3.1磁现象和磁场 教学设计(精选6篇)
物理选修3—1 第三章 第一节
《磁现象和磁场》教学设计
设计人:顾婷婷
一、设计思想
1.设计思想:这是磁场章节的第一节课,教学过程应重在显示学生对磁这一知识的了解和对磁知识的生活的体验。采用以问题为主线、实验为基础的教学策略,引导学生通过实验形成对磁现象的认识;让学生在获得知识的同时,体验科学探究过程,了解科学研究方法,发展探索自然的兴趣与热情,培养实验探究能力和交流协作能力。
2.理论依据:探究教学理论、《物理课程标准》中的课程基本理念和科学探究及物理实验能力要求。
3.设计特色:本节课是以实验设计和实验操作为主的探究教学,充分重视情景、问题、体验、合作、自主、交流,既有实验现象的观察,又有分析、推理的的过程。还要将实验现象与分析、推理结合起来,既有学生的实验设计过程,又有教师的演示过程,实验手段上既传统的仪器演示实验,又有自制仪器。给教师和学生提供了广阔的动手、动脑和发挥才智的天地。另外本设计注意应用多媒体手段,将大量的图片、影象资料传递给学生,让学生了解中国古代对地磁的应用及其它天体磁场的认识,提高课堂的趣味性和教学效果。
二、教材分析
磁现象和磁场是新教材中磁场章节的第一节课,从整个章节的知识安排来看,本节是此章的知识预备阶段,是本章后期学习的基础,是让学生建立学习磁知识兴趣的第一课,也是让学生建立电磁相互联系这一观点很重要的一节课,为以后学习电磁感应等知识提供铺垫。整节课主要侧重要学生对生活中的一些磁现象的了解如我国古代在磁方面所取得的成就、生活中熟悉的地磁场和其他天体的磁场(太阳、月亮等),故本节课首先应通过学生自己总结生活中与磁有关的现象。电流磁效应现象和磁场对通电导线作用的教育是学生树立起事物之间存在普遍联系观点的重要教学点,是学生在以后学习物理、研究物理问题中应有的一种思想和观点。
三、学情分析
磁场的基本知识在初中学习中已经有所接触,学生在生活中对磁现象的了解也有一定的基础。但磁之间的相互作用毕竟是抽象的,并且大部分学生可能知道电与磁的联系,但没有用一种普遍联系的观点去看电与磁的关系,也没有一种自主的能力去用物理的思想推理实验现象和理论的联系。学生对磁场在现实生活中的应用是比较感兴趣的,故通过多媒体手段让学生能了解地磁场、太阳的磁场和自然界的一些现象的联系(如黑子、极光等),满足学生渴望获取新知识的需求。
四、教学三维目标
(一)知识与技能
1.了解磁现象,知道磁性、磁极的概念。2.知道电流的磁效应、磁极间的相互作用。
3.知道磁极和磁极之间、磁极和电流之间、电流和电流之间都是通过磁场发生相
互作用的.知道地球具有磁性。
(二)过程与方法
利用类比法、实验法、比较法使学生通过对磁场的客观认识去理解磁场的客观实在性。
(三)情感态度与价值观
通过类比的学习方法,培养学生的逻辑思维能力,体现磁现象的广泛性
五、重点与难点
重点:电流的磁效应和磁场概念的形成 难点:磁现象的应用
六、教具:多媒体、条形磁铁、直导线、小磁针、投影仪
七、教学过程
(一)引入:介绍生活中的有关磁现象及本章所要研究的内容。复习提问,引入新课
[问题1]初中学过磁体有几个磁极? [学生答]磁体有两个磁极:南极、北极.[问题2]磁极间相互作用的规律是什么?
