指南針的發明與改進

『壹』 指南針是如何發明的

指南針概述

指南針是用以判別方位的一種簡單儀器。指南針的前身是中國古代四大發明之一的司南。主要組成部分是一根裝在軸上可以自由轉動的磁針。磁針在地磁場作用下能保持在磁子午線的切線方向上。磁針的北極指向地理的南極，利用這一性能可以辨別方向。常用於航海、大地測量、旅行及軍事等方面。

指南針的發明是我國勞動人民，在長期的實踐中對物體磁性認識的結果。由於生產勞動，人們接觸了磁鐵礦，開始了對磁性質的了解。人們首先發現了磁石引鐵的性質。後來又發現了磁石的指向性。經過多方的實驗和研究，終於發明了極具實用價值的指南針。

指示方向原理

地球是個大磁體，其地磁南極在地理北極附近，地磁北極在地理南極附近。

指南針在地球的磁場中受磁場力的作用，所以會一端指南一端指北。

而最早解答「指南針為何能夠指南」問題的並不是中國人，而是英國科學家吉爾伯特。

指南針的發展史

指南針也叫羅盤針，是我國古代發明的利用磁石指極性製成的指南儀器。因此，介紹司南必須從磁石說起。

磁石通常稱為「吸鐵石」，它把許多鐵屑緊緊吸在一起，就象一個慈祥的母親吸引自己的孩子，所以人們稱它為「慈石」。

磁石吸鐵是因為每塊磁石兩頭都有不同的磁極，一頭叫正極，另一頭叫負極。人類居住的地球也是一塊天然大磁鐵，地球的南北兩頭也有不同的磁極，地球的北極是負磁極，地球南極為正磁極。根據同性磁極相排斥，異性磁極相吸引的原理，拿一根可以自由轉動的磁針，無論站在地球的什麼地方，它的正極總是指北，負極總是指南。

戰國時期，人們利用磁石指示南北的特性製成了指南工具──司南。但是，戰國時期的司南是什麼樣子無法考證。《中國歷史》課本插圖──「司南」，是根據中國歷史博物館展品「漢代司南模型」繪制的。這個模型是後人根據史書記載以及地下出土的漢代地盤實物製成的。地盤是青銅做成的，內圓外方，中心圓面磨得非常光滑，以保證勺體指示方向的准確性。中心圓外圍依次布列八卦、天干、地支和二十八宿，共計二十四個方位。地盤中心的小勺是用整塊的天然磁鐵磨成的，磁鐵的正極磨成司南的長柄，勺頭底部是半球面，非常光滑。使用時先把地盤放平，再把司南放在地盤中間，用手撥動勺柄，使它轉動，等到司南停下來，勺柄所指方向就是南方。這種勺形司南直到八世紀時仍在應用。

到了宋代，勞動人民掌握了製造人工磁體的技術，又製造了指南魚。指南魚是把薄鋼片剪成魚形，長二寸，寬五分，魚的肚皮部分凹下去，使魚象船一樣能浮在水面上。然後把魚和天然磁鐵放在一起，由於磁體的吸力，鋼片受磁感應也具有磁性。這種人工傳磁方法製成的指南魚比使用司南方便多了，只要有一碗水，把指南魚放在水面上就能辨別方向了。經過長期的改進，人們又把鋼針在天然磁體上摩擦，鋼針也有了磁性。這種經過人工傳磁的鋼針可以說是正式的指南針了。沈括在他的《夢溪筆談》中提到他對指南針的用法做過四種試驗，即水浮法、縷懸法、指甲法和碗唇法。「水浮法」是把指南針放在有水的碗里，使它浮在水面上，指示方向。「縷懸法」就是在磁針中部塗上一些蠟，上面粘一根絲線，把絲線懸在木架上，針下安放一個標有方位的圓盤，靜止時鋼針就指示南北。「指甲法」就是把鋼針放在手指甲面上，輕輕轉動，由於手指甲的光滑，磁針就和司南一樣也能發生指南作用。「碗唇法」是把磁針放在光滑的碗邊上，轉動磁什，便和指甲法一樣發生指南作用。沈括經過精密的觀察實驗，還發現磁針指示的方向並不是正南正北，而是微偏西北和東南，這種發現在科學上叫磁偏角。

