關鍵概念
磁性
工具
地球兩極
來自國家科學教育標準：區分自然物體和人造物體的能力
引言
你有沒有想過指南針是如何工作的？傳統的指南針（不是智慧手機和其他裝置中的數字指南針）是利用地球自然特徵的工具：地球的磁極。使用指南針，你可以找出磁極的方向——由此，你也可以大致確定其他方向，例如南方、東方和西方在哪裡。
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指南針可能看起來很複雜，地球的磁極可能看起來非常遙遠。但是你可以在家制作一個能用的指南針！下面是一種輕鬆利用地球磁場的方法——並在此過程中幫助自己辨別方向。
背景
地球周圍有一個磁場，稱為磁層。它以位於北極和南極附近的兩個磁極為中心。數百年來，人們一直利用這種自然現象來幫助導航。只需稍微磁化一個小金屬物體，例如縫紉針，就可以使其對這種原本看不見的力量敏感。
手持電子裝置，例如智慧手機，現在通常包含 GPS（全球定位系統）以顯示數字指南針。這些裝置透過查詢您相對於假想“網格”和衛星位置的位置和方向來工作，而不是感應地球的磁場。
材料
• 塑膠碗或寬口塑膠杯
• 一張白紙
• 瓶子的圓形軟木塞
• 剪刀或鋒利的刀（用於切割軟木塞）
• 縫紉針
• 磁鐵
• 水
準備工作
• 將紙張剪成四片，並在每片上標記一個基本方向（北、南、東或西）。
• 小心地切下一塊大約半英寸厚的圓形軟木塞。
• 在碗或杯子中裝滿水，以便您可以輕鬆地接觸到水面。
步驟
• 小心地捏住縫紉針的針眼（針尖背對您），沿磁鐵的同一側以相同的方向滑動 30 到 40 次（此動作使針具有磁性）。
• 如果您想測試針的磁性，請看看它是否會吸引大頭針。如果磁化的針可以吸起大頭針，那麼它應該可以作為您的指南針針了。
• 小心地將針縱向穿過軟木塞的中間，使針與軟木塞的圓形端面平行（而不是垂直或垂直）。
• 在您完成指南針的最後一步之前，預測哪個方向是北方。您認為針尖會指向哪個方向？ 將您的“北”標籤放在碗的那一側。
• 將軟木塞放在水面上，使其中一個圓形面朝下，以便針與水面平行。
• 鬆開軟木塞。針會做什麼？針尖指向哪個方向？ 您已經找到了磁北！
• 哪個方向是南方？東方和西方呢？ 相應地放置您的標籤。
繼續閱讀以瞭解觀察結果、結果和更多資源。
觀察和結果
您能夠確定哪個方向是磁北嗎？您能找到其他基本方向嗎？
如果您沿著指南針向北走，您實際上不會到達北極，因為地球的磁極會隨著時間緩慢移動（當前的磁北位於加拿大北部偏遠的埃爾夫靈內斯島附近）。
當您沿磁鐵以相同的方向滑動針時，您正在使針本身具有磁性。許多金屬包含小的物質簇，這些物質簇就像微小的磁鐵，但通常這些簇指向不同的方向，彼此抵消。在這種情況下，金屬物體本身不具有整體磁性趨勢。但是，透過沿一個方向將針在磁鐵上滑動，您可以使針內的小簇朝向相同的方向排列。您賦予了針本身一個單一的磁方向。
為什麼磁鐵不移動以使其自身與磁場對齊？通常，重力和它們在表面上的任何摩擦力都太強。但是，指南針中的針（例如您的指南針）遇到的阻力很小，因此它可以自由地指向磁場的方向。
人類是唯一製造指南針的動物，但一些動物，例如海龜，似乎利用地球的磁場來幫助它們在長途遷徙中找到方向。科學家在一些動物的頭部發現了少量磁鐵礦（一種磁性物質），這可能有助於它們知道哪個方向是北方。但是研究人員仍在努力瞭解這種遷徙究竟是如何運作的。
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清理
小心地從軟木塞上取下針。倒掉水。
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《鴿子探測磁場》，來自華盛頓大學
《是什麼讓物體變成磁鐵？》，作者：Franklyn M. Branley，4-8歲
《Janice VanCleave 的磁鐵：讓你大開眼界的實驗，可以變成科學展覽專案》，作者：Janice VanCleave，9-12歲
接下來……
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您需要的材料
• 秒錶或帶有秒針的計時器
• 一位已經放鬆至少 15 分鐘的人
• 做開合跳的空間
• 鉛筆和紙