摘要
用磁鐵朝同一個方向摩擦事先準備好的金屬段後，再用鐵粉檢查金屬段是否會形成磁化現象？檢查金屬段是否能明顯的指向南北方？將磁力強弱不同的磁針進行強磁的干擾和強摔震動的干擾，尋找會影響上自然課時指北針箭頭不能指向北方的原因，來進行預防的工作；再找出搶救指北針箭頭能恢復指向北方的方法？
壹、研究動機
三年級的自然課使用到指北針，發現老師發給同學的指北針中，有一些竟然無法正確的指出方向，而被丟棄在紙盒中無法使用，所以就想研究看看怎樣製作出指北針，並且找出讓指北針無法正確指出方向的原因。
貳、研究目的
一、了解簡易的指北針是怎樣製作。
二、磁鐵摩擦迴紋針段的次數不同的比較。
三、用強磁鐵摩擦來干擾不同的磁針的比較。
四、用力摔來干擾不同磁針的比較。
五、找出指北針箭頭能恢復指向北方的方法？
參、研究設備與器材
一、研究設備
磁鐵、鐵釘、細鐵絲段、漆包線段、迴紋針段、細銅線段、鉛筆芯、
二、數位設備
電腦、數位相機各一台。
肆、研究過程、方法與研究結果
一、自製簡易的指北針
a.用磁鐵的南極(S)摩擦
(一)、研究過程、方法
1、在鐵釘、細鐵絲段、漆包線段、迴紋針段、細銅線段、鉛筆芯的一端用立可白做記號。
2、拿立可白做記號的鐵釘、細鐵絲段、漆包線段、迴紋針段、細銅線段、鉛筆芯各準備一段，用磁鐵的南極(S)沿記號向沒有記號的方向摩擦20下。
3、每個利用鐵粉來檢查，是否能吸起鐵粉(如下圖1) 。
4、每個放在紙片上，再平放於盆中靜止的水面上(如下圖2)。
5、觀察並紀錄。
(二)、研究結果
鐵釘
|
細鐵絲段
|
漆包線段
|
迴紋針段
|
細銅線段
|
鉛筆芯
|
|
能吸起鐵粉
|
V
|
V
|
X
|
V
|
X
|
X
|
能指向南北方
|
V
|
V
|
X
|
V
|
X
|
X
|
立可白記號是南極
|
V
|
V
|
X
|
V
|
X
|
X
|
立可白記號是北極
|
X
|
X
|
X
|
X
|
X
|
X
|
b.用磁鐵的北極(N)摩擦
(一) 研究過程、方法
1、在鐵釘、細鐵絲段、漆包線段、迴紋針段、細銅線段、鉛筆芯的一端用立可白做記號。
2、拿立可白做記號的鐵釘、細鐵絲段、漆包線段、迴紋針段、細銅線段、鉛筆芯各準備一段，用磁鐵的北極(N)沿記號向沒有記號的方向摩擦20下。
3、每個利用鐵粉來檢查，是否能吸起鐵粉。
4、每個放在薄紙片上，再平放於盆中靜止的水面上。
5、觀察並紀錄。
(二)、研究結果
鐵釘
|
細鐵絲段
|
漆包線段
|
迴紋針段
|
細銅線段
|
鉛筆芯
|
|
能吸起鐵粉
|
V
|
V
|
X
|
V
|
X
|
X
|
能指向南北方
|
V
|
V
|
X
|
V
|
X
|
X
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立可白記號是南極
|
X
|
X
|
X
|
X
|
X
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X
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立可白記號是北極
|
V
|
V
|
X
|
V
|
X
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X
|
圖4做立可白記號一端是指向北極
(三)、討論
1、查詢網路資料：鐵金屬中，含有很多微小的磁鐵﹝小磁石﹞，他們各朝著不同方向。但當磁鐵靠近這些小磁鐵時，或用磁鐵朝同一方向摩擦他們時，因為磁化作用，小磁鐵會重新排列，並在金屬的兩端形成磁極，這現象稱為磁化作用。被磁化的金屬會變成永久性的磁鐵(縫衣針)或暫時性的磁鐵(鐵釘)，則隨他們的性質而定。
2、我們選擇的材料中漆包線段、細銅線段、鉛筆芯不是鐵做的，所以沒辦法吸起鐵粉，也不能指向南北方。
3、用南極(S)磁鐵摩擦鐵釘、細鐵絲段、迴紋針段等鐵的物品，發現能吸起鐵粉，能成功的指向南北方，做立可白記號一端是指向南方(如圖3)。
4、用北極(N)磁鐵摩擦鐵釘、細鐵絲段、迴紋針段等鐵的物品，發現能吸起鐵粉，能成功的指向南北方，做立可白記號一端是指向北方(如圖4)。
5、鐵的物品可以被磁化，可以用來製作簡易的指北針。
二、磁鐵分別摩擦不同的迴紋針段每段各摩擦1次、2次、3次、4次、5次、10次、15次、20次等次數不同的比較
a.
