【人教版】九年级物理 20.1 磁现象 磁场（课件+同步练习含解析版）

第一节 磁现象 磁场第二十章 电与磁人教版九年级物理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?教学重点知道磁体周围存在磁场。教学难点难点是用磁感线描述磁体周围的磁场。1. 磁现象2. 磁场3. 地磁场4. 课堂总结5. 练习与应用6. 提升训练 第1节 磁现象 磁场一、磁现象1. 磁性、磁体和磁极（1）探究磁性、磁体和磁极实验一：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。一、磁现象实验二：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，观察磁铁两端及中间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。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，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。一、磁现象探究归纳（2）磁性与磁体：物体能够吸引铁、钴、镍等物质的性质叫作磁性，具有磁性的物体叫作磁体。（3）磁极 ①磁体的两端磁性最强，中间部分磁性最弱，几乎没有磁性。把磁体上吸引能力最强的两个部位叫作磁极。②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。一、磁现象（4）磁体的分类按磁体的形状分：条形磁体、蹄形磁体和针形磁体；按磁体的来源分：天然磁体和人造磁体；按磁性保持的时间分：永磁体和软磁体。一、磁现象（1）做一做①将一根条形磁铁甲用细线悬挂起来，用另一根条形磁铁乙的N极分别去靠近甲的N极（图1）和S极（图2），再用乙的S极去靠近甲的S极（图3），观察现象，归纳结论。2. 磁极间的相互作用一、磁现象② 将两根条形磁铁的N、S极互相靠近时，感受之间的力； 将两根条形磁铁的N、N极互相靠近时，感受之间的力。N、S极互相吸引 N、N（S、S）极互相排斥 结论: 同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引. 一、磁现象视频欣赏——《磁极间的作用力》一、磁现象3. 磁化 （1）实验：如图所示，在铁架台上固定一软铁棒，在它的下方放一些细铁屑，然后在软铁棒的上方放一根条形磁体，发现软铁棒能吸引细铁屑，软铁棒变成了磁体。（2）磁化：有些物体在磁体或电流的作用下会获得磁性，这种现象叫作磁化。一、磁现象（3）磁化的方法①将磁铁的一极靠近或接触磁性材料（图甲）；②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）；③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。一、磁现象（4）磁化的危害机械手表被磁化后走时不准，彩色电视机显像管被磁化后色彩失真等。（5）磁化的应用钢针磁化后，可以用来制作指南针。磁带和磁盘上都含有磁性物质，利用它上面的磁性物质可以存储声音、图像和文字信息。（6）消磁通过撞击、煅烧等手段使磁体失去磁性的过程。消磁可以看成是磁化的逆过程，是将磁体内部原来排列整齐有序的磁分子打乱，使其变得杂乱无章。【解析】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，故D错误。 故选C。【例题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一、磁现象 第1节 磁现象 磁场二、磁场磁铁不接触铁钉就可以吸引铁钉，为什么？