[学生答]同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引.[问题3]两个不直接接触的磁极之间是通过什么发生相互作用的? [学生答]磁场.磁场我们在初中就有所了解,从今天我们要更加深入地学习它。
(二)新课教学
1、磁现象
(1)通过介绍人们对磁现象的认识过程和我国古代对磁现象的研究、指南针的发明和作用来认识磁现象
(2)可以通过演示实验(磁极之间的相互作用、磁铁对铁钉的吸引)和生活生产中涉及的磁体(喇叭、磁盘、磁带、磁卡、门吸、电动机、电流表)来形象生动地认识磁现象。
【板书1】磁性、磁体、磁极:能吸引铁质物体的性质叫磁性。具有磁性的物体叫磁体,磁体中磁性最强的区域叫磁极。
【板书2】磁极间的相互作用规律:同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引.(与电荷类比)
2、电流的磁效应
(1)介绍人类认识电现象和磁现象的过程。(2)演示奥斯特实验:
让学生直观认识电流的磁效应。做实验时可以分为四种情形观察并记录现象:水平电流在小磁针的正上方时,让电流分别由南向北流和由北向南流;水平电流在小磁针的正下方时,让电流分别由南向北和由北向南流。
在认识电流的磁效应的同时,也为地磁场和通电直导线的磁场的教学埋下伏笔,物理选修3—1 第三章 第一节
物理选修3—1 第三章 第一节
也可以留下问题让学生思考。
了解电流的磁效应的发现过程,体现物理思想(电与磁有联系)和研究方法(奥斯特实验),认识到奥斯特实验在电磁学中的重要意义(打开了电磁学的大门),为后来法拉第的研究工作(电能生磁、磁也可以生电)奠定了基础。
【板书1】奥斯特实验:导线应沿南北方向水平放置 【板书2】电流的磁效应:电流通过导体时导体周围存在磁场的现象(奥斯特实验)。
3、磁场
演示实验:磁场对电流的作用,电流与电流的作用。
类比于库仑力和电场,形成磁场的概念,应说明磁场虽然看不见、摸不着,但是和电场一样都是客观存在的一种物质,我们可以通过磁场对磁体或电流的作用而认识磁场。
【板书1】磁场:磁体周围存在的一种特殊物质(看不见摸不着,是物质存在的一种特殊形式)。
【板书2】磁场的基本性质:对处于其中的磁极和电流有力的作用.【板书3】磁场是媒介物:磁极间、电流间、磁极与电流间的相互作用是通过磁场发生的。
4、地球的磁场
了解地理的南北极和地磁的南北极的区别,了解磁偏角,介绍沈括对磁偏角的研究。地磁体周围的磁场分布情况和条形磁铁周围的磁场分布情况相似。用一个条形磁铁来模拟地磁场,说明小磁针静止时为什么会指向地理的南北极。
【板书1】地球是一个巨大的磁体,地球周围存在磁场——地磁场。
【板书2】磁偏角:地球的地理两极与地磁两极不重合(地磁的N极在地理的南极附近,地磁的S极在地理的北极附近),其间存在磁偏角。
知识外延:宇宙中的许多天体都有磁场,太阳、月球、火星也有磁场。由地磁场产生的自然现象有太阳黑子、耀斑、太阳风、极光等。
八、课堂训练
1、下列关于磁场的说法中,正确的是()A.磁场跟电场一样,是人为假设的
B.磁极或电流在自己周围的空间会产生磁场 C.指南针指南说明地球周围有磁场
D.磁极对磁极的作用、电流对电流的作用都是通过磁场发生的2、下列说法中正确的是()
A.磁体上磁性最强的部分叫磁极,任何磁体都有两个磁极
B.磁体与磁体间的相互作用是通过磁场而发生的,而磁体与通电导体间以及通电导体与通电导体之间的相互作用不是通过磁场发生的
C.地球的周围存在着磁场,地球是一个大磁体,地球的地理两极与地磁两极并不重合,其间有一个交角,这就是磁偏角,磁偏角的数值在地球上不同地方是相同的 D.磁场是客观存在的一种物质
3、在做奥斯特实验时,下列操作中现象最明显的是 A、沿电流方向放置磁针,使磁针在导线的延长线上
B、沿电流方向放置磁针,使磁针在导线的正下方
C、电流沿南北方向放置在磁针的正上方
D、电流沿东西方向放置在磁针的正上方
九、课堂小结:(学生总结)
十、布置作业:课本82页 《问题与练习》
板书设计:
第三章 第一节 磁现象和磁场
一、磁现象
1.磁性、磁体、磁极 2.磁极间的相互作用规律
二、电流的磁效应
1.奥斯特实验
2.电流的磁效应
三、磁场
1.磁场
2.磁场的基本性质
3.磁场是媒介物
四、地球的磁场
1.地磁场
磁究竟是什么东西?它是怎样产生的?磁极之间的作用规律是什么?磁极之间的作用又是通过什么来实现的?一切的一切充满神奇,让我们一起来揭开它的面纱!
考点1:磁体和磁极
1. 磁性:如果物体能够吸引铁、钴、镍等物质,我们就说它具有磁性.
2. 磁体及分类.具有磁性的物体叫磁体.按磁体的来源可分为天然磁体和人造磁体;按磁性保持的时间长短可分为永磁体和软磁体;按形状可分为条形磁体、蹄形磁体和磁针等.
3. 磁极:磁体上磁性最强的部分.任何一个磁体,无论其形状、大小如何,都存在一对不可分割的磁极,分别称为北极(N)和南极(S).磁极总是成对出现,而不可能单独存在,而且一个磁体也不能有多于两个磁极.如果将一个磁体一分为二,则每个磁体将仍有两个磁极.如果将两个磁体相互吸引,合二为一,则整体仍为两个磁极,而不是四个磁极.
4. 磁极间的相互作用规律:同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引.
例1 一根条形磁铁从中间断开分为两段,则每段().
A. 只有一个磁极B. 没有了磁极
C. 有两个同名磁极D. 有两个异名磁极
分析:一个大磁体的内部可以看成是由无数微小的小磁体构成的,它们按一定的顺序排列在一起(如下页图1),对外呈现一定的磁性.当一个较大的磁体从中间断开时,每段中微小的小磁体仍会按原来的方向排列,这样在断裂处又会形成两个新的异名磁极,从而变成了两个磁体.选D.