(一)、研究過程、方法
1、準備8支迴紋針段在一端用立可白做記號。
2、拿做記號的迴紋針段，用磁鐵的南極(S)沿立可白記號向沒有記號的方向各摩擦1次、2次、3次、4次、5次、10次、15次、20次。
3、磁鐵摩擦過的迴紋針段用鐵粉來檢查，是否能吸起鐵粉。
4、各放在薄紙片上，再平放於盆中靜止的水面上。
5、觀察並紀錄。
(二)、研究結果
磁鐵摩擦迴紋針段次數
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
10
|
15
|
20
|
能吸起鐵粉
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V
|
V
|
V
|
V
|
V
|
V
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V
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V
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能指向南北方
|
V
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V
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V
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V
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V
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V
|
V
|
V
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立可白記號是南極
|
V
|
V
|
V
|
V
|
V
|
V
|
V
|
V
|
立可白記號是北極
|
X
|
X
|
X
|
X
|
X
|
X
|
X
|
X
|
b.
(三)、討論
1、在實驗中我發現如果用磁鐵摩擦越多下迴紋針，它在水面上靜止
的速度越快。
2、在用鐵粉檢查時，如果摩擦越多下，吸起來的鐵粉會比較多。
3、從磁鐵摩擦迴紋針段的次數不同，發現摩擦1次的磁針指向南北
方的情形不明顯，磁力太弱的磁針不適合用來製作簡易指北針，磁力強的磁針才適合用來製作簡易指北針。
三、準備a、b組用南極(S)磁鐵各摩擦迴紋針段不同次數1次、2次、3次、4次、5次、10次、15次、20次等次數不同的磁針後，各組再用強磁鐵北極(N)來干擾摩擦10次和30次；另外準備c、d組用北極(N)磁鐵各摩擦迴紋針段不同次數1次、2次、3次、4次、5次、10次、15次、20次等次數不同的磁針後，各組再用強磁鐵南極(S)來干擾摩擦10次和30次，然後分別來觀察比較。
a.用北極(N)強磁鐵摩擦10次干擾
(一)、研究過程、方法
1、用北極(N)強磁鐵各摩擦10次分別干擾先前用S極磁鐵摩擦迴紋針段1次、2次、3次、4次、5次、10次、15次、20次等不同次數的磁針比較。
2、各利用鐵粉來檢查，是否能吸起鐵粉。
3、各放在薄紙片上，再平放於盆中靜止的水面上。
4、觀察並紀錄。
(二)、研究結果
用南極(S)磁鐵分別摩擦過不同次數的磁針
|
||||||||
磁鐵摩擦迴紋針段次數
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
10
|
15
|
20
|
能吸起鐵粉
|
V
|
V
|
V
|
V
|
V
|
V
|
V
|
V
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能指向南北方
|
V
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V
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V
|
V
|
V
|
V
|
V
|
V
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立可白記號是南極
|
V
|
V
|
V
|
V
|
V
|
V
|
V
|
|
立可白記號是北極
|
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用北極(N)強磁鐵摩擦10次
|
||||||||
先前S極磁鐵摩擦過的次數
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
10
|
15
|
20
|
能吸起鐵粉
|
V
|
V
|
V
|
V
|
V
|
V
|
V
|
V
|
能指向南北方
|
V
|
V
|
V
|
V
|
V
|
V
|
V
|
V
|
立可白記號是南極
|
||||||||
立可白記號是北極
|
V
|
V
|
V
|
V
|
V
|
V
|
V
|
V
|
(三)、討論
1、用北極(N)的磁極摩擦10次先前用南極(S)摩擦的迴紋針段，迴紋針段會被干擾，磁針的磁極會被改變。
2、指北針靠近磁鐵後磁極會受影響。
b.用北極(N)強磁鐵摩擦30次干擾
(一)、研究過程、方法
1、用北極(N)強磁鐵各摩擦30次分別干擾先前用南極(S)磁鐵摩擦迴紋針段1次、2次、3次、4次、5次、10次、15次、20次等不同次數的磁針比較。
2、各利用鐵粉來檢查，是否能吸起鐵粉。
3、各放在薄紙片上，再平放於盆中靜止的水面上。
4、觀察並紀錄。
(二)、研究結果
用南極(S)磁鐵分別摩擦過不同次數的磁針
|
||||||||
先前S極磁鐵摩擦過的次數
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
10
|
15
|
20
|
能吸起鐵粉
|
V
|
V
|
V
|
V
|
V
|
V
|
V
|
V
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能指向南北方
|
V
|
V
|
V
|
V
|
V
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V
|
V
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V
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立可白記號是南極
|
V
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V
|
V
|
V
|
V
|
V
|
V
|
V
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立可白記號是北極
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用北極(N)強磁鐵摩擦30次
|
||||||||
先前S極磁鐵摩擦過的次數
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
10
|
15
|
20
|
能吸起鐵粉
|
V
|
V
|
V
|
V
|
V
|
V
|
V
|
V
|
能指向南北方
|
