1、指南针与远洋航海学案设计一、学时1课时二、学习目标1通过阅读了解指南针在远洋航海中的作用，领会科学技术在社会发展中的作用；2学习磁感线，知道磁感线上任一点的切线方向就是该点的磁场方向；3会用磁感线描述条形磁铁、蹄形磁铁的磁场分布情况；4了解地理南北极与地磁南北极反向并且不重合，知道磁偏角。三、学习重点磁感线和磁场方向四、学习难点磁感线描述条形磁铁、蹄形磁铁的磁场分布情况。五、学习内容导航六、自主学习过程任务一：阅读材料一：司南和指南针的发展史指南针也叫罗盘针，是我国古代发明的利用磁石指极性制成的指南仪器。因此，介绍司南必须从磁石说起。磁石通常称为“吸铁石” ，它把许多铁屑紧紧吸在一起，就象一个
2、慈祥的母亲吸引自己的孩子，所以人们称它为“慈石” 。磁石吸铁是因为每块磁石两头都有不同的磁极，一头叫正极，另一头叫负极。人类居住的地球也是一块天然大磁铁，地球的南北两头也有不同的磁极，地球的北极是负磁极，地球南极为正磁极。根据同性磁极相排斥，异性磁极相吸引的原理，拿一根可以自由转动的磁针，无论站在地球的什么地方，它的正极总是指北，负极总是指南。战国时期，人们利用磁石指示南北的特性制成了指南工具司南。但是，战国时期的司南是什么样子无法考证。 中国历史课本插图“司南” ，是根据中国历史博物馆展品“汉代司南模型”绘制的。这个模型是后人根据史书记载以及地下出土的汉代地盘实物制成的。地盘是青铜做成的，内
3、圆外方，中心圆面磨得非常光滑，以保证勺体指示方向的准确性。中心圆外围依次布列八卦、天干、地支和二十八宿，共计二十四个方位。地盘中心的小勺是用整块的天然磁铁磨成的，磁铁的正极磨成司南的长柄，勺头底部是半球面，非常光滑。使用时先把地盘放平，再把司南放在地盘中间，用手拨动勺柄，使它转动，等到司南停下来，勺柄所指方向就是南方。这种勺形司南直到八世纪时仍在应用。到了宋代，劳动人民掌握了制造人工磁体的技术，又制造了指南鱼。指南鱼是把薄钢片剪成鱼形，长二寸，宽五分，鱼的肚皮部分凹下去，使鱼象船一样能浮在水面上。然后把鱼和天然磁铁放在一起，由于磁体的吸力，钢片受磁感应也具有磁性。这种人工传磁方法制成的指南鱼比
4、使用司南方便多了，只要有一碗水，把指南鱼放在水面上就能辨别方向了。经过长期的改进，人们又把钢针在天然磁体上磨擦，钢针也有了磁性。这种经过人工传磁的钢针可以说是正式的指南针了。沈括在他的梦溪笔谈中提到他对指南针的用法做过四种试验，即水浮法、缕悬法、指甲法和碗唇法。 “水浮法”是把指南针放在有水的碗里，使它浮在水面上，指示方向。“缕悬法”就是在磁针中部涂上一些蜡，上面粘一根丝线，把丝线悬在木架上，针下安放一个标有方位的圆盘，静止时钢针就指示南北。 “指甲法”就是把钢针放在手指甲面上，轻轻转动，由于手指甲的光滑，磁针就和司南一样也能发生指南作用。 “碗唇法”是把磁针放在光滑的碗边上，转动磁什，便和指
5、甲法一样发生指南作用。沈括经过精密的观察实验，还发现磁针指示的方向并不是正南正北，而是微偏西北和东南，这种发现在科学上叫磁偏角。我国不但是世界上最早发明指南针的国家，而且也是最早把指南针用于航海的国家。十一世纪末，指南针开始用于航海，北宋时候的朱彧在萍洲可谈里讲到当时海船上的人辨认地理方向，晚上看星辰，白天看太阳，阴天落雨就看指南针。北宋时期出使朝鲜的徐竞在宣和奉使高丽图经中也说：船队航海，夜晚“视星斗前迈，若晦冥，则用指南浮针” 。可见那时从事航海的人们已经普遍地掌握了指南科学知识。随着指南针在航海上的广泛应用，指南针本身装置也得到了改进。南宋时开始把磁针与分方位的装置组装成一个整体，这就是
