物理中有关磁的知识!

知识：知道磁铁有两极,同名极相斥、异名极相吸的性质认识磁铁有指南北的性质

能力：培养学生探究的精神与分析推理的能力

情感、态度、价值观：通过对磁铁性质的研究,使学生尝试体验科学发现的过程,对学生渗透科学认识的教育

教学重点：

知道磁铁有两极,同名极相斥、异名极相吸的性质

教学难点：

对磁铁有指南北的性质的研究

课前准备：

教师准备：

分组实验用具：每组两条没有标记的条形磁铁、一条有标记的条形磁铁、磁铁支架

每组实验记录单两张

课时安排：

1、课时

一、导入新课

师生谈话：在低年级时我们曾经学过有关磁铁的知识,谁能说一说（学生议论：磁铁能吸铁,磁铁隔着物体也能吸铁,磁铁有时可以互相吸住,有时却又吸不上）

教师引出课题：磁铁的性质（板书课题）

二、学习新课

1使学生探究磁铁的两极是不同的

（1）教师提问：你们认为同一块磁铁上的两个磁极相同吗（学生对问题进行大胆推测判断,提出磁极可能是不同的猜测）

（2）教师提问：如果现在你的面前有两块没有磁极标记的磁铁,那么你怎样找到它们相同的磁极呢（每组学生分别在没有标记的两块磁铁的一极标上字母a,另一极标上字母b）

（3）教师引导：用有N、S标记的磁铁两端分别与没有N、S标记的两块磁铁的两极相互接近,观察发生的现象然后再用标有字母a、b的两块磁铁的两极分别相互接近,观察发生的现象并把观察到的现象在记录单上画出来

（学生在实验中如果只用两条没有标记的磁铁相互吸引是不能区分开不同磁极的,教师需要启发学生思考借助第三条磁铁来加以区分在区分磁极时要求学生对没有标识的磁铁作出标记,可以是颜色或者符号）

（4）学生分组进行实验研究,并同时记录下实验现象

（5）教师组织学生进行汇报、交流,并恰当的予以指导

2研究磁铁同名极相斥、异名极相吸的性质

（1）教师提出问题：如果把磁铁相同的磁极相互接近或者不同的磁极相互接近时,各会产生一些什么现象呢

（2）学生分组继续进行实验研究

（3）学生归纳出实验现象,得出结论——同名极相斥、异名极相吸

（4）师生共同总结：磁铁的性质（教师板书：同名极相斥、异名极相吸）

（5）进行开放性评价

师生谈话：在研究的过程中,你通过仔细观察,发现磁铁还有什么新的性质

（在学生实验、研究的过程中,可能会产生一些联想,接触到磁铁的其他性质,这正是教学的期望,也是对学生学习效果的检验学生的联想反映了他们思维的活跃,为下一阶段的学习产生了积极的影响）

3研究磁铁能指南北的性质

（1）教师提问：除了我们了解到了磁铁有同名极相斥、异名极相吸的性质,磁铁还有什么其他的性质吗（学生讨论）

（2）教师指导实验“磁铁指南北”

操作方法：给条形磁铁做标记后,将条形磁铁放在支架上,使它能够自由地转动轻轻推动条形磁铁,当磁铁静止时记下磁极所指示的方向（为了排除其他影响因素,教师要事先把磁性强的磁铁收起来）

实验要求：同样的实验要操作3～4次

记录下每一次实验的结果

（使学生认识磁铁有指南北的性质,培养学生实验的能力）

（3）学生实验操作,并在记录单上记录下实验结果

实验次数

两个磁极指示的方向

（4）教师组织学生讨论和归纳磁铁的性质

（5）学生归纳出磁铁能指南北的性质（教师板书：磁铁能指南北）

（6）教师与学生一起在磁极上,做出南、北的标记并说明磁铁的南极用字母S表示；磁铁的北极用字母N来表示（教师板书：N和S）

铁磁材料有

磁性材料史迹悠久，可追溯到我国战国时代发明的指南针，进入20世纪，磁性材料发展十分迅速。根据磁性材料性能特点可概括为：硬磁材料（或永磁材料）、软磁材料和磁光材料等。其中永磁材料特别引人注目。

永磁材料系材料经磁化后，不再需要从外部供电即产生磁场的材料，故亦称永磁体。永久磁材料可分为三大类：

一是铝镍钻永磁材料；二是铁氧体永磁；三是稀土永磁材料。稀土永磁材料在永磁材料王国中占有特别重要的地位，其开发速度十分惊人，第一代稀土永磁如钐钴合金开发于20世纪60年代，70年代开发出第二代稀土永磁材料，到80年代，钕铁硼的开发应用可称第三代稀土永磁。可见，平均10年就有一代稀土永磁开发出来。

