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2019-2020年高中物理 2.5《磁性材料》學(xué)案 新人教版選修1-1 學(xué)習(xí)目標(biāo) 1、知道磁化、退磁現(xiàn)象，知道什么是鐵磁性物質(zhì)、硬磁性材料和軟磁性材料。 2、理解鐵磁性材料磁化過(guò)程。 3、知道磁記錄的過(guò)程。 4、了解磁現(xiàn)象在生活和生產(chǎn)中的應(yīng)用及與磁相關(guān)的現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展。 5、探究鐵磁性物質(zhì)磁化和退磁的方法。 自主學(xué)習(xí) 【問(wèn)題1】舉例說(shuō)明什么是磁化、退磁、鐵磁性物質(zhì)、硬磁性材料和軟磁性材料？ 【問(wèn)題2】使物體帶磁和退磁的方法有哪些？為了保護(hù)磁卡或帶有磁條的存折上的信息，我們?cè)撛鯓幼觯? 【問(wèn)題3】在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中怎樣獲得永磁性材料？ 【問(wèn)題4】磁記錄的應(yīng)用有哪些？試用信用卡購(gòu)物說(shuō)明磁記錄。 【問(wèn)題5】地質(zhì)學(xué)家為什么能通過(guò)巖石的極性和磁化的強(qiáng)度來(lái)判斷巖石的形成年代？ 合作探究 【問(wèn)題1】實(shí)驗(yàn)探究 將螺絲刀的刀口在條形磁鐵的一段擦拭幾次，再靠近曲別針或小螺絲，有何現(xiàn)象發(fā)生？為什么鐵磁性物質(zhì)磁化后能有很強(qiáng)的磁性？永磁體和電磁鐵分別要用什么材料制造？ 【問(wèn)題2】實(shí)驗(yàn)探究 N S 圖2.5-1 用條形磁鐵、曲別針、細(xì)線、鐵架臺(tái)（含鐵夾）、蠟燭、火柴、方木塊等按如圖2.5-1所示那樣，使系在細(xì)線下端的曲別針被磁鐵吸引在空中。在曲別針的下方放上點(diǎn)然的蠟燭，給曲別針加熱，過(guò)一會(huì)兒會(huì)有什么現(xiàn)象發(fā)生？為什么？ 【問(wèn)題3】實(shí)驗(yàn)探究 ① 用磁帶錄音機(jī)錄下某同學(xué)唱的一段歌，談?wù)勪浺舻脑怼? ② 聽(tīng)剛才錄制的效果，說(shuō)說(shuō)放音的原理，討論影響錄音效果的因素。 ③ 再將一段磁帶拉出，用強(qiáng)磁鐵在磁帶上輕擦幾次后聽(tīng)聽(tīng)所錄的聲音，有什么發(fā)現(xiàn)？為什么？ 【問(wèn)題4】以下用途的物體應(yīng)該用硬磁性材料還是軟磁性材料？ ① 錄音機(jī)磁頭線圈的的鐵芯 ② 錄音、錄象磁帶上的磁性材料 ③ 電腦用的磁盤(pán) ④ 電鈴上的電磁鐵鐵芯 【問(wèn)題5】生產(chǎn)和生活中哪些地方利用了磁性材料？請(qǐng)舉例說(shuō)明。 課堂檢測(cè) N S 圖2.5-2 A 1．磁鐵的磁極吸引著兩根鐵絲，兩根鐵絲下端相互排斥，如圖2.5-2所示，這是因?yàn)殍F絲被磁鐵 后，遠(yuǎn)離磁極的一端的極性是 （填“相同”或“相反”）的而相互排斥。 N S 圖2.5-3 2．如圖2.5-3所示，將條形磁鐵的N極靠近鐵棒時(shí)，鐵棒被磁化了，請(qǐng)標(biāo)出被磁化了的鐵棒的磁極。 3．一塊磁鐵從高出掉到地上，雖然沒(méi)有斷，但磁性變?nèi)趿?