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指南针

故事导入​

小恩望着 “希望号” 眼眶发热。这艘船是朋友们齐心协力造的。朋友递来贝壳风铃：“挂船上，大海就不会为难你！” 小恩郑重承诺：“等我带回奇妙故事！” 夜幕降临，不安却悄悄爬上心头。小恩蹲在岸边，想起集市听闻的渔船失踪传闻，望着茫茫的大海，满心忐忑：“茫茫大海，真能找到方向吗？”小伙伴能帮助小恩在茫茫大海中寻找到方向吗？

教学准备​

名称图示
哪吒Pro海洋套件

教学目标​

1.了解指南针的发展历史。

2.探索指南针的原理 。

3.了解什么是变量，掌握变量积木块的使用。

学习探究​

1、与小伙伴讨论一下指南针的为什么始终指向一个方向。

搭建步骤​

硬件连接​

把micro:bit主板插入哪吒扩展板上。

代码编程​

进入“makecode.microbit.org”，点击新建项目。

在弹出窗口输入项目名称并点击创建。

点击代码抽屉中的扩展。

在弹出界面输入nezha pro并点击搜索图标，在显示nezha pro软件库后点击。同样的方式加载PlanetX软件库。

示例程序​

程序链接 https://makecode.microbit.org/_HWv6bLfWRWKM

你也可以通过以下网页直接下载程序。

下载程序​

使用 USB 线连接 PC 和 micro:bit V2。

连接成功后，电脑上会识别出一个名为 MICROBIT 的盘符。

点击左下角的，选择Connect Device。

点击。

点击。

在弹出窗口选择 BBC micro:bit CMSIS-DAP，然后选择连接，至此，我们的 micro:bit 就已经连接成功。

点击下载程序

案例演示​

1.陀螺仪矫正

2.是使用micro:bit指南针功能。

扩展知识​

指南针​

一、核心构造与原理​

  • 磁针特性：由铁、镍等磁性材料制成，磁化后形成 N 极（北极）和 S 极（南极）。根据 “同名磁极相斥，异名磁极相吸” 原理，磁针的 N 极会被地球磁场的 S 极（地理北极附近）吸引，S 极则被地球磁场的 N 极（地理南极附近）吸引，从而稳定指向南北方向。

  • 地球磁场：地球如同一个大磁体，磁场的 N 极在地理南极附近，S 极在地理北极附近。磁场的磁力线从地理南极出发，回到地理北极，使磁针获得定向力。

  • 自由转动设计：为减少摩擦，磁针多通过光滑轴支撑或悬浮在液体（如煤油）中，确保能在水平面上灵活转动，快速响应磁场变化。

二、关键影响因素​

  • 地磁偏角：地球磁场的南北极与地理南北极不重合，两者的夹角称为 “地磁偏角”。例如，北京地区的地磁偏角约为西偏 5°，使用时需根据当地磁偏角修正读数，才能得到准确的地理方向。

  • 外界干扰：靠近磁铁、高压线、含铁矿物等地，外界磁场会干扰磁针指向；电子设备的电磁场也可能影响指南针精度。

三、类型与发展​

类型特点应用场景
传统罗盘水浮式或旱罗盘，通过磁针漂浮或轴支撑指示方向，刻度盘标有方位（如东南西北）。古代航海、地质勘探、风水勘测等。
电子指南针利用磁传感器（如霍尔效应传感器）检测磁场，经电路处理后在屏幕显示方向，抗干扰能力强、读数精准。手机、车载导航、无人机等现代设备。
磁阻指南针基于磁阻效应（磁场变化时材料电阻改变），灵敏度高，适合精密导航。航空、航天等高端领域。

四、实际应用与意义​

  • 导航基础：在 GPS 信号弱或无电源时（如荒野徒步、海上遇险），指南针是重要的备用工具，确保方向判断。

  • 科学研究：地质学家通过岩石剩磁研究地球磁场历史；考古学家利用指南针定位古代遗迹方位。

  • 文化象征：作为中国古代四大发明之一，指南针推动了大航海时代的发展，是人类探索世界的标志性工具。