高二物理教案第二章.doc

高二物理教案第二章 (3000字) 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