V
|
V
|
V
|
V
|
V
|
V
|
V
|
V
|
立可白記號是南極
|
||||||||
立可白記號是北極
|
V
|
V
|
V
|
V
|
V
|
V
|
V
|
V
|
(三)、討論
1、用北極(N)的磁極摩擦30次先前用S極摩擦的迴紋針段，迴紋針
段會被干擾，磁針的磁極更明顯的被改變。
2、指北針靠近磁鐵磁極會受影響。
c.用南極(S)強磁鐵摩擦10次干擾
(一)、研究過程、方法
1、用南極(S)強磁鐵各摩擦10次分別干擾先前用S極磁鐵摩擦迴紋針段1次、2次、3次、4次、5次、10次、15次、20次等不同次數的磁針比較。
2、各利用鐵粉來檢查，是否能吸起鐵粉。
3、各放在薄紙片上，再平放於盆中靜止的水面上。
4、觀察並紀錄。
(二)、研究結果
用北極(N)磁鐵分別摩擦過不同次數的磁針
|
||||||||
磁鐵摩擦迴紋針段次數
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
10
|
15
|
20
|
能吸起鐵粉
|
V
|
V
|
V
|
V
|
V
|
V
|
V
|
V
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能指向南北方
|
V
|
V
|
V
|
V
|
V
|
V
|
V
|
V
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立可白記號是南極
|
||||||||
立可白記號是北極
|
V
|
V
|
V
|
V
|
V
|
V
|
V
|
V
|
用南極(S)強磁鐵摩擦10次
|
||||||||
先前N極磁鐵摩擦過的次數
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
10
|
15
|
20
|
能吸起鐵粉
|
V
|
V
|
V
|
V
|
V
|
V
|
V
|
V
|
能指向南北方
|
V
|
V
|
V
|
V
|
V
|
V
|
V
|
V
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立可白記號是南極
|
V
|
V
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V
|
V
|
V
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V
|
V
|
V
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立可白記號是北極
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(三)、討論
1、用南極(S)的磁極摩擦10次先前用北極(N)摩擦的迴紋針段，迴紋針段會被干擾，磁針的磁極會被改變。
2、指北針靠近磁鐵後磁極會受影響。
d. 用南極(S)強磁鐵摩擦30次干擾
(一)、研究過程、方法
1、用南極(S)強磁鐵各摩擦30次分別干擾先前用S極磁鐵摩擦迴紋針段1次、2次、3次、4次、5次、10次、15次、20次等不同次數的磁針比較。
2、各利用鐵粉來檢查，是否能吸起鐵粉。
3、各放在薄紙片上，再平放於盆中靜止的水面上。
4、觀察並紀錄。
(二)、研究結果
用北極(N)磁鐵分別摩擦過不同次數的磁針
|
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磁鐵摩擦迴紋針段次數
|
1
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2
|
3
|
4
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5
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10
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15
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20
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能吸起鐵粉
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V
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V
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V
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V
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V
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V
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V
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V
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能指向南北方
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V
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V
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V
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V
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V
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V
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V
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V
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立可白記號是南極
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立可白記號是北極
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V
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V
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V
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V
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V