，這是因?yàn)椋? ） A．磁鐵被磁化了 B．磁鐵因劇烈震動(dòng)而退磁了 C．磁鐵是非磁性物質(zhì) D．磁鐵是軟磁性材料 4．把金屬棒的一端靠近小磁針的北極時(shí)，若相互吸引，則該金屬棒（ ） A．一定是永磁體 B．一定不是永磁體 C．一定是鐵、鈷、鎳類物質(zhì)做成的 D．可能是磁體，也可能不是磁體 B 5．下列說(shuō)法正確的是（　 ） A．只有鐵和鐵的合金可以被磁鐵吸引 B．只要是鐵磁性材料總是有磁性的 C．制造永久磁鐵應(yīng)當(dāng)用硬磁性材料 D．錄音機(jī)磁頭線圈的鐵芯應(yīng)當(dāng)用硬性材料 6．把一根條形磁鐵從中間切斷，我們將得到（ ） A．一段只有N極，另一段只有S極的兩塊磁鐵 B．兩段均無(wú)磁性的鐵塊 C．兩段均有N極和S極的磁鐵 D．兩段磁極無(wú)法確定的磁極 7．鴿子為什么會(huì)送信？談?wù)勀愕目捶ā? 學(xué)有所得  自主學(xué)習(xí) 【問(wèn)題1】縫衣針、螺絲刀等鋼鐵物體，與磁鐵接觸后就會(huì)顯示出磁性，我們把鋼性材料與磁鐵接觸后顯示出磁性的現(xiàn)象稱之為磁化。 原來(lái)有磁性的物體，經(jīng)過(guò)高溫、劇烈震動(dòng)或者逐漸減弱的交變磁場(chǎng)的作用，就會(huì)失去磁性，這種現(xiàn)象叫做退磁。 鐵、鈷、鎳以及它們的合金．還有一些氧化物，磁化后的磁性比其他物質(zhì)強(qiáng)得多，這些物質(zhì)叫做鐵磁性物質(zhì)，也叫強(qiáng)磁性物質(zhì)。 有些鐵磁性材料，在外磁場(chǎng)撤去以后，各磁疇的方向仍能很好地保持一致，物體具有很強(qiáng)的剩磁．這樣的材料叫做硬磁性材料。有的鐵磁性材料，外磁場(chǎng)撤去以后，磁疇的磁化的方向又變得雜亂，物體沒(méi)有明顯的剩磁，這樣的材料叫做軟磁性材料。 【問(wèn)題2】使物體帶磁的方法：磁化；退磁的方法：高溫、劇烈震動(dòng)、逐漸減弱的交變磁場(chǎng)。 為了保護(hù)磁卡或帶有磁條的存折上的信息，應(yīng)避免強(qiáng)磁場(chǎng)和高溫的環(huán)境；還應(yīng)注意不要破壞磁條上的保護(hù)膜，以免損壞磁記錄介質(zhì)。 【問(wèn)題3】科學(xué)技術(shù)人員把磁性材料即鐵氧體主要成分氧化鐵研磨成非常細(xì)的粉末，使它的大小與磁疇的大小差不多，所以這些小顆粒都具有“自發(fā)”的磁性。在外磁場(chǎng)的作用下，這些小顆粒的磁化趨向一致，在這時(shí)加壓燒結(jié)，就可以獲得磁性很強(qiáng)的永磁性材料。 【問(wèn)題4】銀行、郵政、公交及其他許多機(jī)構(gòu)發(fā)行的磁卡，其背面的磁條里記錄持卡人的賬號(hào)等信息。錄音機(jī)和錄象機(jī)上用的磁帶、電子計(jì)算機(jī)上用的磁盤(pán)，都含有磁記錄用的磁性材料，可以保存大量信息，并在需要的時(shí)候讀出這些信息。 信用卡的磁條里記錄著持卡人的帳號(hào)等信息。使用信用卡購(gòu)物時(shí)，只要把信用卡在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的終端上擦一下，磁條中的信息即被機(jī)器讀取并被傳到銀行，銀行的計(jì)算機(jī)查驗(yàn)后在主人的帳戶中減去消費(fèi)的金額，交易即完成。 