考点2:磁化
使原来没有磁性的磁性材料获得磁性的过程叫磁化.凡是被磁体磁化的磁性材料也有一对N、S极,且靠近磁体磁极的一端必与该磁极异名.软铁被磁化后,磁性容易消失,称为软磁性材料.钢被磁化后,磁性能长期保存,称为硬磁性材料.
例2 如图2所示的图中,用一根条形磁铁的一端去吸引三根大头针的根部,待平衡后图示结果正确的是哪个图?
分析:原来没有磁性的大头针,靠近磁铁时首先被磁化而获得磁性,由于它的上端与磁体的N极相吸,所以大头针的上端被磁化为S极,下端就是N极,根据同名磁极相互排斥的原理即可判断C选项是正确的.
考点3:磁场的分布
小磁针放入磁场中会发生偏转,如果我们把很多小磁针放入磁场中,通过这些小磁针的排列情况,就可以看出磁场的分布情况.把铁屑均匀地撒在磁场中,铁屑被磁化后,就成了一个个小磁针,通过磁场对这些铁屑的作用情况就可以看出磁场的分布:铁屑越密,磁场越强.
例3 (2007年苏州市中考题)图3所示的是用来描绘某一磁体周围磁场的部分磁感线.由磁感线的分布特点可知,a点的磁场比b点的磁场_______(填“强”或“弱”).若在b点放置一个可自由转动的小磁针,则小磁针静止时,其N极指向_______(填“P”或“Q”)处.
分析:磁场的强弱与磁感线的疏密有关,磁感线越疏磁场越弱,磁感线越密磁场越强.在磁体的外部,磁感线的方向总是从北极出发,回到南极,小磁针的北极的指向与磁感线的方向一致.
答案:弱Q
考点4:磁感线
为了形象地描述磁场,人们用一些带箭头的曲线将小磁针的排列情况表示出来,这些曲线叫磁感线.磁感线是人们为了描述磁场而假想的有方向的曲线.磁场是真实的、客观存在的,而磁感线是假设的物理模型,实际并不存在.
1. 磁感线的画法:磁感线用带有箭头的实线(或虚线)表示.我们在纸上画出的是平面上的磁感线分布,实际磁场是三维空间立体分布的,磁感线应布满磁体周围的整个空间.
2. 磁感线的方向:磁感线某一点的切线方向,就是该点的磁场方向.由于磁感线是封闭的立体曲线,故在磁体外,遵循着从北极(N极)出来、从南极(S极)进去的规律;在磁体内,遵循着从南极指向北极的规律.在磁场中,某一点的磁场方向、磁感线方向、小磁针静止时北极(N极)所指方向是一致的.
例4 关于磁场和磁感线,下列说法中正确的是().
A. 只有磁铁周围才有磁场
B. 磁感线是由铁屑组成的
C. 在磁场中某点小磁针静止时,南极所指的方向就是该点的磁场方向
D. 磁体周围的磁感线都是从磁体的北极出来,回到南极的
分析:除磁铁之外,还有许多其他磁性材料制成的磁体周围也都有磁场,故A错;磁感线是为了描述磁场的分布而假想的一些具有方向的曲线,这些假想不是空想,而是建立在磁场中铁屑的分布情况上的,但磁感线并不是由铁屑组成的,故B错;磁场方向的规定是在磁场中某点小磁针静止时,北极所指的方向,故C错;D中,磁体周围的磁感线即磁体外部的磁感线的方向是由北极出来回到南极,它是正确的.选D.
考点5:地磁场
地球本身是一个巨大的磁体,地球周围存在的磁场叫地磁场.整个地球似一个巨大的条形磁体,它也有两个磁极,分别称为地磁南极和地磁北极.地磁的两极和地理的两极并不重合,地磁的南极在地理的北极附近,而地磁的北极在地理的南极附近.所以小磁针静止时所指的方向并不是地理的正南北方向,它们之间有一个偏角,称为磁偏角,它是我国宋代科学家沈括最早发现的.
例5 (2007年南昌市中考题)南宋民族英雄文天祥,在《扬子江》一诗中著下“臣心一片磁针石,不指南方不肯休”的诗句.这里磁针石的南极指向地理位置的_______方,是因为它受到_______场的作用.
分析:小磁针由于受地磁场的作用,总是一端指南,一端指北,指南的一端叫南极,指北的一端叫北极.
答案:南地磁
1. 图4中,在蹄形磁铁旁的a点放一小磁针(小磁针的阴影部分为N极),且指向如图所示,b点放小磁针,c点不放小磁针,则下列判断正确的是().
A. a点有磁场,且方向向上
B. b点有磁场但方向无法确定
C. c点没有磁场
D. 蹄形磁铁的上端是N极
2. 图5中,回形针与细线相连,并处于静止状态,细线被拉紧.若将铁片插入磁铁与回形针之间,回形针将_______(填“自由下落”或“保持静止”).