钕铁硼的诞生称得上是永磁材料发展史上的一大飞跃，它的价格较低，磁性能优越，密度小，最大磁能积高（400KJ/m3）。近来通过添加其他组系，如CO、NI、MO等可改善其耐蚀性和温度稳定性及提高矫顽力，可扩大钕铁硼的应用范围。钕铁硼永磁材料在工业上主要用于电机制造，突出的性能优势是体积小、重量轻、比功率大、效率高。钕铁硼永磁的另一重大贡献是做为医用核磁共振成像仪的核心部位。此外还可用做电声器件中的传声器、高频扬声器和立体声耳机以及磁硫体密封器、磁水等等。

我国是世界上稀土最丰富的国家，研制成功的高温度和低温度系数的新型钕铁硼永磁材料，各种性能优于国外产品，尤其是具有更低的温度系数，成本低于国外5%，占有一定的国外市场。当今国内外正在向第四代稀土永磁材料开发进军，即开发稀土铁氮系和稀土铁过渡金属系（RFeM）等性能更好、更经济的新一代稀土永磁材料。

世纪兴起的高性能金属材料还有高强度核铝锂合金、超细颗粒金属材料等，在高技术革命中占有重要地位，并具有广阔滋长的应用前景。

铁磁性物质属强磁性材料，它在电工设备和科学研究中的应用非常广泛，按它们的化学成分和性能的不同，可以分为金属磁性材料和非金属磁性材料（铁氧体）两大族。

1、金属磁性材料

金属磁性材料是指由金属合金或化合物制成的磁性材料，绝大部分是以铁、镍或钴为基础，再加入其他元素经过高温熔炼、机械加工热处理而制成，这种磁性材料在高温、低频、大功率等条件下，有广泛的应用，但在高频范围，它的应用则受到限制。金属磁性材料还可分为硬磁、软磁和压磁材料等，实验表明，不同铁磁性物质的磁滞回线形状有很大差异，图示给出了三种不同铁磁材料的磁滞回线，其中，软磁性材料的面积最小；硬磁材料的矫顽力较大，剩磁也较大；而铁氧体材料的磁滞回线则近似于矩形，故亦称矩磁材料。

软磁材料的特点是相对磁导率Ur和饱和磁感强度Bmax一般都比较大，但矫顽力Hc比硬磁质小得多 ，磁滞回线所包围的面积很小，磁滞特性不显著，软磁材料在磁场中很容易被磁化，而由于它的矫顽力很小，所以也容易去磁，因此，软磁材料是很适宜于制造电磁铁、变压器、交流电动机、交流发电机等电器中的铁心的另一个原因。

硬磁材料又称永磁材料，它的特点是剩磁Br和矫顽力Hc都比较大，磁滞回线所包围的面积也就大，磁滞特性非常显著，所以把硬磁材料放在外磁场中充磁后，仍能保留较强的磁性，并且这种剩余磁性不易被消除，因此硬磁材料适宜于制造永磁体。在各种电表及其他一些电器设备中，常用永磁铁来获得稳定的磁场。1998年6月3日，由美国“发现者号”航天飞机携带的、美籍华裔物理学家丁肇中教授组织领导的阿尔法磁谱仪上所用的永磁体，就是由中国科学院电工研究所等单位研制的稀土材料钕铁硼永磁体，其磁感强度高达0 14T，该永磁体的直径为1 2m，高0 8m，而阿尔法磁谱仪是用来探测宇宙中反物质和暗物质的，这是人类第一次将大型永磁铁送入宇宙空间，对宇宙中的带电粒子进行直接观测，它极有可能给人类开拓一个全新的科学领域而带来一次新的科学突破。 压磁材料具有强的磁致伸缩性能，所谓磁致伸缩是指铁磁性物体的形状和体积在磁场变化时也会发生变化，特别是改变物体在磁场方向上的长度。当交变磁场作用在铁磁性物体上时，它随着磁场的增强，可以伸长，或者缩短，如钴钢是伸长，而镍则缩短，不过长度的变化是十分微小的，约为其原长的1/100000，磁致伸缩在技术上有重要的应用，如作为机电换能器用于钻孔、清洗，也可作为声电换能器用于探测海洋深度、鱼群等。

2、非金属磁性材料——铁氧体

铁氧体，又叫铁淦氧，是一族化合物的总称，它由三氧化二铁（Fe2O3）和其他二价的金属氧化物（如NiO，ZnO，MnO等）的粉末混合烧结而成，由于它的制造工艺过程类似陶瓷，所以常叫做磁性瓷。 铁氧体的特点是不仅具有高磁导率，而且有很高的电阻率，它的电阻率约在104～1011Ω·m之间，有的则高达1014Ω·m，比金属磁性材料的电阻率（约为10-7Ω·m）要大多，所以铁氧体的涡流损失小，常用于高频技术中。图(c)是矩磁铁氧体的磁滞回线，从图中可以看出磁滞回线近似矩形，在电子计算机中就是利用矩磁铁氧体的矩形回线特点作为记忆元件的，利用正向和反向两个稳定状态可代表“0”与“1”，故可作为二进制记忆元件。此外，电子技术中也广泛利用铁氧体作为天线和电感中的磁心。

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