2.1指南针与远洋航海李红解析

高中物理选修选修1-11-1 最早的磁性指向器最早的磁性指向器它由青铀盘和磁石琢磨的勺组它由青铀盘和磁石琢磨的勺组成，磁勺头为磁性的北极，尾为南极。磁勺放置在地盘成，磁勺头为磁性的北极，尾为南极。磁勺放置在地盘中心，受地磁作用，勺尾指向南方。中心，受地磁作用，勺尾指向南方。第二章 磁场2.1指南针与远洋航海教学目标教学目标、远洋航海、远洋航海（1）我国的远洋探险（2）欧洲人的远洋探险（3）远洋航海的伟大意义、磁场、磁场（1）磁体在空间产生磁场。（2）磁感线（3）磁性的地球乘坐飞机时，在飞机即将起飞的时候，乘务员总会提醒乘乘坐飞机时，在飞机即将起飞的时候，乘务员总会提醒乘客将手机关闭。究竟为什么飞机上禁用手机呢？客将手机关闭。究竟为什么飞机上禁用手机呢？广州白云机场某次飞机降落，因为机上有广州白云机场某次飞机降落，因为机上有四位乘客同时使用了手机，使飞机降落时四位乘客同时使用了手机，使飞机降落时偏离了航线，险些酿成事故。偏离了航线，险些酿成事故。磁场在作怪磁场在作怪一、磁一、磁1、磁性、磁性:磁铁具有吸引磁铁具有吸引铁、钴、镍等物质的性质，磁铁的这种性铁、钴、镍等物质的性质，磁铁的这种性质叫做磁性。质叫做磁性。2、磁体：、磁体：具有磁性的物体叫做磁体。具有磁性的物体叫做磁体。3、磁极：、磁极：磁体的各部分磁性强弱不同，磁性最强的区域叫磁极。磁体的各部分磁性强弱不同，磁性最强的区域叫磁极。任何磁铁都有两个磁极，一个叫南极（任何磁铁都有两个磁极，一个叫南极（S极），一个叫北极极），一个叫北极（N极）。极）。磁铁磁铁指南针的鼻祖司南指南针的鼻祖司南指南针指南针罗盘罗盘1405年年 郑和下西洋郑和下西洋观星观星二、早期对磁的研究和使用二、早期对磁的研究和使用1 1、郑和下西洋：、郑和下西洋：我国是最早在航海上使用指南针的国家，导航时兼我国是最早在航海上使用指南针的国家，导航时兼用用罗盘罗盘和和观星观星 ，二者相互补充，相互修正。，二者相互补充，相互修正。用罗盘指引航向，探索航道，将船只航向的变动与用罗盘指引航向，探索航道，将船只航向的变动与指南针指向指南针指向的变动的关系总结出来，画出的航线在古代的变动的关系总结出来，画出的航线在古代称为称为针路针路或或针径针径。1405140514331433年间，年间，郑和先后郑和先后7 7次下西洋次下西洋。他率领当。他率领当时世界上最强大的船队，先后到达了亚洲、非洲的三十时世界上最强大的船队，先后到达了亚洲、非洲的三十几个国家。是世界航海史上伟大的壮举。几个国家。是世界航海史上伟大的壮举。郑和下西洋，不但是中国海上探险事业的巨大成就，郑和下西洋，不但是中国海上探险事业的巨大成就，也是世界地理发现史上的光辉纪录。也是世界地理发现史上的光辉纪录。哥伦布的旗舰哥伦布的旗舰哥伦布哥伦布（约（约14511506）2 2、欧洲人的远洋探险：、欧洲人的远洋探险：在宋、元两代，我国发明的指南针传到了欧洲和在宋、元两代，我国发明的指南针传到了欧洲和亚洲的许多国家，使得近代欧洲的远洋探险成为可亚洲的许多国家，使得近代欧洲的远洋探险成为可能。能。意大利航海家意大利航海家哥伦布哥伦布（约（约1451145115061506 ）进行了远）进行了远洋探险，在这次航行中，观察到了洋探险，在这次航行中，观察到了磁偏角磁偏角。