我们用嘴吹纸条，纸条会飘动，嘴巴也没有接触纸条，但我们可以凭借它对纸条的作用断定，这是通过空气发生作用的——尽管空气看不见，但它确实是存在的物质。磁铁不接触铁钉就可以吸引铁钉，磁铁的周围有什么？我们来进行探究。二、磁场（1）磁场①实验探究：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。1. 磁场及其方向二、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。磁场对磁针有力的作用，我们可以通过它对磁针的作用情况来认识它。像磁场这种物质，我们用实验可以感知它，所以它是确确实实存在的。磁场：磁体周围存在着的这种看不见、摸不着的物质叫作磁场。探究归纳：二、磁场（2）磁场的基本性质磁场的基本性质是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。（3）磁场的方向【实验1】如图所示，在条形磁体附近的某点放一枚小磁针，观察小磁针N极的指向。换用其他小磁针放在该点，再做一次实验，观察小磁针N极的指向。由实验可以看出，尽管小磁针不同，但是小磁针北极在磁体周围某个确定点的指向是不变的。二、磁场【实验2】先在桌面上放一圈小磁针，观察小磁针的指向，再把一根条形磁体放到小磁针的中间，再观察小磁针的指向。实验现象：放入条形磁体前，每个小磁针都指示南北方向，放入条形磁体后小磁针的指向发生了改变，不同位置的小磁针的指向不同。现象分析：小磁针N极在磁场中不同位置的指向不同，说明小磁针在磁场中的不同位置时，N极的受力方向是不同的。探究归纳：磁场具有方向性。在物理学中，把放在磁场中的小磁针静止时北极所指的方向规定为该点磁场的方向。二、磁场 2. 磁感线（1）研究磁体周围磁场的方向【实验1】用小磁针探究磁体周围的磁场在条形磁体周围放置一些小磁针，如图所示，观察小磁针N极的指向，画出各点的磁场方向。磁场的分布是否有规律？我们看到，小磁针在磁体周围磁场的作用下，有规则地排列起来。在磁体外部放置越多、越小的磁针，就能越清楚地看出磁场的分布情况。二、磁场【实验2】用铁屑研究磁体周围的磁场如图所示，在条形磁体上面放一块玻璃板，在玻璃板上撒一层铁屑，铁屑被条形磁体磁化，就变成一枚枚“小磁针”。轻轻敲打玻璃板，你看到了什么？我们看到，被磁化后的铁屑在磁体周围磁场的作用下，有规则地排列起来。二、磁场（2）磁感线的概念 小磁针（或被磁化后的铁屑）在磁场中的排列情况启发我们。可以用一些带箭头的曲线，方便、形象地描述磁场，这样的曲线叫作磁感线。二、磁场（3）磁感线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。磁感线上某点的切线方向与放在该点的小磁针静止时北极的指向一致，如图所示。二、磁场（4）五种基本磁场的磁感线描述二、磁场3. 磁感线的性质（1）磁感线是用来描述磁场的一些假想曲线，实际上并不存在。磁感线上任意一点的切线方向为该点的磁场方向。磁场越强的地方，磁感线分布越密；磁场越弱的地方，磁感线分布越疏。（2）磁感线为封闭的、立体的曲线，在磁体的外部，磁感线的方向是从N极指向S极，而在内部，是从S极指向N极。（3）在同一磁场中，任何两根磁感线都不会相交。这是因为在同一磁场中任何一点的磁场方向只有一个确定的方向，如果在某一点有两条磁感线相交，就意味着该点有两个磁场方向，就与某点磁场方向的唯一性相悖。二、磁场视频欣赏——《实验探究—磁体的磁场》二、磁场【例题2】如图所示，铁屑在条形磁体周围有规律地分布着。磁体两端的铁屑比较密，说明其磁性____（选填“强”、“弱”）。仿照这个规律，人们画成了如图2，图中的曲线叫_________。