6、罗盘。到了元朝，又有人造出立针式的指南龟和指南鱼。课本上的指南针插图，是现代所用指南针的示意图。指南针的发明和应用，不仅使人们克服了远航时不易辨别方向的困难，而且也推动了世界航海事业的发展和文化交流。南宋时一些阿拉伯商人和波斯商人经常搭乘我国的渔船往来贸易，他们学会了指南针的制造方法，同时又把这个方法传到了欧洲。到了十二世纪末、十三世纪初，阿拉伯和欧洲一些国家才开始用指南针来航海，比起我国已经迟了一百多年。回答问题：指南针起始于什么时期？最早的指南针叫什么？材料二：我国的远洋探险郑和下西洋阅读教材25、26页“郑和下西洋”后回答问题：1郑和下西洋的宝船上使用的掌握航向的工具是什么？2古代航海资
7、料上记载的“针路”指什么？3郑和下西洋所到达过的区域有哪些？4郑和下西洋有什么重大的意义？材料三：阅读欧洲人的远洋探险15世纪葡萄牙和西班牙的远洋探险，使当时西欧的这两个小国，一跃成为当时世界上最强大的国家之一。现在的“深空探测”就像当时的远洋探险一样充满“机会” 。探险比的是哪个国家有目标方向、强大的精神意志、爱15世纪葡萄牙和西班牙的远洋探险，使当时西欧的这两个小国，一跃成为当时世界上最强大的国家之一。现在的“深空探测”就像当时的远洋探险一样充满“机会” 。探险比的是哪个国家有目标方向、强大的精神意志、爱冒险的精神及国家对探险的金钱投入。13 14世纪葡萄牙人和西班牙人就是凭着强大的精神意
8、志，豪不畏惧的冒险精神及国家对远洋探险的巨大支持，成就了他们对地理的大发现。那时的远洋探险大发现，不仅使葡萄牙和西班牙获得了巨大的财富，还会惠及到周边的英国、法国、荷兰，进而影响、改变了全世界。15世纪葡萄牙的远洋探险，是由葡萄牙王子恩里克发起和主持的，1443年，葡萄牙的航海家穿越了西方未知世界尽头的博哈多尔角，完成了征服远洋的第一步。之后，他们再接再厉,到恩里克死后，葡萄牙的航海家已到过非洲西海岸4000多公里的地方。1487年，葡萄牙航海事业的继承者葡萄牙国王“若昂二世” ，派迪亚士率三艘帆船继续沿大西洋南下，航行半年后，船队绕过了非洲的最南端（好望角） ，发现了通往东方的海上通道。14
9、98年，达伽马奉葡萄牙国王曼努埃尔一世之命，率四艘船从里斯本出发，经过四年的航行，到达了印度的卡利卡特港，这也是七十年前郑和下西洋时展示天国国威的地方。之后葡萄牙沿着这条通往东方的海上之路，把殖民地从北非一直开拓到了我国的“澳门” ，1500年，曼努埃尔一世任命佩德罗卡布拉尔为东印度探险队指挥官。当年3月9日，他率领由13艘装备有重武器的船只组成的船队从里斯本出发，开始史诗般的探险航行。船队从佛得角群岛向西南航行，在途中遇强烈风暴而远离非洲西海岸，顺赤道洋流于4月22日漂抵巴西东海岸的帕斯夸尔山，在塞古鲁港（即今加布拉利亚湾）登陆。他在岸边竖起刻有葡萄牙王室徽章的十字架，宣布这片土地为葡王所有
10、，并派人回国报讯。然后率船队继续航行，重新横渡大西洋，绕非洲好望角，发现了马达加斯加岛。取得了大于葡萄牙本国几十倍的殖民地和财富。葡萄牙征服远洋的同时西班牙也不甘落后，1492年西班牙女王“伊莎贝尔”开始支持本国的远洋探险。1492年，哥伦布在西班牙女王的支持下，进行了第一次远洋探险，使哥伦布发现了美洲大陆，其后，美洲大陆大部分土地及财富归西班牙所有。1519年，麦哲伦带领五艘船、50名船员，进行了人类第一次环球探险，经过1080个日夜、1万7千公里的航行，终于完成了环球探险的壮举。此次环球探险不仅证明地球是圆的，而且在太平洋上还发现了很多与世隔绝的岛屿，最重要的是它证明了“西班牙有称霸海洋的