参考答案:1. D 2. 自由下落
龙江县第六中学 柳洪友
我设计本节课的思路,分三部分进行磁现象、磁场、地磁场。第一部分磁现象,由于学生在小学科学中已经接触到了许多的磁现象,对磁现象并不陌生,在讲授这部分内容时,可以边进行回顾,边提出问题,一起让学生思考、回答、总结。有些问题小学时没有遇到的,也有的知识在学生的头脑中只是有印象,缺乏理论系统地归纳和整理。再和学生一起进行探究,再得出结论。由于时间关系,这部分课堂上不能讲授时间太长。
第二部分内容磁场。这部分是教学的重点也是教学的难点,磁场看不到,也摸不着,学生认识磁场是比较困难的,要引导学生展开空间想象就显得很重要,所以必须做好演示实验,同时利用投影,巧设提问,使学生的观察方向化,通过改变小磁针位置观察其指向的变化,通过铁屑磁化后在磁场的分布感受磁场的存在和磁场的分布。让学生通过现象去认识磁场。通过演示实验学到探找科学规律的途径.通过小磁针的不同转向,说明磁场的存在。
物理上对看不见的事物,运用转化法看现象,看作用等。建立起理想化的模型,就是用磁感线来描述磁场,用一种理想模型去认识物理现象
1.教学目标
1.知道磁体有吸铁性和指向性。2.知道磁体间的相互作用规律。3.了解磁化现象。
4.通过实验,了解磁场的方向和磁感线的画法。
5.熟悉了解地磁场和其他天体的磁场及与之有关的自然现象。6.通过实验,培养观察能力和分析、推理等思维能力。
2.教学重点/难点
磁场的方向和磁感线的画法
3.教学用具
多媒体、板书
4.标签
教学过程
一、导入环节
(一)导入新课,板书课题
1.秦始皇统一中国以后,建造了规模宏大的阿房宫,为了防范刺客,聪明的工匠们修建了奇特的阿房宫的北门,一旦有人身怀铁器,立刻就会被发现。这是怎么回事呢?
2.在加拿大东海岸,有一个神奇而令人生畏的世百尔岛,来往的船只只要一靠近它,不但指南针失灵,还会把船吸向海底,造成触礁沉没。学习了今天这一课,我们就会明白中的原因了。
(二)出示学习目标:课件展示学习目标,指导学生观看。
过渡语:明确了学习目标,请同学们根据自学指导认真自学课本,时间约7分钟
二、先学环节
(一)请同学们带着下列问题看课本P109-111页内容,勾画知识点并记忆,要独立完成。
(二)学生自学教材:师巡视
(三)自学检测反馈:
要求:快速完成自学检测题,要求书写认真、规范。让4个小组的的同学到黑板前展示,书写成绩和题目成绩记入小组量化,要求书写认真、规范,下面同学交换学案,小组长组织成员用红笔将错误画出,准备更正。
1.悬吊着的小磁针静止时,指_____ 的磁极读做南极,又叫做_____ 极;指_____ 的磁极叫做_____ 极,又叫做_____ 极. 2.磁极间的相互作用规律
3.什么是磁化?
4.在铁屑、铜片、镍丝、玻璃板等材料中,当磁铁靠近这些材料时,能够被吸引的是_____
5.磁体周围存在着一种我们看不见摸不着的物质,我们称它为 _____ 6.磁场的方向是如何规定的?
7.我们把小磁针在磁场中的排列情况,用_____ 这样的曲线叫磁感线。8.磁感线的方向是如何规定的?
9.地球周围存在着磁场—— _____,地理上的南极是地磁的_____,地理上的北极是地磁的_____
三、后教环节(18分钟)
(一)展示交流,统一答案: 先交换学案,然后更正。选取9个小组同学分别展示1——9小题,下面同学提出修改和补充建议,老师要做出及时评价,2分钟时间让学生用红笔更正,提出先学中未解决的疑惑,小组或全班讨论解决。
(二)出示问题
1.在初中我们已接触了一些磁有关的知识,生活中有哪些与磁有关的现象和应用?同学之间可互相讨论。
2.利用桌上的器材,探究磁铁的不同部位,对铁的吸引力是否一样?
3.把条形或U形磁体放在桌面上,上面垫一块硬纸板,在硬纸板上均匀撒上铁屑。轻轻敲打硬纸板,观察铁屑的排列情况。(参考图20.1-6)①并把你看到的现象用图画出来。②你可以得到什么结论?