葡萄牙航海家葡萄牙航海家麦哲伦麦哲伦（约（约1480148015211521 ）也进行了）也进行了远洋探险，用了三年时间完成了举世闻名的远洋探险，用了三年时间完成了举世闻名的环球航环球航行。行。所有这些远洋航行的成功，离不开磁学知识的最所有这些远洋航行的成功，离不开磁学知识的最初应用初应用指南针指南针。三、磁场三、磁场对比电场学习对比电场学习1、磁场：、磁场：磁体周围存在磁场磁体周围存在磁场2、磁场的、磁场的基本性质基本性质：对磁体有力的作用对磁体有力的作用 同名磁极同名磁极相斥相斥，异名磁极，异名磁极相吸相吸。3、作用过程：、作用过程：通过磁场实现通过磁场实现。磁体是通过磁体是通过磁场磁场 对铁一类物质发生作用的，磁场对铁一类物质发生作用的，磁场和电场一样，是客观存在的和电场一样，是客观存在的 4、磁场的方向：、磁场的方向：规定小磁针北极规定小磁针北极受力的方向，也即小磁针静止时北受力的方向，也即小磁针静止时北极所指的方向，极所指的方向，就是那一点的磁场就是那一点的磁场方向方向 5、磁感线：、磁感线：（1）定义：定义：在磁场中画出一些有方向的曲线在磁场中画出一些有方向的曲线,在这些曲线上，在这些曲线上，每一点的每一点的切线切线方向，都跟该点的方向，都跟该点的磁场方向磁场方向相同。相同。这样的曲线叫磁感线。这样的曲线叫磁感线。磁感线的磁感线的疏密疏密表示磁场强弱。表示磁场强弱。（2）目的）目的：为形象地描述磁场而人为引入的为形象地描述磁场而人为引入的假想曲线假想曲线模拟模拟磁感线：实验中常用铁屑在磁场中被磁化的性质，磁感线：实验中常用铁屑在磁场中被磁化的性质，来来模拟模拟磁感线的形状。磁感线的形状。条形磁体磁感线模拟图条形磁体磁感线模拟图蹄形磁体的磁感线蹄形磁体的磁感线磁感线方向磁感线方向外部：从外部：从N极到极到S极极，内部：从内部：从S极到极到N极极条形磁体的磁感线条形磁体的磁感线5、磁感线：、磁感线：（3）特点：特点：a.磁感线某点的切线方向表示该点的磁场方向磁感线某点的切线方向表示该点的磁场方向 b.磁感线的疏密可以反映磁场的强弱磁感线的疏密可以反映磁场的强弱 c.磁感线是封闭曲线磁感线是封闭曲线 d.任何两条磁感线都不相交任何两条磁感线都不相交蹄形磁体的磁感线蹄形磁体的磁感线条形磁体的磁感线条形磁体的磁感线磁感线磁感线与与电场线电场线的联系与区别的联系与区别磁感线：磁感线：（1 1）为形象描述磁场而假）为形象描述磁场而假想的曲线，实际不存在想的曲线，实际不存在（2 2）疏密表示强弱，切线）疏密表示强弱，切线方向表示磁场方向方向表示磁场方向（3 3）磁铁外部从）磁铁外部从N N极到极到S S极，极，内部从内部从S S极到极到N N极，形成极，形成闭合曲线闭合曲线（4 4）不相交）不相交电场线：电场线：（1 1）为形象描述电场而）为形象描述电场而假想的曲线，实际不存在假想的曲线，实际不存在（2 2）疏密表示强弱，切）疏密表示强弱，切线方向表示电场方向线方向表示电场方向（3 3）始于正电荷，终止）始于正电荷，终止于负电荷的于负电荷的非闭合曲线非闭合曲线（4 4）不相交）不相交四、地磁场：四、地磁场：1、定义：、定义：地球是个磁体，具有磁场，叫地磁场。地球是个磁体，具有磁场，叫地磁场。地磁场的分布大致上就像一个地磁场的分布大致上就像一个条形磁体条形磁体,各地磁感线各地磁感线近似平行地面近似平行地面.