知识背景
战国时期的《韩非子》里提到过一种叫司南的东西：把天然磁石打磨成勺子形状，放在光滑的铜盘上，勺柄总是指向南方。这是人类最早利用磁性辨方向的记录。
到了北宋，沈括在《梦溪笔谈》中做了更精细的观察。他试了四种安放磁针的方法——水浮、指甲旋定、碗唇旋定、丝线悬挂，最后认为悬丝法最灵敏。更了不起的是他记下了一句话：磁针所指「常微偏东，不全南也」。也就是说，磁针指的南北和真正的地理南北之间有一个小角度。这个角度今天叫磁偏角，沈括是世界上第一个明确记载它的人，比欧洲人早了四百多年。
指南针后来经阿拉伯人传入欧洲，成了大航海时代的必备工具。一根小小的钢针能指方向，说明它周围的空间里有某种看不见的东西在起作用。而这个「看不见的东西」的源头，是我们脚下的整个地球。
知识讲解
磁性、磁体与磁极
物体能够吸引铁、钴、镍等物质的性质叫做磁性；具有磁性的物体叫做磁体。磁体上磁性最强的部位叫做磁极，每个磁体都有两个磁极。
能自由转动的磁体静止时，指南的那一极叫南极（S 极），指北的那一极叫北极（N 极）。磁极间的相互作用规律是：同名磁极互相排斥，异名磁极互相吸引；排斥和吸引都不需要接触，是通过磁场发生的。
磁化
原来没有磁性的钢针、铁钉，被磁体吸引或摩擦后获得磁性，这个过程叫磁化。加热、敲打会使磁体失去磁性（消磁）。
- 软铁：容易被磁化，也容易失去磁性 → 适合做电磁铁的铁芯（要求断电就没磁性），属软磁性材料。
- 钢：磁化后磁性保持得久 → 适合做永磁体，如磁针、冰箱贴、扬声器磁块，属硬磁性材料。
磁场与磁感线
磁体周围存在一种能对放入其中的磁体产生磁力作用的物质，叫做磁场。磁场是真实存在的，虽然看不见摸不着。
规定：磁场中某点小磁针静止时北极所指的方向，就是该点的磁场方向。
为了直观描述磁场，人们画出一些带箭头的曲线，使曲线上每一点的切线方向与该点磁场方向一致，这些曲线叫磁感线。
磁感线有四个要点：①并不真实存在，是人为画出的模型；②在磁体外部由 N 极出发、回到 S 极，内部由 S 极到 N 极，首尾相接不中断；③永不相交（否则一点会有两个磁场方向）；④越密的地方磁场越强，所以磁极附近最密。
用铁屑撒在条形磁体周围的玻璃板上，轻敲玻璃板，铁屑会排成一条条曲线——这不是磁感线本身，而是小铁屑被磁化后沿磁场方向排列的结果，它帮我们「看见」了磁场的分布。
地磁场
地球本身是一个巨大的磁体，它周围的磁场叫地磁场。由于小磁针的北极指向地理北方，而异名磁极才相吸，所以地磁的南极（S 极）在地理北极附近，地磁的北极（N 极）在地理南极附近。
地磁的两极和地理的两极并不重合，二者之间有一个夹角，磁针指向与地理南北方向的偏角就是磁偏角。这正是沈括记载的「常微偏东」——在他所处的年代和地点，磁针北极略偏东。因此远洋航行和地质测量时，必须对罗盘读数作磁偏角校正。
| 名称 | 位置 | 说明 |
|---|---|---|
| 地理北极 | 地球自转轴北端 | 真正的正北 |
| 地磁南极（S） | 地理北极附近 | 吸引小磁针的 N 极 |
| 地理南极 | 地球自转轴南端 | 真正的正南 |
| 地磁北极（N） | 地理南极附近 | 吸引小磁针的 S 极 |
实验与探究
目的：观察磁体周围磁场的分布特点。
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步骤：①把条形磁体平放在桌面上，上面盖一块透明玻璃板；②在玻璃板上均匀薄薄地撒一层细铁屑；③轻轻敲击玻璃板边缘，观察铁屑排列；④在若干位置放上小磁针，记下它北极所指的方向。