四、训练环节
(一)过渡语:请同学们合上课本,完成学案上当堂检测题。10分钟完成。
(二)学生练习,教师巡视。
1.用一根没有磁性的钢棒去接近一条形磁铁,当和条形磁铁的某一位置接近时,它们之间引力最小,这个位置是()A.中间位置 B.N极一端 C.S极一端 D.各处都一样
2.两根完全相同的钢棒,用甲棒的一端靠近乙棒的中间,它们互相吸引,则()A.甲棒有磁性,乙棒无磁性 B.甲棒无磁性,乙棒有磁性 C.甲、乙棒都有磁性 D.甲棒有磁性,乙棒不一定有磁性
3.用一根条形磁铁的一端去吸引三枚大头针的根部,待平衡后,图示结果正确的是()
4.磁化是指()A.磁极之间的相互吸引或排斥作用 B.使原来没有磁性的物质在磁体的作用下得到磁性的过程
C.磁铁吸引铁、钴、镍等物质的性质 D.以上均不对 5.下列有关磁场的说法错误的是()
A.磁体周围的空间存在着看不见、摸不着的磁场 B.磁体间的相互作用是通过磁场发生的
C.磁场是有方向的,在磁场的不同位置,其磁场方向一般不同
D.在磁场中的某点,小磁针南极所受磁力的方向与该点的磁场方向相同 6.关于磁感线,下列说法正确的是()
A.磁铁周围的磁感线都是从磁铁的南极出来,回到北极
B.在某点,小磁针静止时北极所指的方向跟该点磁感线的方向相同 C.磁感线是磁场中实际存在的曲线 D.两条磁感线可以相交 7.关于地磁场,下列说法不正确的是()
A.地球相当于一个大磁体,它周围存在着地磁场 B.地磁场的磁感线方向由北指向南
C.地磁场的北极在地理的南极附近D.地磁场的磁感线在地球两极附近最密集
8.小磁针在水平面内静止时,N极指北,S极指南,但又不是正南正北方向,这个事实说明()
A.地球周围空间存在磁场 B.地磁两极与地理两极并不重合 C.地磁的N极在地理北极附近D.地磁的S极在地理
9.如图所示,在条形磁体周围放有甲、乙、丙、丁四个可以自由旋转的小磁针,当它们静止时,N极指向不正确的是()
A.甲小磁针 B.乙小磁针 C.丙小磁针 D.丁小磁针
10.磁悬浮列车是利用 __________磁极相互______的原理来实现悬浮的.
11.机械手表一般不应放在磁体周围,这是因为这样放置,手表会被______,走时不准. 12.试在下图中画出磁体的极性和磁感线的方向.
(三)学生展示,反馈矫正。
(调查学情,统计疑难问题,先让其他小组补充矫正,教师更正或点拨)
板书
第一节 磁现象磁场
一、磁现象 1.磁体;
2.磁极(南极、北极); 3.磁体的指向性;
4.磁极间的相互作用(同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引)
二、磁化:原来没有磁性的物体具有磁性的过程
2.条形磁铁两端的磁性,中间部分的磁性,磁铁上磁性最强的部分叫。
3.在水平面内自由转动的条形磁铁或小磁针,静止后指南的磁极叫,用字母 表示,指北的磁极叫,用字母 表示。4.同名磁极互相,异名磁极互相。
5.磁体上 叫做磁极。一个磁体具有 个磁极,它们分别是 极和 极。
6.磁极间的相互作用是:。
7. 叫做磁化。被磁化后磁性很容易消失,称为 磁体; 被磁化后,磁性能够长时间保存,称为 磁体。8.磁体周围的空间存在着,磁体间的相互作用是通过 而发生的。9.为了形象地表示磁场的情况,在磁场中画一些有方向的曲线,使曲线上任何一点的方向(切线方向)都跟放在该点的小磁针 一致,这样的曲线叫做。
10.磁体周围的磁感线都是从磁体的 出来,回到磁体的。
11.在磁场中的某一点,小磁针北极所受磁力的方向与该点的磁场方向,南极所受磁力的方向与该点的磁场方向。
12.能在水平面内自由转动的小磁针静止时,总是一端,一端。这是因为受 的作用。
13.地球本身是一个,地磁北极在地理 附近,地磁南极在地理 附近。
14.我国宋代科学家 是世界上第一个清楚地、准确地论述 的科学家。
15.磁体间的相互作用是通过 发生的,磁场的基本性质是:对于放入其中的磁体。
16.磁场的方向是这样规定的:放在磁场中某点的小磁针,静止时 所指的方向就是该点的磁场方向。
17.关于磁感线,下列说法中正确的是()。
A.它是磁场中实际存在的曲线 B.它不可能是直线 C.它是一些假想的线 D.它总是从北极指向南极
18.把条形磁铁从中间断开为2段,那么2个断面再靠近时将()。
A.相互吸引 B.相互排斥 C.没有相互作用 D.不知磁极无法判断
19.用一根钢棒A端接近悬挂着的磁针的S极,磁针的S极被吸向钢棒,则()。
A.钢棒一定具有磁性,且A端为N极 B.钢棒一定不具有磁性 C.钢棒一定具有磁性,且A端为S极 D.不能判断钢棒是否有磁性
20.两棍缝衣针A和B,当把A针用细线悬挂后,再用B针的尖端接近A针尖端时,发现A针尖端向B针尖端靠拢,这个现象说明()。A.A针有磁性 B.B针有磁性 C.两针都有磁性 D.以上三种情况都有可能