强磁感线【解析】铁屑在条形磁体周围有规律地分布着，说明磁体周围存在着磁场；磁体两端的铁屑比较密，说明其磁性强。人们为了形象地描述磁场的性质引入了磁感线，图2中所画的就是磁体周围的磁感线。二、磁场【例题3】如图所示，根据磁感线的方向，请标出两个磁体的磁极名称并将小磁针的N极涂黑。【解析】磁体周围的磁感线从磁体的北极出发，回到磁体的南极。根据图中的磁感线方向，两磁体相对的磁极均为S极。放入磁场中的小磁针北极所指的方向与磁感线的方向一致，则小磁针下端为N极，如图所示：二、磁场【例题4】物理学是美的，许多物理现象都具有对称美、平衡美和曲线美。下列优美的曲线中，用磁感线描述磁体外部磁场正确的是（　　）A【解析】A．磁感线是为了描述空间磁场假想的一些闭合曲线，在磁体的外部磁感线是从磁体的N极出来回到S极的，故A正确；B．U形磁体周围磁感线一样是从N极出来回到S极，图中磁感线方向画反了，故B错误；CD．对于相互靠近的两个磁极，如果是异名磁极，磁感线是从N极出来进入S极的，箭头指向S极，故CD错误。所以选A。二、磁场 三、地磁场 第1节 磁现象 磁场三、地磁场做一做，想一想：把小磁针放在桌面上，静止时，观察它们的指向是怎样的？结果发现它们的指向有规律，即小磁针的N极总是指向北方。 能水平转动的磁针就是指南针。为什么指南针在世界各地都能够指示南北呢？三、地磁场1. 地磁场（1）地磁场：地球周围存在的磁场叫作地磁场。地球是一个磁体，地磁场的形状与条形磁体的磁场很相似。 （2）地磁场的特点在地球表面及空中的不同位置测量地磁场的方向，可以画出地磁场的磁感线，如图所示。地磁场的形状跟条形磁体的磁场相似。地磁两极与地理两极相反。地磁北极在地理南极附近，地磁南极在地理北极附近。三、地磁场（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。三、地磁场2. 地磁场的利用（1）行军、航海需要利用地磁场对指南针的作用来定向。（2）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”。3. 知识拓展同学们想过下列问题吗？ ①磁偏角的数值在地球上不同地点是不同的；②地球磁极在缓慢移动，磁偏角也在缓慢变化；③近百年地磁场在衰减； ④地磁场产生的原因。到目前为至，没有明确的结论，有各种各样的猜测……。业余时间可以在网上搜一搜，可能找出答案。三、地磁场【例题5】《论衡》中有“司南之杓，投之于地（即底下的地盘），其柢（即勺柄）指南”的记载。下列说法正确的是（ ）A．“柢”相当于磁体的N极B．司南周围存在磁场，不存在磁感线C．柢能够指南是因为受到地盘对它施加了向南的力D．将司南的铜质地盘更换成铁盘，仍可以起到指南针的作用 B【解析】A．“柢”即勺柄，根据记载“其柢指南”，说明勺柄指向地理南极。由于地磁的北极在地理南极附近，根据磁极间的相互作用规律，勺柄应为磁体的S极，故A错误；B．司南作为天然磁体，周围存在磁场，但磁感线是为描述磁场而假想的曲线，实际并不存在，故B正确；C．柢指南是由于地磁场对磁体的作用，使磁体的S极（柢）指向地磁北极（地理南极），而非地盘施加了向南的力，故C错误；D．铁盘会被磁化而干扰司南的磁场，导致其无法自由指向南北方向，因此更换为铁盘后不能起到指南针的作用，故D错误。故选B。三、地磁场 四、课堂总结 第1节 磁现象 磁场四、课堂总结 磁现象 ①物体吸引铁、钴、镍等物质的性质叫作磁性。②磁体上吸引能力最强的两个部位部分叫作磁极（N、S）。③磁极间相互作用：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。④磁化：有些物体在磁体或电流的作用下会获得磁性。①磁体周围存在一种看不见、摸不着的物质，叫作磁场。