现象：铁屑排成一条条从一个磁极出发、绕到另一个磁极的曲线；两磁极附近铁屑最密，中间部位最疏。小磁针北极所指方向与该处曲线走向一致。
结论：磁体周围存在磁场；磁场的强弱分布可以用磁感线的疏密表示，磁极附近磁场最强。
注意：铁屑要撒得薄而匀，敲击要轻——堆积或用力过猛都会破坏图样；铁屑本身不是磁感线，只是被磁化后沿磁场排列的小磁针。
给你一根外形完全相同的钢棒 A 和一根已知的条形磁体 B（磁极已标出），只用它们两根，如何判断 A 有没有磁性？
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方法：拿 B 的一个磁极分别去靠近 A 的两端。
依据与分析：若 A 是磁体，它的一端与 B 这个磁极异名而被吸引，另一端同名而被排斥；若 A 无磁性，则它的两端都只会被 B 吸引，绝不会被排斥。
结论：出现排斥是判断有磁性的唯一可靠依据。吸引不能说明对方是磁体——铁块、铁钉都会被吸引却没有磁性。若改用 A 的一端去靠近 B 的中部（磁体中部磁性最弱），两种情况下吸引都很弱，反而难以区分。
经典例题
某磁体外部有一条磁感线，箭头方向由 P 点指向 Q 点，P 靠近磁体的甲端，Q 靠近乙端。请判断甲、乙两端各是什么磁极；若在 P 点放一小磁针，它的北极指向哪个方向？
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第一步：回忆磁感线方向的规定，依据是磁体外部磁感线从 N 极出发、回到 S 极。第二步：题中箭头由甲端附近的 P 指向乙端附近的 Q，说明磁感线是从甲端出发的，所以甲端是 N 极，乙端是 S 极。第三步：回忆磁场方向的定义，依据是小磁针静止时北极所指方向即该点磁场方向，而磁场方向就是该点磁感线的切线方向且与箭头同向。第四步：所以 P 点小磁针的北极沿磁感线箭头方向，即由 P 指向 Q 的一侧。答：甲端为 N 极，乙端为 S 极；P 点小磁针北极指向 Q 一侧。
难点与易错点
- 把磁感线当成真实存在的线：它是为了描述磁场而画的模型，磁场才是真实存在的物质。
- 搞错地磁两极：地理北极附近是地磁南极。记忆抓手是「异名相吸」——小磁针 N 极指北，说明北边是 S 极。
- 认为吸引就能证明是磁体：铁块被磁体吸引，但铁块不是磁体。只有出现排斥才能断定两者都是磁体。
- 认为磁体只有一个磁极：任何磁体都有 N、S 两极，把条形磁体折成两段，每段仍是两极齐全的完整磁体。
- 认为磁体中部也磁性很强：条形磁体中部磁性最弱，铁屑几乎不聚集。
- 忘记磁体会消磁：高温加热、剧烈敲打都会使磁体失去磁性，所以磁针不能随手乱摔。
生活中的应用
- 手机里的电子罗盘：用磁传感器感知地磁场方向，配合地图指示朝向；靠近强磁的手机支架时读数会乱，需要摇晃手机重新校准。
- 西湖游船与钱塘江船只的罗盘：航行用罗盘必须按当地磁偏角校正，否则长距离航行会明显偏航。
- 磁性门吸与冰箱门密封条：靠永磁体的吸引把门贴牢，门封条里嵌的就是长条形磁体。
- 地质勘探找铁矿：铁矿区地磁场会出现异常，用磁力仪扫一遍就能圈出可疑区域。
生活应用题 1 · 亚运场馆门禁的磁性感应