11、能力” 。葡萄牙和西班牙远洋探险获得的巨大成功，深深刺激了英、法、荷等国。它们也纷纷加入远洋探险的行列，英国女王除了支持本国的航海家进行远洋探险外（如17681771年支持詹姆斯库克远洋探险，使其发现了澳大利亚） ，还支持本国的海盗对西班牙从海外运回本国的财富船队进行抢夺。1642年，荷兰航海家阿贝尔杨松塔斯曼发现了塔斯马尼亚岛、新西兰和斐济，而荷兰人也凭借其丰富的航海经验及优良的港口，垄断了海上贸易，成为海上的“马车夫” 。从此海洋成为了最狂热、最有诱惑力的地方，控制了海洋就等于控制了全世界。冒险的精神及国家对探险的金钱投入。13 14世纪葡萄牙人和西班牙人就是凭着强大的精神意志，豪不畏惧的
12、冒险精神及国家对远洋探险的巨大支持，成就了他们对地理的大发现。那时的远洋探险大发现，不仅使葡萄牙和西班牙获得了巨大的财富，还会惠及到周边的英国、法国、荷兰，进而影响、改变了全世界。15世纪葡萄牙的远洋探险，是由葡萄牙王子恩里克发起和主持的，1443年，葡萄牙的航海家穿越了西方未知世界尽头的博哈多尔角，完成了征服远洋的第一步。之后，他们再接再厉,到恩里克死后，葡萄牙的航海家已到过非洲西海岸4000多公里的地方。1487年，葡萄牙航海事业的继承者葡萄牙国王“若昂二世” ，派迪亚士率三艘帆船继续沿大西洋南下，航行半年后，船队绕过了非洲的最南端（好望角） ，发现了通往东方的海上通道。1498年，达伽马
13、奉葡萄牙国王曼努埃尔一世之命，率四艘船从里斯本出发，经过四年的航行，到达了印度的卡利卡特港，这也是七十年前郑和下西洋时展示天国国威的地方。之后葡萄牙沿着这条通往东方的海上之路，把殖民地从北非一直开拓到了我国的“澳门” ，1500年，曼努埃尔一世任命佩德罗卡布拉尔为东印度探险队指挥官。当年3月9日，他率领由13艘装备有重武器的船只组成的船队从里斯 。1642年，荷兰航海家阿贝尔杨松塔斯曼发现了塔斯马尼亚岛、新西兰和斐济，而荷兰人也凭借其丰富的航海经验及优良的港口，垄断了海上贸易，成为海上的“马车夫” 。从此海洋成为了最狂热、最有诱惑力的地方，控制了海洋就等于控制了全世界。结合阅读教材26页后回答
14、：试问古代的航海有什么意义？任务二：回忆初中所学有关磁现象的知识（一）磁1磁性：磁铁具有 的性质，磁铁的这种性质叫做磁性。2磁体：具有 叫做磁体。3 磁极：磁体的各部分磁性强弱不同， 磁极。任何磁铁都有两个磁极，一个叫 ，一个 。磁极间的相互作用是：同名磁极_，异名磁极_。（二）磁场1磁场：磁体周围 ；2作用过程：通过 实现。磁体是通过_对铁一类物质发生作用的，磁场和电场一样，是_存在的另一种形式，是客观存在。3磁场方向的规定：在磁场中的任意一点，小磁针_方向就是那一点的磁场方向。4磁感线：是在磁场中画出一些有方向的曲线，在这些曲线上每点的切线方向，亦即该点的_方向。磁感线的_表示磁场强弱。是
15、为了形象地描述磁场而人为引入的 。5模拟磁感线：实验中常用铁屑在磁场中被磁化的性质，来模拟磁感线的形状。6在磁体外部：磁感线从 极到 极，磁体内部：磁感线从 S 极到 N 极。7磁体的磁感线特点：a磁感线某点的切线方向表示该点的 ；b磁感线的疏密可以反映 ；c 磁感线是 曲线；d任何两条磁感线都 。（三）磁性的地球1地球是个磁体，地球在周围空间会产生磁场，叫_。地磁场的分布大致上就像一个_磁体，各地磁感线近似平行地面。2地球的地理南北极与地磁场的南北极 ，地球的地理两极与地磁场的两极 ，磁针并非准确地指南或指北，有个夹角，叫 ，简称磁偏角。3地球具有磁场，宇宙中的许多_都具有磁场。月球也有_。
16、但火星不像地球那样有一个_的磁场，因此_不能在火星上工作。任务三：阅读磁现象在生活中的应用1隐形飞机在现代战争中，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。这就是大名鼎鼎的“隐形飞机” 。隐身技术是目前世界军事科研领域的一大热点。美国的 F117隐形战斗机便是一个成功运用隐身技术的例子。2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