②磁场的基本性质：对放入其中的磁体有力的作用。 ③磁场的方向：小磁针静止时北极所指的方向。①磁感线：用一些带箭头的曲线，方便、形象地描述磁场。②磁感线方向：在磁体外部，从N极出发，回到S极。③ 磁感线的疏密表示磁场的强弱。 ①地磁场：地球周围存在的磁场。②磁偏角：磁针所指的南北方向与地理的南北方向略有偏离，之间的夹角叫作磁偏角。 磁场磁现象 磁场地磁场磁感线 五、练习与应用 第1节 磁现象 磁场【解析】冰箱门上的磁性封条；螺丝刀的磁性刀头；用磁体把演示实验装置吸在黑板上；喇叭上的磁铁等等。五、练习与应用 1. 磁现象在生活中的应用给我们带来了方便。例如门吸，它由安装在墙上（或地上）的磁体和门上的吸板两部分组成，如图所示。门打开后，磁体和吸板吸合，能够防止风吹或不小心触碰时房门关闭。请你再列举两个磁现象在生活中应用的实例。【解析】在弹簧测力计沿水平方向朝另一端移动的过程中，它的示数是先变小后变大。因为条形磁体两端磁性强，中间磁性弱，所以对铁块的吸引力先变小后变大。五、练习与应用 2. 如图所示，在水平桌面上横放一根条形磁体，用弹簧测力计悬挂一个铁块置于磁体一端的上方，让铁块与磁体在相距一定距离的情况下保持平衡。在弹簧测力计沿水平方向朝另一端移动的过程中，它的示数是如何变化的？为什么？【解析】条形磁体的两端磁性最强，中间磁性最弱。拿一根钢棒去接触另一根钢棒的中部，若相互吸引，则手拿的一根有磁性，另一根无磁性；若没有相互吸引，则手拿的一根无磁性，另一根有磁性。五、练习与应用3. 两根外形完全相同的钢棒，其中的一根有磁性，另一根无磁性。没有别的器材，你如何把它们区别开来？【解析】根据磁体外部磁感线的方向是由磁铁的N极出发回到磁铁的S极，由图即可确定图中标出磁极的名称。根据某点磁场的方向实际就是小磁针静止时北极所指的方向可确定，小磁针静止时北极所指的方向。如图所示。五、练习与应用4. 图中的两个图分别画出了两个磁极间的磁感线。请在图中标出磁极的名称，并画出位于图中A点和B点的小磁针静止时北极所指的方向。五、练习与应用【解析】如图所示。5. 如图所示，将小磁针放置于条形磁体和蹄形磁体的周围，请分别画出甲、乙两图中A、B、C三点的小磁针静止时北极所指的方向。五、练习与应用【解析】地球是一个大磁体，指南针指南北的原因是由于受到了地磁场的作用；指南针静止时，指向南的一端是磁体的南（S）极；指向北的一端是磁体的北（N）极，针尖指北，所以针尖是N极。6. 请找两根缝衣针、一个按扣、一只大头针和一块橡皮泥，做一个指南针。用橡皮泥和大头针制作指南针的底座。使缝衣针磁化后，穿过按扣的小孔，放在底座的针尖上，这就是一个小指南针，如图。如果图中的指南针静止下来后，针尖指北，那么针尖是N极还是S极？为什么？ 六、课堂练习 第1节 磁现象 磁场【解析】A．具有磁性的物体只能吸引铁、钴、镍等少数几种金属，故A错误。B．磁性接头周围存在磁场，但是磁感线实际并不存在，故B错误。C．磁性线体周围的磁场分布是不均匀的，故C错误。D．分体式磁性数据线的接头和线体具有磁性，自动吸附是利用了异名磁极相互吸引的原理，故D正确。故选D。六、课堂练习1．如图所示的分体式磁性数据线，接头与线体是分离的，具有磁性的接头可长期插在手机充电口上，将同样具有磁性的线体靠近接头，就能自动吸附开始充电。下列说法正确的是（　　）A．具有磁性的线体可以吸附任何金属B．磁性接头周围存在磁场和磁感线C．磁性线体周围的磁场分布是均匀的D．自动吸附利用了异名磁极相互吸引 D六、课堂练习2．如图所示，为判断一根铁棒是否有磁性，用铁棒靠近置于水平桌面上的小磁针进行检验，当出现以下哪一现象，便能证明铁棒有磁性（　　） A．将铁棒一端靠近小磁针N极，N极被排斥B．将铁棒一端靠近小磁针N极，N极被吸引C．将铁棒两端分别靠近小磁针N极，N极均被吸引D．