某亚运场馆的检票闸门上装有磁感应开关：门关闭时，门框上的传感器与门扇上的小磁体正对，传感器感受到较强磁场；门被推开时磁场明显减弱，系统报警。请用本节知识解释：为什么小磁体离开一点距离，传感器就「感觉不到」了？
分步解：
- 确定研究对象与依据：小磁体周围存在磁场，磁场的强弱可用磁感线的疏密描述。
- 分析空间分布：磁感线在磁极附近最密，离磁体越远越稀疏，说明磁场随距离迅速减弱；传感器只有在磁场达到一定强度时才输出「关闭」信号。
- 答：门扇移开后，传感器所处位置的磁感线变得很稀疏，磁场强度低于这个标准，于是系统判定门已打开并报警。这说明磁场虽充满磁体周围空间，但强度随距离显著下降。
生活应用题 2 · 用磁铁给螺丝刀「加装备」
家里换灯时螺丝总掉进缝里。小杭把螺丝刀的金属杆沿同一方向在强磁铁上摩擦了十几次，之后螺丝刀就能吸住螺丝了。过了半年，吸力还在。若换成一根软铁棒做同样的处理，效果会怎样？
分步解：
- 命名现象：摩擦使原本无磁性的螺丝刀获得了磁性，这个过程叫磁化。
- 说明为什么能持久：螺丝刀杆是钢制的，属于硬磁性材料，磁化后磁性能长期保留。
- 对比软铁：软铁属于软磁性材料，容易被磁化，但离开磁体后磁性很快消失，所以吸不住螺丝多久。
- 答：钢质螺丝刀磁化后磁性持久可用，软铁棒则几乎留不住磁性。补充提醒：把螺丝刀反复摔在地上或用火烤，会消磁，吸力随之消失。
考点
- 选择题·高频：磁极间相互作用规律，判断两物体是否都是磁体（排斥法）
- 作图题·高频：画条形磁体、蹄形磁体外部的磁感线，标出方向箭头
- 选择题·高频：由磁感线方向判断磁极，或由磁极判断小磁针的指向
- 概念题：磁感线是模型而非实物；磁场是真实存在的物质
- 实验题：铁屑显示磁场分布的操作要点与误差
- 科学史与应用：地磁南北极与地理南北极的关系、沈括对磁偏角的记载；软硬磁性材料的选用
中考真题
关于磁场和磁感线，下列说法正确的是（ ）A. 磁感线是磁体周围真实存在的曲线 B. 磁体外部的磁感线由 S 极指向 N 极 C. 磁感线越密的地方磁场越强 D. 地理北极附近是地磁北极
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逐项分析：
- A 错：磁感线是为了描述磁场而人为画出的模型，真实存在的是磁场。
- B 错：磁体外部磁感线由 N 极出发回到 S 极，内部才是由 S 到 N。
- C 对：磁感线的疏密表示磁场的强弱，越密处磁场越强，故磁极附近最强。
- D 错：小磁针 N 极指北，由异名相吸可知地理北极附近是地磁南极。
答案：C。
小杭有两根外形相同的铁棒，其中一根已被磁化成磁体。他做了两次实验：①把甲的一端靠近乙的中部，吸引很明显；②把乙的一端靠近甲的中部，吸引很微弱。请判断哪一根是磁体，并说明依据。
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第一步：明确判断标准，依据是磁体的两端磁性最强、中部磁性最弱，而普通铁棒各处都没有磁性但都能被磁体吸引。第二步：分析实验①。甲的一端（若甲是磁体，这里就是磁极，磁性最强）靠近乙的中部，出现明显吸引，说明甲的这一端磁性很强。第三步：分析实验②。乙的一端靠近甲的中部，吸引很微弱，说明甲的中部磁性弱——这正符合磁体「两端强中部弱」的特征。第四步：综合两次结果，甲是磁体，乙是未被磁化的铁棒。补充：更直接的判据是排斥——若把乙的一端分别靠近甲的两端，出现排斥就证明乙也有磁性；若始终只有吸引，则乙无磁性。