【問(wèn)題5】科學(xué)家推測(cè)，地球磁場(chǎng)的強(qiáng)度和方向隨著時(shí)間的推移在不斷改變，地殼下面的熔巖由于地球內(nèi)部的壓力，從板塊之間的縫隙向上涌動(dòng)，在接近地表時(shí)變冷變硬，形成巖石。后來(lái)形成的巖石把早年形成的巖石向裂縫的兩側(cè)推移，因此越是靠近板塊間的裂縫的巖石就越“年輕”。熔巖冷卻變硬形成巖石的同時(shí)，其中鐵磁性物質(zhì)中的磁疇按照地球磁場(chǎng)的方向排列，并被固定下來(lái)。因此，巖石忠實(shí)記錄了它形成時(shí)的地球磁場(chǎng)的方向。通過(guò)研究巖石的極性和磁化強(qiáng)度、根據(jù)地球磁場(chǎng)的強(qiáng)度和方向隨時(shí)間變化的規(guī)律就可以判斷巖石形成年代。 合作探究 【問(wèn)題1】螺絲刀被磁化，可以吸引鐵、鈷、鎳等磁性物質(zhì)。 鐵磁性物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與其他物質(zhì)有所不同，物質(zhì)是由原子構(gòu)成的，原子是由原子核和電子構(gòu)成。電子繞核旋轉(zhuǎn)，這就相當(dāng)于一個(gè)小磁體，稱之為磁疇。磁化前，各個(gè)磁疇的磁化方向不同，雜亂無(wú)章地混在一起，各個(gè)磁疇的作用在宏觀上互相抵消，物體對(duì)外不顯磁性。磁化過(guò)程中，由于外磁場(chǎng)的影響，磁疇的磁化方向有規(guī)律地排列起來(lái)，使得磁場(chǎng)大大加強(qiáng)。 有的鐵磁性材料，外磁場(chǎng)撤去以后，磁疇的磁化的方向又變得雜亂，物體沒(méi)有明顯的剩磁，這樣的材料叫做軟磁性材料。永磁體要有很強(qiáng)的剩磁，所以要用硬磁性材料制造．電磁鐵要在通電時(shí)有磁性，斷電時(shí)失去磁性，所以要用軟磁性材料制造。 【問(wèn)題2】曲別針不受磁鐵的吸引，細(xì)線回到豎直方向。 曲別針溫度升高磁疇被破壞，因此，不受磁鐵的吸引。 【問(wèn)題3】 ① 錄音時(shí)，是把與聲音變化相對(duì)應(yīng)的電流，經(jīng)過(guò)放大后，送到錄音磁頭的線圈內(nèi)，使磁頭鐵芯的縫隙中產(chǎn)生集中的磁場(chǎng)。隨著線圈電流的變化，磁場(chǎng)的方向和強(qiáng)度也作相應(yīng)的變化。當(dāng)磁帶勻速地通過(guò)磁頭縫隙時(shí)，磁場(chǎng)就穿過(guò)磁帶并使它磁化。由于磁帶離開(kāi)磁頭后留有相應(yīng)的剩磁，其極性和強(qiáng)度與原來(lái)的聲音相對(duì)應(yīng)。磁帶不斷移動(dòng)，聲音也就不斷地被記錄在磁帶上。 ②放音時(shí)，將已錄音的磁帶以錄音時(shí)同樣的速度緊貼著放音磁頭縫隙進(jìn)行。磁帶上所錄的音頻剩磁通，容易通過(guò)磁頭鐵芯而形成回路。磁帶上的剩磁通在放音磁頭線圈中產(chǎn)生電流，再經(jīng)過(guò)放音放大器放大后，送去推動(dòng)揚(yáng)聲器，磁帶上所錄下的音頻信號(hào)便還原成原來(lái)的聲音。 錄音的效果取決于靈敏度和信噪比。 ③剛才錄制的聲音沒(méi)有了。磁帶被重新被磁化。 【問(wèn)題4】①軟磁性材料②硬磁性材料③硬磁性材料④軟磁性材料 【問(wèn)題5】在我們的日常生活中，磁性材料無(wú)處不在，發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)、電報(bào)、電話、儀表制造…。