初中物理课题6：影响磁铁磁性强弱因素的研究.docVIP

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课题9：影响磁铁磁性强弱因素的研究

一、内容解读

“物质”主体下第二个二级主体“物质的属性”首先要求“能描述物质的一些属性。尝试将这些属性与日常生活中物质的用途联系起来。”该标准第一点要求学生描述物质的一些属性,这些属性可以是“弹性、硬度”“磁性”“导电性”等,当然也可以涉及物质的其它属性。该标准属于了解水平。本课题主要研究物质的“磁性”这一属性。

1．课题目标

（1）使学生了解物质产生磁性的原因,并能够通过操作使物体产生磁性。

（2）经历改变磁铁磁性的实验操作,体会到如何去改变磁性物质的磁性。

（3）引起对大自然中所有与磁有关的现象的关注,增加学生对自然界物理知识探索的兴趣。

2．背景描述

材料的磁性取决于这种材料的原子结构。所有的物质都是由原子构成的,原子是化学元素的最小单位。目前已发现的化学元素有100多种,它们组成了自然界中的所有物质。原子的中心是原子核,原子核中包含质子和中子,质子带一个正电荷。在原子核外的轨道上绕原子核运动的是电了,它带有一个负电荷。当电子绕原子核运动时,自身也在做自旋运动。运动的电子会产生磁场,正是原子中电子的自旋运动和轨道运动,使得每一个原子都相当于一个微小的磁体。

在绝大多数的材料中,原子磁场的指向是杂乱无章的。结果使得各个磁场几乎被完全抵消了。所以,绝大多数材料的磁性是很微弱的,通常无法检测到。而在某些材料中,各个原子的电子自旋产生的磁场彼此排列得很整齐。几十亿个原子组成一个集团,其中所有的原子产生的磁场,都排列整齐,这样的集团我们称为磁畴。磁畴作为一个整体,它的作用就像一块很小的条形磁体。在材料未被磁化时,磁畴的指向是杂乱无章的。一些磁畴产生的磁场和其他一些磁畴产生的磁场彼此抵消,这时材料不显磁性。材料被磁化后,其中所有的磁畴（或绝大部分磁畴）都沿相同的方向排列。或者说,磁畴排列整齐了。

二、材料器具

1．回形针、火柴、铁钉、小铁珠、细线

2．永久性磁铁（四个）、酒精灯、铁架台

三、教学建议

在进行本课题的研究之前,教师必须让学生知道物质显磁性的主要因原是运动的电子会产生磁场,正是原子中电子的自旋运动和轨道运动,使得每一个原子都相当于一个微小的磁体,当每个原子的磁场方向趋向一致时,物质就显出磁性。

物理实验中研究某一个因素对物质特性的影响时,总是要控制其它因素不,使实验不受其它因素的干扰。这种方法我称之为控制变量法。在实验的过程中教师要提醒学生控制变量,教学生如何控制变量。本课题中,研究磁铁的大小对磁性强弱的影响时,一个磁铁吸铁珠与两个磁铁并在一起吸我珠时,要控制磁铁接触铁珠的面积一样大。

本课题中学生讨论如何研究加热磁铁性的影响时,对于“用线悬起一个回形针,回形针在磁力的作用下偏离竖直方向。用酒精灯的火焰去烧回形针,过一段时间后,回形针又回到竖直方向。”这种方法来说,学生想到的可能性是比较小的,所以学生提出直接对铁加热时,要建议用磁化的铁棒去代替磁铁,一是可以避免对磁铁的损坏；二是可以使影响效果明显一些。

本课题研究四个内容：

（1）磁性强弱与磁铁大小的关系

（2）温度对磁铁磁性的影响

（3）震动对磁铁磁性的影响

（4）不同磁极的合并对磁性强弱的影响

四、活动展开

1．观察现象、提出问题

课堂上教师展示磁铁吸回形针,一样的条形磁铁能吸起的回形针的数却不一样。教师提出问题：永久性磁铁的磁性强弱是否发生变化？那一些因素会引起磁铁磁性强弱的变化？

2．讨论分析、大胆猜想

学生相互讨论：磁性材料中各个原子的电子自旋产生的磁场彼此排列得很整齐,而且朝同一个方向,所以材料整体才能显磁性。如果受一些因素的影响,其中某些原子产生的磁场的方向可能发生变化,与部分原子产生的磁场相互抵消,从而使磁性减弱。

磁铁磁性减弱的主要原因是部分原子产生的磁场发生变化,引起原子产生的磁场方向变化的原因可能有以下几个：加热、碰撞、通电、受到其它强磁场的影响。对以上四个因素的猜测可做以下分析：

当对磁铁加热时,磁铁内部原了的无规则运动加剧,致使原子产生的磁场方向变得杂乱无章,许多原子的磁场相互抵消,从而使磁性减弱。

当磁铁受到冲撞时,内部原子发生剧烈震动,同样可使原子产生的磁场方向发生变化。

磁铁受到其它强磁场的影响时,在强磁场磁力的作用下会使原子方向发生变化,有两种情况：一种是让磁铁磁性减弱；另一种是让磁铁的磁性更强。

将两个同名磁极并在一起磁性会加强,将两个异名磁极并在一起磁性会减弱。

磁铁的磁性强弱和它的大小也有关系,大的磁铁中含有的原子多,产生的原子磁场多。

3．启示思路,破释猜想

通过怎样的实验来检验以上猜想呢？这个实验需要解决四个问题。同学们讨论了解决这四个问题的各种可能方法：

（1）怎样测量磁铁磁性的强弱？

学生A：看它能吸起多少根大头针或小铁珠。

学生