21.关于条形磁铁,下列说法错误的是()。
A.把它悬挂起来,自由转动,静止时总是一端指南,一端指北 B.它的磁性是两端最强,中间最弱
C.把它分成2段,每段均各有两个磁极 D.把它分成2段,每段只有一个磁极
22.下述各现象中能确定钢棒原来有磁性的是()。
A.钢棒的一端接近磁针的N极时,相互吸引 B.钢棒的十端接近磁针的N极时,相互排斥
C.钢棒中间接近磁针的N极时,相互吸引 D.钢棒的任何部位接近磁针时都相互吸引
23.下列说法中正确的是()。A.在磁场中不同的点,磁场方向一定不同 B.磁场中的磁感线可能相交
C.磁感线上任何一点的切线方向就是该点的磁场方向 D.磁场是看不见、摸不着的,因此磁场是人们假想的 图18-4 24.下面关于磁感线的说法正确的是()。A.磁场是由无数条磁感线组成的
B.在磁体周围,画了磁感线的地方有磁场,没有画磁感线的地方没有磁场 C.在磁场中,可通过磁感线的疏密程度看出磁场的强弱
D.在磁场中铁屑被磁化排成一条条曲线,这些曲线就是磁感线 25.下列说法中正确的是()。A.磁场中不同点的磁场方向一定不同
B.磁感线可以是直线,也可以是曲线,但任意的两条磁感线都不会相交 C.磁感线总是从N极指向S极
D.不同的小磁针在磁场中的某一固定点,静止时N极指向可能不同 26.磁场的基本性质是()。
A.能够产生磁感线 B.能够吸引轻小物体C.能够对放入其中的磁体产生磁力的作用 D.具有N、S极
27.画出图18-5中磁铁周围磁感线的形状和方向,并给小磁针标出N、S极。28.图18-6中,正确的是()。
29.标出图18-7中小磁针的N、S极。30.标出图18-8中磁体的磁极。
31.画出图18-9中磁铁的磁感线(画出代表性的几条即可),并标出小磁针的N、S极。[1.5]
图18-20
32.有两根外形完全相同的钢棒a和b;按图18-20甲放置,手拿住a时,b不会掉下来;按图11-1乙放置,手拿住b时,a会掉下来。这说明()。A.钢棒a具有磁性 B.钢棒b具有磁性
C.钢棒a和b都具有磁性 D.钢棒a和b都不具有磁性
33.以下哪些仪器可以用来测试条形铁棒是否有磁性().A.小磁针 B.条形磁铁 C.验电器 D.通草球 34.如图11-1-1所示,在条形磁铁周甲、乙、丙三个小磁针,小磁针N极指向正确A.甲、乙对,丙错 B.甲、丙对,乙错 C.乙、丙对,甲错 D。甲、乙丙都对 35.将小钢条的一端A靠近磁针N极时,互A.小钢条具有磁性,A端是北极
B.小钢条具有磁性,A端是南极 C.小钢条没有磁性 36.在下述各种情况中,可以得出钢棒原来一定具有磁性的是().A.将钢棒的一端接近磁针的北极时,两者相互吸引 B.将钢棒的一端接近磁针的北极时,两者相互排斥
C.将钢棒的一端接近磁针的北极时,两者相互吸引.再将钢棒的这一端接近磁针的南极时,则相互排斥
D.将钢棒的一端接近磁针的北极时,两者相互吸引.再将钢棒的这一端接近磁针的南极时,两者仍相互吸引
37.一根钢条接近小磁铁,小磁铁的N极被吸向钢条,这一现象说明钢条原来 [ ]
A.一定有磁性,接近磁性的一端是S极;
B.一定有磁性,但不能确定它的极性;
C.一定没有磁性;
D.不一定有磁性。
38.下面情况中,能断定钢棒原来就有磁性的是 [ ]
A.将钢棒的一端靠近磁铁的一端,两者互相吸引;
B.将钢棒的一端靠近滋铁的一端,两者互相排斥;
相吸引,将小钢条的另一端B靠近磁针N极时,也互相吸引。下面说法正确的是().围放置有的是().C.将钢棒放在磁铁附近,钢棒会被磁化;
D.将钢棒靠近铝物质,两者既不吸引又不排斥。、填空题
11.物体能够吸引铁等物质的性质叫做,具有 体.悬挂起来的磁体(如图9-1),静止时总是一个个磁极指北,分别叫做磁体的 极和 图9-1 ①,②。
12.若将一个条形磁铁自由地悬挂起来,磁铁指 的那个磁极叫南极,指 的那个磁极叫北极。南极和北极分别用 和 符号来表示.13.一个磁体有 个磁极, 名磁极相互吸引, 名磁极相互排斥.14.磁场的基本性质就是它对 产生磁力的作用.15.磁铁周围的磁感线都是从磁铁的 极出来,回到磁铁的 极;17.能在水平面内自由转动的磁针,静止时总是一端指南,一端指北,这是因为地球本身是个巨大的.18.地磁北极在地理 极附近;地磁南极在 极附近.19.世界上第一个清楚地、准确地论述磁偏角的科学家是.20.将小磁针放入磁场中的某一点,磁场对小磁针有_________的作用,小磁针静止后N极所指的方向就是该点的_________的方向。磁场的基本性质是它对放入其中的_________有_________的作用。
21.用条形磁铁的磁极去靠近磁针时,它们并没有接触,就发生了力的相互作用,是因为磁体的周围空间存在着 .磁铁周围的磁感线都是从磁铁的 极出来,回到磁铁的 极.
