食物。所以高压锅是利用增大锅内气体的压强，升高水的沸点来提高锅内温度的。 热 地磁场 升高 课后作业 探究新知 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 $