課堂之外 從“指南車”到“指南針”

星期天，大虎和小陽約好了去爬山，媽媽給小陽準備了礦泉水和面包，爸爸給小陽準備了一根登山杖和一個指南針。小陽第一次使用指南針，又興奮又好奇，不停地問爸爸：“指南針是中國的四大發明之一，它到底是什么時候發明出來的呢？為什么要發明指南針呢？”

指南車

相傳在4000多年前，黃帝與蚩尤大戰于涿鹿之野，雙方交戰半年都沒分出勝負，后來，黃帝讓能工巧匠發明了“指南車”，可以用來在大霧彌漫的天氣下準確辨別方向。黃帝部落在指南車的指引下，在迷霧中大敗蚩尤。這可能是“指南針”最早的模型了。但是，后人根據古書的記載，多次想重新制作“指南車”，卻一直沒有成功，所以也有人懷疑“指南車”可能只是個傳說。

司南

戰國時期，我們的祖先就已經發現了磁石的指極性，并利用磁石能指示南北的性能，制作了指南工具——司南。《韓非子·有度篇》里記載有“先王立司南以端朝夕”，這里的“先王”是周王，“司南”就是指南工具，“端朝夕”是正四方的意思，可見周王已經了解了司南的用途。在古代文獻里，記載有鄭人到遠處采玉要帶上司南，以免迷失方向。

指南魚

我們的祖先用磁石制造了司南，但磁石上的磁極不容易找準，而且在琢制勺的過程中，磁石受到震動，會失去一部分磁性，另外司南的體積比較大，使用時底盤必須放平，因此，我們的祖先在發明了司南之后，又不斷改進指南工具。后來我們聰明的祖先又設計出了一種新的指南工具——指南魚。指南魚可不是真的魚，它是一條鋼片魚，古人把燒紅的鋼片沿著地球磁場的方向冷卻，這條魚就有了極性，成了一條指南魚。

指南針

由于指南魚的磁性很弱，古人漸漸覺得指南魚的指南效果仍然不理想。能不能有一種更理想的指南工具來代替指南魚呢？古人繼續不斷地摸索。后來，又有人發明了用鋼針來指南，這種磁化的小鋼針可算是世界上最早制成的指南“針”了。

北宋時期，中國許多重大的科學發明，比如，活字印刷、指南針等都是借助于沈括的記載而得以流傳的。指南針能指南，但必須為它創造一個可以自由轉動的條件。沈括在《夢溪筆談》一書中，提到了指南針的幾種用法。

水浮法：把磁針放在有水的碗里，讓它浮在水面上，指示南北方向。

指甲旋定法：把磁針放在手指甲上讓它輕輕轉動后來定向。

碗唇旋定法：把磁針放在光滑的碗邊通過旋轉磁針來定向。

縷懸法：在磁針的中部涂一點點蠟，用一根細絲線沾上蠟后，懸掛于空中指南。這種懸掛式指南針，必須在無風處使用，但使用起來比較方便。

沈括在九百多年前提出的這四種方法，至今仍然有實用價值，如現代的磁變儀、磁力儀的設計便是采用了縷懸法原理；航海中使用的重要儀表羅盤，是根據水浮法這一原理設計而成的。

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