高二物理教案第二章

选修1-1.2.1指南针与远洋航海教案教学过程：1．指南针的发明指南针是利用磁铁在地球磁场中的南北指极性而制成的一种指向仪器。

指南针和造纸术、印刷术、火药并称为我国古代科学技术的四大发明。

我国是世界上最早发现磁铁指极性的国家，是世界上公认发明指南针的国家。

很早的时候，我国就有了指南针的发明。

指南针的发明，是我国古代劳动人民同大自然长期斗争的结果，是我们祖先认识自然、改造自然的结晶。

最早的指南针是用天然磁体做成的，这说明我国劳动人民很早就发现了天然磁铁及其吸铁性。

据古书记载，远在春秋战国时期，由于正处在奴隶制社会向封建社会过渡的大变革时期，生产力有了很大的发展，特别是农业生产更是兴盛发达，因而促使了采矿业、冶炼业的发展。

在长期的生产实践中，人们从铁矿石中认识了磁石。

公元前600多年管仲的著作《管中》中就记载着：“上有磁石者。

下有铜金”。

意思说，如果山上有磁石时，山里就藏有铁矿。

我国古地理名著《山海经》中，也曾记载“题灌山中多磁石”。

《水经注》里记载了秦国阿房宫前面，用磁石制成大门，防避有人进宫谋刺暗杀，如坏人暗披盔甲、暗藏兵器入宫，就会被门吸住而被发现，这说明我国劳动人民很早就发现了磁石的吸铁性，并加以利用了。

在长期的生产斗争中，我国劳动人民进一步利用磁体的指极性，制成指示方向的机械，这就是指南针。

早在战国时期，就利用磁铁的指极性发明了指南仪器——司南。

《韩非子·有度篇》里有“先王立司南以端朝夕”的话，“端朝夕”就是正四方的意思。

司南是用天然磁石琢磨成的，样子象勺，圆底，置于平滑的刻有24个方位的“地盘”上，其勺柄能指南。

不过，天然磁石在琢制成司南的过程中，容易因打击、受热而失磁，故司南磁性较弱，加之它与地盘接触转动磨擦的阻力比较大，难以达到预期的指南效果，所以未能得到广泛使用。

但司南毕竟是最早的磁性指南仪器，被视为指南针的祖先。

在《鬼谷子》中记载说，郑国人到深山密林中去采集玉石时，为了不迷失方向，带着“司南”。

这“司南”就是指南针这种机械。

东汉王充在《论衡》中描述过“司南”，它象只水勺，用天然磁石磨制面成，勺底为球面体，勺呈椭圆状，勺柄通体渐渐缩成柱状。

为了确定方向，还配有一个“地盘”，它是铜质或涂漆木制盘，中央是平滑圆槽，形状可能是内圆外方，框上刻划出定向的刻度，用“干”、“支”（即甲、乙、丙、丁……和子、丑、寅、卯……）以及八卦等表明二十四方位。

将会投于地盘中央时，它的柄部就会大体停止在指南的方位上。

以上可知司南是现代指南针（磁罗盘）的体型。

“指南”是张衡在《东京赋》中第一次提出来的，以后经过魏晋、南北朝、隋、唐，直到宋代经过一千多年才逐渐发展起来了。

宋代杰出的科学家沈括在《梦溪笔谈》中，对指南针发展的当时状况作了详尽的论述。

当时在生产和科学实验发展的推动下，特别是航海事业和外贸的兴起扩大下，指南针逐步发展起来。

沈括总结了劳动人民在实践在创造的四种指南针的装置方法。

第一种是水浮法，将磁针浮于水面进行指南，虽然比较平稳，但容易动荡不定；第二种是指甲旋定法，将磁针置于指甲上，转动灵活，也容易滑落；第三种是碗唇旋定法，将磁针置于碗口边上，转动较灵活，但易滑落；第四种是缕旋法，用蚕丝将磁针悬挂起来，可达到转动灵活而又稳定。