四、地磁场：四、地磁场：2、磁偏角：、磁偏角：（1）地球的地理南北极与地磁）地球的地理南北极与地磁场的南北相反场的南北相反.（2）地球的地理两极与地磁场地球的地理两极与地磁场的两极并不重合，磁针并非准的两极并不重合，磁针并非准确地指南或指北，有个夹角，确地指南或指北，有个夹角，叫地磁偏角叫地磁偏角，简称磁偏角，简称磁偏角.3 3、地磁场的磁感线分布图：、地磁场的磁感线分布图：4 4、说明：宇宙中的许多、说明：宇宙中的许多天体天体都具有磁场。月球也有都具有磁场。月球也有磁场磁场。但月球不象地球那样有一个但月球不象地球那样有一个全球性全球性的磁场。火星也没有的磁场。火星也没有全球性全球性的磁场，所以火星上的磁场，所以火星上指南针指南针不起作用。不起作用。信鸽爱好者都知道，如果把鸽子放飞到数百公里以外，信鸽爱好者都知道，如果把鸽子放飞到数百公里以外，它们还会自动归巢。鸽子为什么有这么好的认家本领呢？它们还会自动归巢。鸽子为什么有这么好的认家本领呢？原来，鸽子对地球的磁场很敏感，它们可以利用地原来，鸽子对地球的磁场很敏感，它们可以利用地球磁场的变化找到自己的家。如果在鸽子的头部绑球磁场的变化找到自己的家。如果在鸽子的头部绑上一块磁铁，鸽子就会迷航。如果鸽子飞过无线电上一块磁铁，鸽子就会迷航。如果鸽子飞过无线电发射塔，强大的电磁波干扰也会使它们迷失方向。发射塔，强大的电磁波干扰也会使它们迷失方向。磁悬浮列车磁悬浮列车 上海的磁悬浮列车是上海的磁悬浮列车是全球唯一的一条商业全球唯一的一条商业运营磁悬浮列车运营磁悬浮列车 。能自动关门的能自动关门的冰箱通常中铰链有冰箱通常中铰链有一定的倾斜度，或一定的倾斜度，或者有一个叫做自动者有一个叫做自动关门扣及其托架的关门扣及其托架的装置，加上门封磁装置，加上门封磁条的吸力门体在一条的吸力门体在一定的角度就会自动定的角度就会自动关闭。关闭。医学技术医学技术CT检查：核磁共振成像技术检查：核磁共振成像技术勘探矿床勘探矿床 由于所有物质均具有或强或弱的磁性，如果它们聚集在一起，由于所有物质均具有或强或弱的磁性，如果它们聚集在一起，形成矿床，那么必然对附近区域的地磁场产生干扰，使得地磁形成矿床，那么必然对附近区域的地磁场产生干扰，使得地磁场出现异常情况。根据这一点，可以在陆地、海洋或者空中测场出现异常情况。根据这一点，可以在陆地、海洋或者空中测量大地的磁性，获得地磁图，对地磁图上磁场异常的区域进行量大地的磁性，获得地磁图，对地磁图上磁场异常的区域进行分析和进一步勘探，往往可以发现未知的矿藏或者特殊的地质分析和进一步勘探，往往可以发现未知的矿藏或者特殊的地质构造。构造。普通的水雷或者地雷只能在接触目标时爆炸，因此作普通的水雷或者地雷只能在接触目标时爆炸，因此作用有限。而如果在水雷或地雷上安装磁性传感器，由于坦克用有限。而如果在水雷或地雷上安装磁性传感器，由于坦克或者军舰都是钢铁制造的，在它们接近（无须接触目标）时，或者军舰都是钢铁制造的，在它们接近（无须接触目标）时，传感器就可以探测到磁场的变化使水雷或地雷爆炸，提高了传感器就可以探测到磁场的变化使水雷或地雷爆炸，提高了杀伤力。杀伤力。在现代战争中，制空权是夺得战役胜利的关键之一。但飞在现代战争中，制空权是夺得战役胜利的关键之一。但飞机在飞行过程中很容易被敌方的雷达侦测到，从而具有较大的机在飞行过程中很容易被敌方的雷达侦测到，从而具有较大的危险性。