電動(dòng)機(jī)，需要大量的永磁材料作為定子，軟磁材料作為轉(zhuǎn)子；幾乎所有的家用電器都要使用變壓器，變壓器就是一個(gè)軟磁材料做的鐵芯上套著兩組銅線圈；錄音機(jī)和錄像機(jī)的磁頭和磁帶、電話磁卡和信用卡，計(jì)算機(jī)硬盤(pán)和軟盤(pán)等――磁記錄材料存儲(chǔ)信息；電冰箱門(mén)的四周，有一種帶磁性的塑料，可以將電冰箱和金屬門(mén)框吸在一起，有利于密封和保溫。 走進(jìn)現(xiàn)代化的超級(jí)市場(chǎng)和書(shū)店時(shí)，在出入口經(jīng)常看到奇形怪狀的＂門(mén)＂，這實(shí)際上是商品防盜系統(tǒng)的檢測(cè)器。原來(lái)，這些商場(chǎng)的商品內(nèi)部或包裝上貼有一種含特殊磁性材料的標(biāo)簽，顧客購(gòu)買商品之后，售貨員要對(duì)商品中隱藏的磁性材料進(jìn)行消磁處理，如果攜帶未進(jìn)行消磁處理的商品經(jīng)過(guò)出口時(shí)，檢測(cè)器周圍的電磁場(chǎng)就會(huì)因這種磁性材料而發(fā)生異常，從而發(fā)出報(bào)警。 N S N S 圖2.5-3 磁性材料對(duì)我們的健康也有不小的幫助，可以幫助診斷和治療疾病。對(duì)人體某一部位施加特殊的磁場(chǎng)，然后探測(cè)某種原子在磁場(chǎng)中的狀態(tài)變化，輔以計(jì)算機(jī)圖像分析技術(shù)，便可以獲得人體組織的信息，幫助確定病變部位，這就是核磁共振成像技術(shù)。此外，人們熟知的磁療就是利用恒定磁場(chǎng)或者脈沖磁場(chǎng)作用于病處或穴位，用于某些疾病的輔助治療。 課堂檢測(cè) 1．磁化、相同；2．如圖2.5-3；3．B；4．D；5．C； 6．一只信鴿，即使你把它帶到千里之外的陌生的地方，它也能把信帶回家。在鴿子頭頂和脖子上繞幾匝線圈，以小電池供電，鴿子頭部就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)均勻的附加磁場(chǎng)。當(dāng)電流順時(shí)針?lè)较蛄鲃?dòng)時(shí)，在陰天放飛的鴿就會(huì)向四面八方亂飛。這表明：鴿子是靠地磁導(dǎo)航的。 那么鴿子又是如何靠地磁導(dǎo)航呢？ 有人把鴿子看作是電阻1000歐的半導(dǎo)體，它在地球磁場(chǎng)中振翅飛行時(shí)，翅膀切割磁力線，因而在兩翅之間產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì)（即感應(yīng)電壓）。鴿子按不同方向飛行，因?yàn)榍懈畲帕€方向不同，所以產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的大小就可以辨別方向。但是試驗(yàn)表明晴天放飛時(shí)，附加磁場(chǎng)并不影響它的飛行，這說(shuō)明地磁并不是它的唯一的羅盤(pán)。原來(lái)，鴿子能檢測(cè)偏振光，在晴天它能根據(jù)太陽(yáng)的位置選擇飛行方向，并由體內(nèi)生物鐘對(duì)太陽(yáng)的移動(dòng)進(jìn)行相應(yīng)的校正。必須說(shuō)明一點(diǎn)的是，當(dāng)電流逆時(shí)針流動(dòng)時(shí)，不管是晴天還是陰天，它都能飛回家。