他还记载了人工授磁方法即“以磁石磨针锋，则能指南”。

这种用人工制成磁体，是一个巨大的进步。

此外，还曾制出过“指南鱼”、“旱针”、“水针”。

旱针、水针这两种指南针，成为近代指南针（罗盘针）的基本结构原理奠定了基础。

沈括在研究指南针的过程中，还总结和发现了地磁有偏角存在。

也就是说，指南针指示的方向，“常微偏东，不全南也”。

这是我国对地磁学作出的伟大贡献。

社会生产力的发展，尤其是航海事业的发展，需要有较好的指向仪器。

经过长期实践和反复试验，北宋时人们发现了人工磁化的方法，并以此制成指南鱼和指南针。

指南鱼是用薄铁片裁成鱼形，然后用地磁场磁化法，使它带有磁性。

指南鱼浮在水面时，鱼头指向南方。

但指南鱼磁性较弱，实用价值不大。

指南针的制作则是以天然磁石摩擦钢针，使钢针磁化，产生指南的性能。

和司南、指南鱼相比，指南针简便而又实用，以后的各种磁性指向仪器，都是以这种磁针为主体，只是磁针的形状和装置方法不同而已。

北宋的《梦溪笔谈》讲述了几种磁针装置法的试验：把磁针横贯灯芯浮在水上，架在碗沿或者指甲上，用缕丝悬挂起来等。

从该书的记载来看，使用指南针指向还没有固定的方位盘。

但不久，即发展成磁针和方位盘联成一体的罗经盘，或称罗盘。

其方位盘为圆形，也有24个方位。

罗经盘的出现是指南针发展史上的一大进步，人们只要一看磁针在方位盘上的位置，就能定出方位来。

有关罗经盘的记载，在南宋的《因话录》中即已出现。

不过，此时的罗盘，还是一种水罗盘，磁针是横贯着灯芯浮在水面上的。

明代嘉靖年间，又出现了旱罗盘。

旱罗盘的磁针是以钉子支在磁针的重心处，支点的摩擦阻力很小，磁针可以自由转动。

旱罗盘比水罗盘的性能优越，更适用于航海，因为它的磁针有固定的支点，不致在水面上游荡。

指南针的发明，有力地促进了我国航海事业的发展。

如宋、元、明时期，航海事业迅速发展，明初有郑和七下西洋，经历了30余国，最远曾到达非洲东岸、红海和伊斯兰教圣地麦加。

沿途航线均用罗盘针指明方向，而不用星辰定向了，可见我国明初指南针就广泛应用了。

公元12世纪以后，指南针传到了阿拉伯国家和欧洲，又大大推动了世界航海事业的发展和中西文化交流。

大约在公元1200年，才在外国文献里见到有关指南针的记载。

指南针的发明，是中华民族对世界文明的一项伟大贡献。

马克思曾把指南针和印刷术、火药的发明称作“是资产阶级发展的必要前提”。

指南针的发明，对以后创制定向装置和推进自动化科学技术的出现，起了先导作用。

2．郑和下西洋与欧洲人的远洋航海郑和：世界大航海时代的第一人600年前，即从公元1405年（明永乐三年）起，中国伟大的航海家郑和率庞大舰队，先后七下西洋，历时28年，航程经东南亚、印度洋，远达红海和非洲东海岸。

两个突出特点：代表了一种和平交往的航海模式中国与有关各国的文化交流和文明对话郑和下西洋四大使命与功绩郑和下西洋是一种国家行为,郑和船队是一支强大的战略力量.明政府派遣郑和船队下西洋显然是从当时国家利益(包括皇帝的意志)和国家需要出发.郑和下西洋的使命和功绩概括起来,主要包括4个方面:1、推行和平外交,稳定东南亚国际秩序2、震慑倭寇,牵制蒙元势力,维护国家安全3、发展海外贸易,传播中华文明4、开拓海洋事业,铺平亚非航路郑和下西洋的特殊之处1435年，英宗登基，下令停止造船。

1492年，哥伦布发现美洲大陆1498年，达-伽玛率葡萄牙船队绕过好望角，横渡印度洋，抵达古里1500年，孝宗皇帝下令：军民人等擅造二帆以上违式大船，将带违禁货物下海入番国买卖者，正犯处以极刑1522年麦哲伦完成了第一次环球航行1525年，朝廷又下一道圣旨，“将沿海军民私造双桅大船尽行拆卸，如有仍前撑驾者即使擒拿”1551年，连当年郑和船队宝船的数据都不存在了……选修1-1.2.1电流的磁场教案（一）教学目的1．知道电流周围存在着磁场。