22.1954年,我国地质探矿队伍发现,在山东某地一面积约4万平方公里地区的地磁场十分异常。据此,勘探队伍推测该地区地下可能蕴藏着()
A.铜矿 B.铁矿
C.煤矿 D.石油
23.现代磁悬浮列车具有高速、平稳、安全、环保等特点。它是利用___________________的原理将车身托起的从而减小()的物体叫做磁磁极指南,一极.磁体有广泛的应用,许多物体上都有磁体,请你举出两个应用磁体的实例24.电冰箱门上装有磁性密封条,是利用了__________________________的原理,而磁带和磁卡则是利用了它们能够被______________________________________的原理。25.关于磁场和磁感线,下列说法正确的是()
A.磁感线是磁场中实际存在的曲线
B.指南针指南北是因为地球周围存在磁场
C.条形磁铁周围的磁感线是从南极出来指向北极的 D.地磁场的南极在地理的南极附近
三、作图题
26.在图11-1-2中,标出磁感线方向及放在A、B两点位置小磁针N极指向.27.在图11-1-3中根据磁感线方向标出磁铁的N极、S极.28.图11-2-4中的曲线为磁铁场的磁感线;磁场中A点所放置的小磁针受磁场作用而静止在如下图所示的位置,请在图中用箭头标出两磁铁磁场的感线方向和N、S极.是非题 小物体的性
30.磁铁的两端部分就是磁铁的磁极。()
31.将一根条形磁铁截成两段,一段是S极,另一段一定只有N极。()
29.物体能够吸引轻质叫磁性。()
32.一根铁棒在磁铁附近被磁化,当铁棒离开磁铁后,仍能保持磁性。()
关键词:航空磁测;飞机干扰磁场;补偿
一、航空磁测中飞机干扰磁场补偿
航空物探是将飞行器用作载体,利用多种测绘仪器装备在飞行过程中实现地球物理场探测的技术,这一技术不仅效率高、成本低,而且探测范围广、深度深,非常适用于海陆联测。航空磁法就是航空物探的一种,且应用较广。当下使用较多的航空磁测用设备分为两类,一种是对总磁场模变化的梯度进行测量,一种是对总磁场模数的变化△T进行测量。核子旋进磁力仪和光泵磁力仪是当前使用较多的测总磁场模数变化的仪器,磁通门磁力仪也有用到。航空梯度仪则是测总磁场模数变化梯度多会用到的仪器。航空梯度仪利用距离固定的两个磁力仪探头,对地磁场记录其差值(即磁力梯度,可测垂直梯度或水平梯度)进行同时段测量,它的灵敏度很高,大致在3×10-4~5×10-4纳特/米。
航空磁测工作中,因为飞机飞行方向和运动状态的不同,由于磁性元件造成的磁场对磁测仪器灵敏度的干扰是不一样的。要想减少这种干扰,避免测量误差的产生,就需要采取措施,进行为干扰补偿,这一措施就是飞机磁干扰场补偿。一般情况下采取的措施如下:飞机要作八方位的米字形飞行,并且进行俯冲、爬升和左右倾斜,通过这一试验过程来获取飞机磁干扰的影响值。当下使用的最多的方法是将补偿线圈置于探头处x、y、z三个坐标方位,从而生出补偿磁场,同时可以将薄膜合金片置于探头外壳贴上,通过它的感应磁场实现补偿飞机的感应干扰磁场,要特别注意薄膜合金片的大小和放置方位。
二、航空磁测中飞机干扰磁场的一般补偿处理
航空磁测中飞机干扰磁场的主要受涡流场、感应场和恒定场的影响,除此之外,还包括诸如探头内部元器件的剩磁影响和电流感应磁场的影响。一般来说,解决上述磁性干扰的补偿方法如下。
(一)被动补偿
恒定场补偿多选择固定磁铁或三轴线圈方式进行补偿,感应场则常选择坡膜合金进行补偿,涡流场一般情况下选择导电板,实际应用中却很少见到。
(二)CAE
此种方式是一种复杂的计算方法,正常情况下不会用到。
(三)计算机补偿
RMS公司的AADC设备利用计算机修正的方式,通过对干扰大小实时计算,并采取动态修正的方法,实现了补偿,是软补偿技术的一种。这种补偿方式的整个过程都采用了数字信号处理技术,数据的采集、转换、滤波、输出和补偿全部实现了动态处理,此种补偿方式比硬补偿更优越,主要体现在:首先补偿的方法与操作都十分简单,并且补偿设备轻便,安装简洁。其次效率和精度都很高,补偿工作在6~8分就能完成,并且在补偿实现后立即就能收到补偿评价。再次,使用的是纯理论的数学解法,补偿最高可实现30次,能够接收1~4个高灵敏度磁力仪的输入和处理,对于高灵敏度磁力仪都可以兼容,例如质子磁力仪、铯光泵磁力仪、氦光泵磁力仪以及钾光泵磁力仪;能够实现对每个探头的总场以及梯度的补偿,并且在补偿过程中可以不必开展日变改正和位置改正。最后,数字化和自动化程度高。不仅用不到补偿线圈,而且能够实现未补偿、补偿和飞机姿态数据的收集、处理和存储。