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V
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V
|
V
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用南極(S)強磁鐵摩擦30次
|
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先前N極磁鐵摩擦過的次數
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1
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2
|
3
|
4
|
5
|
10
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15
|
20
|
能吸起鐵粉
|
V
|
V
|
V
|
V
|
V
|
V
|
V
|
V
|
能指向南北方
|
V
|
V
|
V
|
V
|
V
|
V
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V
|
V
|
立可白記號是南極
|
V
|
V
|
V
|
V
|
V
|
V
|
V
|
V
|
立可白記號是北極
|
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(三)、討論
1、用南極(S)的磁極摩擦30次先前用北極(N)摩擦的迴紋針段，迴紋針段會被干擾，磁針的磁極會被改變。
2、指北針靠近磁鐵後磁極會受影響。
四、準備三組用南極(S)磁鐵各摩擦迴紋針段不同次數1次、2次、3次、4次、5次、10次、15次、20次等次數不同的磁針後，各組分別用力摔5次、10次、15次等不同次數，然後分別來觀察比較。
(一)、研究過程、方法
1、用力摔5次分別干擾先前用南極(S)磁鐵摩擦迴紋針段1次、2次、
3次、4次、5次、10次、15次、20次等不同次數的磁針比較。
2、各利用鐵粉來檢查，是否能吸起鐵粉。
3、各放在薄紙上，再平放於盆中靜止的水面上。
4、觀察並紀錄。
(二)、研究結果
用南極(S)磁鐵分別摩擦過不同次數的磁針
|
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磁鐵摩擦迴紋針段次數
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
10
|
15
|
20
|
能吸起鐵粉
|
V
|
V
|
V
|
V
|
V
|
V
|
V
|
V
|
能指向南北方
|
V
|
V
|
V
|
V
|
V
|
V
|
V
|
|
立可白記號是南極
|
V
|
V
|
V
|
V
|
V
|
V
|
V
|
V
|
立可白記號是北極
|
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用力摔5次分別干擾用磁鐵摩擦過的迴紋針段
|
||||||||
先前S極磁鐵摩擦過的次數
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
10
|
15
|
20
|
能吸起鐵粉
|
||||||||
能指向南北方
|
每次都不一樣
|
每次都不一樣
|
每次都不一樣
|
每次都不一樣
|
每次都不一樣
|
每次都不一樣
|
每次都不一樣
|
每次都不一樣
|
(三)、討論
1、我發現如果把摩擦磁化的迴紋針段摔5次後，迴紋針段就會消失
磁性。
2、指北針被摔過磁極會受影響。
b.用力摔10次干擾磁針
(一)、研究過程、方法
1、用力摔10次分別干擾先前用南極(S)磁鐵摩擦迴紋針段1次、2次、
3次、4次、5次、10次、15次、20次等不同次數的磁針比較。
2、各利用鐵粉來檢查，是否能吸起鐵粉。
3、各放在薄紙片上，再平放於盆中靜止的水面上。
4、觀察並紀錄。
(二)、研究結果
用南極(S)磁鐵分別摩擦過不同次數的磁針
|
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磁鐵摩擦迴紋針段次數
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
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10
|
15
|
20
|
能吸起鐵粉
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V
|
V
|
V
|
V
|
V
|
V
|
V
|
V
|
能指向南北方
|
V
|
V
|
V
|
V
|
V
|
V
|
V
|
V
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立可白記號是南極
|
V
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V
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V
|
V
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V
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V
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V
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V
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立可白記號是北極
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用力摔10次分別干擾用磁鐵摩擦過的迴紋針段
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先前S極磁鐵摩擦過的次數
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
10
|
15
|
20
|
能吸起鐵粉
|
||||||||
能指向南北方
|
每次都不一樣
|
每次都不一樣
|
每次都不一樣
|
每次都不一樣
|
每次都不一樣
|
每次都不一樣
|
每次都不一樣
|
每次都不一樣
|
(三)、討論
1、我發現如果把摩擦磁化的迴紋針段摔10次後，迴紋針段就會消失
磁性。
2、指北針被摔過磁極會受影響。
c.用力摔15次干擾磁針
(一)、研究過程、方法
1、用力摔15次分別干擾先前用南極(S)磁鐵摩擦迴紋針段1次、2次、
3次、4次、5次、10次、15次、20次等不同次數的磁針比較。
2、各利用鐵粉來檢查，是否能吸起鐵粉。
3、各放在薄紙片上，再平放於盆中靜止的水面上。
4、觀察並紀錄。
(二)、研究結果
用南極(S)磁鐵分別摩擦過不同次數的磁針
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磁鐵摩擦迴紋針段次數