2．知道通电螺线管外部的磁场与条形磁铁相似。

3．会用安培定则判定相应磁体的磁极和通电螺线管的电流方向。

（二）教具一根硬直导线，干电池2～4节，小磁针，铁屑，螺线管，开关，导线若干。

（三）教学过程1．复习提问，引入新课重做第二节课本上的图11－7的演示实验，提问：当把小磁针放在条形磁体的周围时，观察到什么现象？其原因是什么？（观察到小磁针发生偏转。

因为磁体周围存在着磁场，小磁针受到磁场的磁力作用而发生偏转。

）进一步提问引入新课小磁针只有放在磁体周围才会受到磁力作用而发生偏转吗？也就是说，只有磁体周围存在着磁场吗？其他物质能不能产生磁场呢？这就是我们本节课要探索的内容。

2．进行新课(1)演示奥斯特实验说明电流周围存在着磁场演示实验：将一根与电源、开关相连接的直导线用架子架高，沿南北方向水平放置。

将小磁针平行地放在直导线的上方和下方，请同学们观察直导线通、断电时小磁针的偏转情况。

提问：观察到什么现象？（观察到通电时小磁针发生偏转，断电时小磁针又回到原来的位置。

）进一步提问：通过这个现象可以得出什么结论呢？师生讨论：通电后导体周围的小磁针发生偏转，说明通电后导体周围的空间对小磁针产生磁力的作用，由此我们可以得出：通电导线和磁体一样，周围也存在着磁场。

教师指出：以上实验是丹麦的科学家奥斯特首先发现的，此实验又叫做奥斯特实验。

这个实验表明，除了磁体周围存在着磁场外，电流的周围也存在着磁场，即电流的磁场，本节课我们就主要研究电流的磁场。

板书：第四节电流的磁场一、奥斯特实验1．实验表明：通电导线和磁体一样，周围存在着磁场。

提问：我们知道，磁场是有方向的，那么电流周围的磁场方向是怎样的呢？它与电流的方向有没有关系呢？重做上面的实验，请同学们观察当电流的方向改变时，小磁针N极的偏转方向是否发生变化。

提问：同学们观察到什么现象？这说明什么？（观察到当电流的方向变化时，小磁针N极偏转方向也发生变化，说明电流的磁场方向也发生变化。

）板书：2．电流的磁场方向跟电流的方向有关。

当电流的方向变化时，磁场的方向也发生变化。

提问：奥斯特实验在我们现在看来是非常简单的，但在当时这一重大发现却轰动了科学界，这是为什么呢？学生看书讨论后回答：因为它揭示了电现象和磁现象不是各自孤立的，而是紧密联系的，从而说明表面上互不相关的自然现象之间是相互联系的，这一发现，有力推动了电磁学的研究和发展。

(2)研究通电螺线管周围的磁场奥斯特实验用的是一根直导线，后来科学家们又把导线弯成各种形状，通电后研究电流的磁场，其中有一种在后来的生产实际中用途最大，那就是将导线弯成螺线管再通电。

那么，通电螺线管的磁场是什么样的呢？请同学们观察下面的实验：演示实验：按课本图11－13那样在纸板上均匀地撒些铁屑，给螺线管通电，轻敲纸板，请同学们观察铁屑的分布情况，并与条形磁体周围的铁屑分布情况对比。

提问：同学们观察到什么现象？学生回答后，教师板书：二、通电螺线管的磁场1．通电螺线管外部的磁场和条形磁体的磁场一样。

提问：怎样判断通电螺线管两端的极性呢？它的极性与电流的方向有没有关系呢？演示实验：将小磁针放在螺线管的两端，通电后，请同学们观察小磁针的N极指向，从而引导学生判别出通电螺线管的N、S极。

再改变电流的方向，观察小磁针的N极指向有没有变化，从而说明通电螺线管的极性与电流的方向有关。

引导学生讨论后，教师板书：2．通电螺线管两端的极性跟螺线管中电流的方向有关。

当电流的方向变化时，通电螺线管的磁性也发生改变。

提问：采用什么办法可以很简便地判定通电螺线管的磁性与电流方向的关系呢？同学们看书、讨论，弄清安培定则的作用和判定方法。