(四)事后处理补偿
利用PRJ/GEOMETRICS公司软件进行补偿,此种补偿方式和RMS公司AADC修正原理类此,不同时的是它不是实时的,而是在事后进行的补偿。此种方式的优势是非常灵变,能够同时应用于多架飞机,成本较低,机载设备重量轻,缺点是实时性不强。
三、在地面选择一个磁场平稳,没有干扰的区域
传统的补偿方式在开头我们也讲到了,就是选择一个理想的区域,该区域的磁场应当平稳,且没有干扰,在这个区域里找出一个醒目点作为飞机的参考,并以此为中心,朝0度、45度、90度、135度180度、225度、270度、315度水平八个方位进行飞行,最终回到地面,然后以飞过的8个方位参考点上方时所测出的不同的数值为依据进行分析,将薄膜合金片置于探头外壳贴上,通过它的感应磁场实现补偿飞机的感应干扰磁场,要特别注意薄膜合金片的大小和放置方位。为了获取准确的数值,要进行多次飞行,但是即使进行再多次的飞行,由于其本身的缺陷,补偿的精度仍然不高。而配套了自动电子补偿仪的航测工作不仅效率高,而且精度高,已经取代的传统的补偿方式,但是在实际航测过程中,也存在一些问题,影响了航测精度。造成这些问题的因素是多方面的,一是探头安装的位置是无法确保和飞机的xyz三轴对应平行,飞行方位和定点不准确,另一个原因是因为飞机的磁干扰在测量探头的空间区域形成的是一个非均匀的梯度磁场,且这个干扰场越大磁场就越不均匀,而自动电子补偿仪绕着磁测探头外罩的xyz三组线圈通电后产生的补偿磁场在探头处是相对均匀的,用均匀的磁场去补偿不均匀的干扰磁场,理论上是很难补到理想要求的,如果探头安装的位置或飞行方位有偏差,会出现八个方位之间的磁场相互干扰,且干扰磁场越大,相互影响也越大,还有一个问题就是地球的磁场在一昼夜中并非是稳定不变的,简称“磁场日变”,故航空磁测过程中要专门安排一台仪器在地面固定位置观察磁场日变,用来最后校正空中所测的数据。如果空中补偿飞行的时间过长,那么由于日变的影响也会造成补偿数据的不准确。所以,航空磁测技术操作规范对飞机本身的干扰有一定的要求,飞行机组人员和仪器操作员上机之前连钥匙链都不准随便带,尽可能的减小飞机的磁干扰,因为磁干扰越小飞机在不同方位和动作时相互影响也就越小,补偿就越好补,补偿的效果也就越好。
四、地磁場水平梯度干扰处理
由于地磁场存在梯度变化,空间位置的变化将引起地磁场测量结果的起伏,从而影响到飞机磁场的补偿效果。航空磁测过程中,当飞机沿直航线进行小幅度机动飞行时,地磁场水平梯度会引起飞机磁场和方向余弦变化,导致飞机磁场求解结果产生一定偏差,从而降低飞机磁干扰补偿精度。其中,在相同飞行条件下,地磁场纬度水平梯度相对地磁场经度水平梯度对飞机磁干扰补偿效果影响更大。因此,在进行航空磁测时,应考虑地磁场水平梯度特别是地磁场纬度水平梯度对飞机磁场补偿精度的影响,从而对飞机磁场模型进行修正,以提高飞机磁干扰补偿率。目前我国已经实现了航磁梯度实时数字补偿技术。在国内首次实现了航磁梯度数据的实时数字式补偿处理。建立了飞机梯度干扰场的数学模型,提出了飞机梯度干扰场的补偿方法,实现了有效的航磁梯度测量补偿,同时磁梯度仪有效地消除了各道磁场间的频率牵引现象,大大减少了飞机飞行中的干扰。
参考文献
[1]刘浩,卢立波,杨望.关于高精度航空磁测中的磁补偿原理及补偿效果评价的探讨[J].物探化探计算技术,2014年4期.
[2]谭斌,林春生,张宁,张坚.地磁场梯度对飞机磁场求解精度的影响分析[J].武汉大学学报:信息科学版,2011年12期.
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