为了躲避敌方雷达的监测，可以在飞机表面涂一层特危险性。为了躲避敌方雷达的监测，可以在飞机表面涂一层特殊的磁性材料吸波材料，它可以吸收雷达发射的电磁波，使殊的磁性材料吸波材料，它可以吸收雷达发射的电磁波，使得雷达电磁波很少发生反射，因此敌方雷达无法探测到雷达回得雷达电磁波很少发生反射，因此敌方雷达无法探测到雷达回波，不能发现飞机，这就使飞机达到了隐身的目的。这就是大波，不能发现飞机，这就使飞机达到了隐身的目的。这就是大名鼎鼎的名鼎鼎的“隐形飞机隐形飞机”。隐身技术是目前世界军事科研隐身技术是目前世界军事科研领域的一大热点。美国的领域的一大热点。美国的F117F117隐形隐形战斗机便是一个成功运用隐身技术战斗机便是一个成功运用隐身技术的例子。的例子。1分别用字母在图中空白处标出磁体的南北分别用字母在图中空白处标出磁体的南北极极2确定磁场方向的方法是：将一不受外力的确定磁场方向的方法是：将一不受外力的 放入磁场中需测定的位置，当其在该位置静放入磁场中需测定的位置，当其在该位置静止时，它的止时，它的N极的指向即为该点的磁场方向极的指向即为该点的磁场方向3小磁针的指南指北性表明地球是一个小磁针的指南指北性表明地球是一个 小磁针小磁针大磁体大磁体4地理的地理的 是地磁的北南极。指南针并不指向地球是地磁的北南极。指南针并不指向地球的正南正北，其间有一个交角叫的正南正北，其间有一个交角叫 。在地球两极。在地球两极附近，地磁场的磁感应强度约为附近，地磁场的磁感应强度约为510-5T，而永久磁铁，而永久磁铁两极附近的磁感应强度约为两极附近的磁感应强度约为0.5T.地磁场是非常弱的。地磁场是非常弱的。5关于磁感线的下列说法中，正确的是（关于磁感线的下列说法中，正确的是（）.磁感线是真实存在于磁场中的有方向的曲线磁感线是真实存在于磁场中的有方向的曲线.磁感线上任一点的切线方向，都跟该点磁场的方向相同磁感线上任一点的切线方向，都跟该点磁场的方向相同.磁铁的磁感线从磁铁的北极出发，终止于磁铁的南极磁铁的磁感线从磁铁的北极出发，终止于磁铁的南极.磁感线有可能出现相交的情况磁感线有可能出现相交的情况南北极南北极磁偏角磁偏角B6下列情况可以肯定钢针没有磁性的是（下列情况可以肯定钢针没有磁性的是（）.将钢针的一端接近磁体的北极，两者相互吸引，再将钢针的一端接近磁体的北极，两者相互吸引，再将钢针的另一端接近磁体的南极，则两者相互排将钢针的另一端接近磁体的南极，则两者相互排斥斥.将钢针的一端接近磁体的北极，两者相互吸引，再将钢针的一端接近磁体的北极，两者相互吸引，再将钢针的另一端接近磁体的北极，则两者相互排将钢针的另一端接近磁体的北极，则两者相互排斥斥.将钢针的一端接近磁体的北极，两者相互排斥，再将钢针的一端接近磁体的北极，两者相互排斥，再将钢针的另一端接近磁体的北极，则两者相互吸将钢针的另一端接近磁体的北极，则两者相互吸引引,.