6.磁感应线
(1)展示条形磁铁周围多个小磁针的图片,根据小磁针和铁屑的分布情况,用带箭头的曲线描述磁场的某些特征和性质。展示条形磁铁和蹄形磁铁的磁感线,进一步认识磁感线。
磁感线的特点:在磁体外部总是从磁体的N极发出,最后回到S极;磁感线上任何一点的切线方向,就是该点的磁场方向,也是小磁针静止在该点北极所指方向;磁感线分布越密的地方,其磁场越强,反之越弱。
(2)磁感线只是帮助我们描述磁场而假想的一条条曲线。磁场是真实存在的,而磁感线是假想的物理模型,实际并不存在;②磁感线布满磁体周围整个空间,并不只在一个平面上。
5.磁场
实验:将小磁针放在条形磁铁周围任何一个地方,它总是有一个确定的指向,这是因为条形磁铁对小磁针有力的作用,可是它们并没接触,这个力是怎样产生的?磁体周围存在着一种物质,这种物质叫做磁场,小磁针在磁场中会受到力的作用。
磁场看不见,摸不着,但真实存在。看不见、摸不着的东西也是可以认识的,请学生举例。如风也看不见,摸不着,但可以通过树的摇摆来认识它;电流也看不见,摸不着,可以通过电流热效应来研究它。我们可以通过磁场对小磁针有力的作用来认识和研究磁场。
4.磁化
实验:用条形磁铁吸住两枚大头针,观察大头针的姿态,提问:为什么两个大头针下端张开?引入磁化的概念。
3.磁极间相互作用
实验:用条形磁铁的N极靠近小磁针的的S极,再用条形磁铁的S极靠近小磁针的S极,观察实验现象,让学生得出结论:同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引。应用举例:磁悬浮列车
2.磁体的指向性
实验:将条形磁铁放入大头针中,拿起来两头吸引的大头针数目最多,说明两头磁性最强。每一块磁体上都存在两个磁性最强的部分,叫做磁体的两个磁极,一个叫磁北极(N极),另一个叫磁南极(S极)。
实验:将小磁针支撑起来并晃动,等小磁针静止下来,总是南极指向南方,北极指向北方。提问:什么工具就是运用了这个道理?
1.磁体的吸铁性
展示条形磁铁、蹄形磁铁,并用它们吸引大头针、铁块等,引出磁体的概念:自然界中有这样一类物体,能够吸引铁、钴、镍等物质(铁性物质),这种物体叫磁体,吸引铁性物质的这种性质叫磁性。
让学生在日常生活中寻找磁体。
通过提问,并展示生活中磁应用的图片,激发学生学习欲望,导入新课。
磁感应线原称为磁力线。英国科学家法拉第在做描述磁场分布实验中第一次使用了“力线”这个名称。他由实验以铁屑显示磁铁的力线谱,确信细铁屑在磁体的作用下获得磁性,即铁屑在磁体附件被磁化,这种现象叫磁感应。感应并不总是如“超距作用说”所认为的那样必定取在直线上作用,而是沿曲线作用并且是通过邻近被磁化的铁屑间的相互作用而发生的,他把这些曲线称之为“力线”。在法拉第的论证中,“力线”代替了数学分析,他仿佛清楚地看见力线从固体中引伸出来。法拉第的“力线”概念不仅在技术中被采用,而且也广泛应用于物理教学中。
地磁场的形态类似于一根磁棒的磁场,这根磁棒位于地心,并与地理轴成11.5°的角。近年来,人们利用人造卫星和宇宙探测器已经发现,地磁场并不象人们过去所想象的那样伸向无限远的空间,这是因为日冕向外发生的高速电子流所形成的太阳风对地磁场作用的结果。所以,地磁场是有一定的边界的,这个边界称为磁顶层,向着太阳的一面,磁顶层至地心距离约为10个地球半径,背着太阳的一面,地磁场却拖着一个长长的尾巴。
地磁场对人类的生活、生产都有重要的影响。除了大家熟悉的,行军、航海图中要利用地磁场对指南针的作用来定向外,现代导弹,人造卫星的运行也要利用地磁场来定向。人们还可以根据地磁场在地面上分布的特征寻找地下有用的矿藏。地磁场的变化能影响无线电波的传播,当地磁场发生磁暴时,远距离无线电通讯将受到严重影响,甚至中断。
此外,就人类目前认识,假如没有地磁场这把“保护伞”,地球的大气成分很可能不是现在的样子,强大的太阳风(带电粒子流)因受不到地磁场的作用,将不发生偏转而直射向地球,直接跟大气层发生作用,很可能一些大气被“吹走”,特别是其中较轻的部分,这样会影响地球上生命存在,甚至可以进一步设想,在太阳射来的高能粒子流的直接轰击下,地面生命将无法存在。
地磁场是怎样产生的?产生后又是怎样维持的?这个问题至今未能得到圆满的解决,人们在研究这个问题的过程中,提出过不少假说,近年来多数人趋向于相信这种说法,假定地球核心是一个液态金属球,其粘滞性跟水差不多,并假定其中也和地壳一样,含有少量的放射性物质,因放射性变而产生温差,引起对流运动。只要放出的热量达到适当程度就会形成涡流。如果有极微弱的磁场存在,涡流即产生感生电流,这种电流直至增长到发生现实磁场应有的电流为止。
根据科学家的研究,地磁极的大概位置是:地磁南极在东经140º、南纬67º的南极洲威尔克斯附近;地磁北极在西经100º、北纬76º的北美洲帕里群岛附近,科学家还发现,地磁南北极的地理位置不是固定不变,而是在缓慢变化着的。
指南针是我国“四大发明”之一。大概在秦代,人们就把天然磁石作为指示方向的仪器。《韩非子》一书的《有度篇》就有“立司南以端朝夕”的句子。东汉王充写的《论衡》中记载有“司南之勺,投之于地,其柢指南’(柢就是勺子的柄,地就是托勺子的盘子)。这司南就是我国最早的指南针。据研究,司南是由天然磁石琢磨而成的,实际上就是一把有磁性的勺子,底部成球面状,能在青铜制成的光滑地盘上自由转动,静止时勺柄指向南方。到了北宋年代,我国有人又创造一种指南鱼,把钢片做成鱼的形状,然后使之磁化,浮在水面上,用来指示方向。北宋著名科学家沈括(1034-1094)在《梦溪笔谈》中总结了古代四种采用不同装置制造指南仪器的方法。他还利用自己制造的指南针进行精密的观察,发现了地磁偏角。
指南针最早用于航海是在11世纪初(北宋期间)。到了11世纪末、12世纪初,指南针开始传到南洋的海船上,过了约100年,才由南洋传到欧洲。
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