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1
|
2
|
3
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4
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5
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10
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15
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20
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能吸起鐵粉
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V
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V
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V
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V
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V
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V
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V
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V
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能指向南北方
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V
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V
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V
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V
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V
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V
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V
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V
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立可白記號是南極
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V
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V
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V
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V
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V
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V
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V
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立可白記號是北極
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用力摔15次分別干擾用磁鐵摩擦過的迴紋針段
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先前S極磁鐵摩擦過的次數
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1
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2
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3
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4
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5
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10
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15
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20
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能吸起鐵粉
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能指向南北方
|
每次都不一樣
|
每次都不一樣
|
每次都不一樣
|
每次都不一樣
|
每次都不一樣
|
每次都不一樣
|
每次都不一樣
|
每次都不一樣
|
(三)、討論
1、我發現如果把摩擦磁化的迴紋針段摔15次後，迴紋針段就會消失
磁性。
2、指北針被摔過磁極會受影響。
五、找出指北針箭頭能恢復指向北方的方法？
(一)、研究過程、方法
1、從實驗過程明白當指北針的磁針受到磁鐵和震動的干擾後，會產生
磁力減弱或磁力消失的現象，就不能正確的指向南北方。
3、利用圖3和圖4的方法，我們把不能正確指向南北方的指北針再一
次磁化作用。
4、觀察並紀錄。
(二)、研究結果
(三)、討論
1、當我們按照圖5箭頭方向移動，就能讓指針磁化變成指北針。
2、當我們按照圖6箭頭方向移動，就能讓指針磁化變成指南針。
伍、結論
從實驗中發現磁鐵摩擦越多下的迴紋針段，用鐵粉檢查時，吸起來的鐵粉會比較多，它在水面上靜止的速度也較快，說明指北針的指針磁力足夠，就能快速的指向南北方，相反的，指針的磁力不足，就不能正確的指向南北方。從強力磁鐵干擾磁針的實驗中發現，磁針的磁極會受強力磁鐵的影響，本來指向北方的指北針因強磁力的干擾而改變成指向南方的指北針。最後強力震動指針的干擾實驗中，也明顯的說明震動對於磁力的影響，從實驗結果知道指北針滾落地面造成強烈的震動，也是使得指北針的箭頭不能指向北方的主要原因。磨擦時用北極(N)來磨擦，那麼最初被磨擦的那端會先形成北極，而磨擦結束的另一端則形成南極，任務達成搶救成功。
陸、參考資料
南一自然與生活科技第二冊單元四