将钢针的一端接近磁体的北极，两者相互吸引，再将钢针的一端接近磁体的北极，两者相互吸引，再将钢针的另一端接近磁体的北极将钢针的另一端接近磁体的北极,则两者相互吸引则两者相互吸引 D7、下列说法正确的是（、下列说法正确的是（）磁极间的相互作用是通过磁场发生的磁极间的相互作用是通过磁场发生的磁场和电场一样也是客观存在的的物质磁场和电场一样也是客观存在的的物质磁感线是实际存在的线，可由实验得到磁感线是实际存在的线，可由实验得到磁感线类似于电场线，它总是从磁体的磁感线类似于电场线，它总是从磁体的极出发终止于极出发终止于 AB磁场磁场电场电场方向方向规定规定小磁针小磁针北极受力的方向北极受力的方向（或小磁针静止时北极所指（或小磁针静止时北极所指的方向）的方向）规定正电荷规定正电荷所所受电场力的方受电场力的方向向磁感线磁感线电场线电场线是否是否存在存在为形象描述磁场而为形象描述磁场而假想假想的曲的曲线，实际不存在线，实际不存在为形象描述电场而为形象描述电场而假想假想的曲的曲线，实际不存在线，实际不存在表示表示方法方法疏密表示强弱，切线疏密表示强弱，切线方向表方向表示磁场方向示磁场方向疏密表示强弱疏密表示强弱，切线切线方向表方向表示电场方向示电场方向是否是否闭合闭合磁铁磁铁外部从外部从N极到极到S极极，内部，内部从从S极到极到N极，形成闭合曲线极，形成闭合曲线始于正电荷，终止于负电荷始于正电荷，终止于负电荷的非闭合曲线的非闭合曲线是否是否相交相交不相交不相交不相交不相交磁感线与电场线的联系与区别磁感线与电场线的联系与区别13地理的地理的是地磁的北南极。指南针是地磁的北南极。指南针并不指向地球的正南正北，其间有一个交角就并不指向地球的正南正北，其间有一个交角就是是。在地球两极附近，地磁场的磁感。在地球两极附近，地磁场的磁感应强度约为应强度约为510-5T，而永久磁铁两极附近的，而永久磁铁两极附近的磁感应强度约为磁感应强度约为0.5T.地磁场是非常弱的。地磁场是非常弱的。14关于磁感线的下列说法中，正确的是（关于磁感线的下列说法中，正确的是（）磁感线是真实存在于磁场中的有方向的曲磁感线是真实存在于磁场中的有方向的曲线线磁感线上任一点的切线方向，都跟该点磁磁感线上任一点的切线方向，都跟该点磁场的方向相同场的方向相同磁铁的磁感线从磁铁的北极出发，终止于磁铁的磁感线从磁铁的北极出发，终止于磁铁的南极磁铁的南极磁感线有可能出现相交的情况磁感线有可能出现相交的情况南北极南北极磁偏角磁偏角15下列情况可以肯定钢针没有磁性的是（下列情况可以肯定钢针没有磁性的是（）将钢针的一端接近磁体的北极，两者相互将钢针的一端接近磁体的北极，两者相互吸引，再将钢针的另一端接近磁体的南极，则吸引，再将钢针的另一端接近磁体的南极，则两者相互排斥两者相互排斥 将钢针的一端接近磁体的北极，两者相互将钢针的一端接近磁体的北极，两者相互吸引，再将钢针的另一端接近磁体的北极，则吸引，再将钢针的另一端接近磁体的北极，则两者相互排斥两者相互排斥 将钢针的一端接近磁体的北极，两者相互将钢针的一端接近磁体的北极，两者相互排斥，再将钢针的另一端接近磁体的北极，则排斥，再将钢针的另一端接近磁体的北极，则两者相互吸引两者相互吸引,将钢针的一端接近磁体的北极，两者相互将钢针的一端接近磁体的北极，两者相互吸引，再将钢针的另一端接近磁体的北极吸引，再将钢针的另一端接近磁体的北极,则则两者相互吸引两者相互吸引 16、下列说法正确的是（、下列说法正确的是（）磁极间的相互作用是通过磁场发生的磁极间的相互作用是通过磁场发生的 磁场和电场一样也是客观存在的的物磁场和电场一样也是客观存在的的物质质 磁感线是实际存在的线，可由实验得磁感线是实际存在的线，可由实验得到到 磁感线类似于电场线，它总是从磁体磁感线类似于电场线，它总是从磁体的极出发终止于的极出发终止于