将铁棒同一端分别靠近小磁针N、S极，两极均被吸引 A【解析】A．将铁棒一端靠近小磁针N极，N极被排斥，根据磁极间的相互作用可知，铁棒一定具有磁性，故A符合题意；B．将铁棒一端靠近小磁针N极，N极被吸引，由于磁体能够吸引铁、钴、镍等金属，因此不能判定出铁棒具有磁性，故B不符合题意；C．将铁棒两端分别靠近小磁针N极，N极均被吸引，由于磁体能够吸引铁、钴、镍等金属，且对铁棒均吸引，说明铁棒一定不具有磁性，故C不符合题意；D．将铁棒同一端分别靠近小磁针N、S极，两极均被吸引，由于磁体能够吸引铁、钴、镍等金属，且对铁棒均吸引，说明铁棒一定不具有磁性，故D不符合题意。故选A。六、课堂练习【解析】A．利用磁感线既可以描述磁场的方向，也可以通过观察磁感线的密集程度，表示磁场的强弱，故A错误；B．磁场越强，吸引的铁屑越多，因此可利用撒在磁体周围铁屑的分布密集程度，判断磁体周围各点的磁场强弱，故B正确；C．已知地磁场的地理位置的北极，对应地磁的S极，因此静止时N极指向地理的北极附近，故C错误；D．条形磁体外部的磁感线方向由磁体的N极指向S极，故D错误。故选B。六、课堂练习3．下列说法正确的是（　　）A．利用磁感线只能描述磁场方向，不能描述磁场强弱B．利用撒在磁体周围铁屑的分布情况可以判断磁体周围各点的磁场强弱C．可水平转动的小磁针在地磁场作用下，静止时N极指向地理的南极附近D．条形磁体外部的磁感线方向由磁体的S极指向N极 B六、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，古人先将鱼形铁片烧红，使其头尾分别指向南北方向，然后将其放入水中冷却，通过地磁场的作用，鱼形铁片获得磁性，即可制成指南鱼。使用时将指南鱼放入水中漂浮，鱼头指南，如图所示。下列判断正确的是（ ）A．鱼形铁片不能被磁体吸引B．指南鱼周围存在磁感线C．指南鱼的鱼头应标注“S”D．指南鱼的腹部磁性最强 C【解析】A．磁体能吸引铁、钴、镍等物质，所以鱼形铁片能被磁体吸引，故A错误；B．磁感线是为了形象描述磁场而假想的曲线，指南鱼周围不存在磁感线，故B错误；C．南鱼放入水中漂浮，鱼头指南，为南极，应标注“S”，故C正确；D．磁体两端磁性强，中间磁性弱，所以指南鱼的腹部磁性最弱，故D错误。故选C。六、课堂练习【解析】根据异名磁极相吸引可知，条形磁体右端为N极，则小磁针左侧为S极，右侧为N极；在磁体外部，磁感线从磁体的N极出来回到S极，如图所示：六、课堂练习5．如图所示，请在图中标出静止的小磁针的N极，并用箭头标出a点的磁感线方向。六、课堂练习6．为了研究蹄形磁铁周围的磁场，小明将蹄形磁铁放在玻璃板上，并将铁屑撒在磁铁周围，轻敲玻璃板，得到如图所示的实验现象。（1）从铁屑排布，小明可以得知蹄形磁铁周围磁场的____________（选填“方向特点”或“分布特点”）；（2）小明发现两个磁极之间的铁屑分布近似均匀直线，他据此画出蹄形磁铁两磁极之间的磁感线是均匀直线，这说明蹄形磁铁磁极之间的磁场是________（选填“越来越强”、“越来越弱”、“强度均匀”）的；分布特点强度均匀小磁针（3）小明画出蹄形磁铁两磁极之间的磁感线形状后，还想要标注出磁感线的方向， 他接下来实验需要的仪器是 __________。【解析】（1）如图，小铁屑被磁化，按一定顺序排列起来，从铁屑排布，小明同学可以得知蹄形磁铁周围磁场的分布特点，不能根据小磁针的排列情况得知蹄形磁铁周围磁场的方向特点。（2）两个磁极之间的铁屑分布近似均匀直线，据此画出蹄形磁铁两磁极之间的磁感线是均匀直线，这说明蹄形磁铁磁极之间的磁场是强度均匀的。（3）画出蹄形磁铁两磁极之间的磁感线形状后，要标注出磁感线的方向， 接下来实验需要的仪器是小磁针，把小磁针放在磁场中，根据小磁针北极所指的方向，标出磁感线的方向。六、课堂练习