17、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。3核磁共振成像技术在医学上，利用核磁共振可以诊断人体异常组织，判断疾病，这就是我们比较熟悉的核磁共振成像技术，其基本原理如下：原子核带有正电，并进行自旋运动。通常情况下，原子核自旋轴的排列是无规律的，但将其置于外加磁场中时，核自旋空间取向从无序向有序过渡。自旋系统的磁化矢量由零逐渐增长，当系统达到平衡时，磁化强度达到稳定值。如果此时核自旋系统受到外界作用，如一定频率的射
18、频激发原子核即可引起共振效应。在射频脉冲停止后，自旋系统已激化的原子核，不能维持这种状态，将回复到磁场中原来的排列状态，同时释放出微弱的能量，成为射电信号，把这许多信号检出，并使之时进行空间分辨，就得到运动中原子核分布图像。核磁共振的特点是流动液体不产生信号称为流动效应或流动空白效应。因此血管是灰白色管状结构，而血液为无信号的黑色。这样使血管很容易软组织分开。正常脊髓周围有脑脊液包围，脑脊液为黑色的，并有白色的硬膜为脂肪所衬托，使脊髓显示为白色的强信号结构。核磁共振已应用于全身各系统的成像诊断。效果最佳的是颅脑，及其脊髓、心脏大血管、关节骨骼、软组织及盆腔等。对心血管疾病不但可以观察各腔室、大
19、血管及瓣膜的解剖变化，而且可作心室分析，进行定性及半定量的诊断，可作多个切面图，空间分辨率高，显示心脏及病变全貌，及其与周围结构的关系，优于其他 X 线成像、二维超声、核素及 CT 检查。七、活学活用1我国是最早在航海上使用指南针的国家，导航时兼用_和_，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_的变动的关系总结出来，画出的航线在古代称为_或_。2意大利航海家哥伦布用了三年时间完成了环球航行，通过这次航行，人类更加认识到地球是_。3分别用字母在图中空白处标出磁体的南北极4关于磁感线和电场线，下列说法中正确的是（ ）A磁感线是闭合曲线，而静电场线不是闭合曲线B磁感线和
20、电场线都是一些互相平行的曲线C磁感线起始于 N 极，终止于 S 极；电场线起始于正电荷，终止于负电荷D磁感线和电场线都只能分别表示磁场和电场的方向5下列说法正确的是（ ）A磁极间的相互作用是通过磁场发生的B磁场和电场一样也是客观存在的物质C磁感线是实际存在的线，可由实验得到D磁感线类似于电场线，它总是从磁体的 N 极出发终止于 S6下列情况可以肯定钢针没有磁性的是（ ）A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，则两者相互排斥B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，则两者相互排斥C将钢针的一端接近磁体的北极，两者相互排斥，再将
21、钢针的另一端接近磁体的北极，则两者相互吸引D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 ,则两者相互吸引7磁感线与电场线的联系与区别电场线 磁感线1 电场线从_出发，终止于_。在磁体内部，磁感线是从_极指向_极，外部是从_出发从_进去。2 _电荷在电场中某点受到电场力的方向与该点的_方向一致，也与该点所在电场线的_方向一致。小磁针在磁场中静止时_极的受力方向与该点的_方向一致，也与该点所在磁感线的_方向一致。3 电场中任何两条电场线都_相交。 磁场中任何两条磁感线都_相交。 4 电场线的疏密表示电场的_。 磁场线的疏密表示磁场的_。八、你学会了哪些知识？（小结）九、课外活动1完成“问题与练习”3、4；2观看电影哥仑布传