磁現象的發現

先秦時代我們的先人已經積累了許多這方面的認識，在探尋鐵礦時常會遇到磁鐵礦，即磁石（主要成分是四氧化三鐵）。這些發現很早就被記載下來了。《管子》的數篇中最早記載了這些發現：「山上有磁石者，其下有金銅。」其他古籍如《山海經》中也有類似的記載。磁石的吸鐵特性很早就被人發現，《呂氏春秋》九卷精通篇就有：「慈招鐵，或引之也。」那時的人稱「磁」為「慈」他們把磁石吸引鐵看作慈母對子女的吸引。並認為：「石是鐵的母親，但石有慈和不慈兩種，慈愛的石頭能吸引他的子女，不慈的石頭就不能吸引了。」據說秦始皇統一六國後，在咸陽附近修阿房宮，宮中有一座門是用磁石做成，如果有人身穿盔甲，暗藏兵器，入宮行刺，就會被磁石門吸住。這個故事告訴我們，古代勞動人民很早就掌握了磁學知識。

漢朝以前人們把磁石寫做「慈石」，是慈愛石頭的意思。

既然磁石能吸引鐵，那麼是否還可以吸引其他金屬呢？我國的先民做了許多嘗試，發現磁石不僅不能吸引金、銀、銅等金屬，也不能吸引磚瓦之類的物品。西漢的時候人們已經認識到磁石只能吸引鐵，而不能吸引其他物品。

當把兩塊磁鐵放在一起相互靠近時，有時候互相吸引，有時候相互排斥。現在人們都知道磁體有兩個極，一個稱N極，一個稱S極。同性極相互排斥，異性極相互吸引。那時的人們並不知道這個道理，但對這個現象還是能夠察覺到的。

到了西漢，有一個名叫欒大的方士，他利用磁石的這個性質做了兩個棋子般的東西，通過調整兩個棋子極性的相互位置，有時兩個棋子相互吸引，有時相互排斥。欒大稱其為「斗棋」。他把這個新奇的玩意獻給漢武帝，並當場演示。漢武帝驚奇不已，龍心大悅，竟封欒大為「五利將軍」。欒大利用磁石的性質，製作了新奇玩意用以取悅漢武帝。

地球也是一個大磁體，它的兩個極分別在接近地理南極和地理北極的地方。因此地球表面的磁體，可以自由轉動時，就會因磁體同性相斥，異性相吸的性質指示南北。這個道理古人雖不明白，但這類現象他們看的很清楚。

『貳』 古代四大發明中指南針發明過程和運用

中國是世界上公認發明指南針的國家。指南針的發明是我國勞動人民在長期的實踐中對物體磁性認識的結果。由於生產勞動，人們接觸了磁鐵礦，開始了對磁性質的了解。人們首先發現了磁石吸引鐵的性質，後來又發現了磁石的指向性。經過多方面的實驗和研究，終於發明了實用的指南針。最早的指南針是用天然磁體做成的，這說明中國漢族勞動人民很早就發現了天然磁鐵及其吸鐵性。據古書記載，遠在春秋戰國時期，由於正處在奴隸制社會向封建社會過渡的大變革時期，生產力有了很大的發展，特別是農業生產更是興盛發達，因而促使了采礦業、冶煉業的發展。在長期的生產實踐中，人們從鐵礦石中認識了磁石。 公元前7世紀成書的《管子·地數》中就記載：「上有磁石者，下有銅金」。意思說，如果山上有磁石時，山裡就藏有鐵礦。地理名著《山海經》中，也曾記載「題灌山中多磁石」。《水經注》里記載了秦國阿房宮前面，用磁石製成大門，防避有人進宮謀刺暗殺，如壞人暗披盔甲、暗藏兵器入宮，就會被門吸住而被發現，這說明人民很早就發現了磁石的吸鐵性，並加以利用了。 在長期的生產斗爭中，我國勞動人民進一步利用磁體的指極性，製成指示方向的機械，這就是指南針。這在《韓非子·有度篇》中和《鬼穀子》一書中都有記載。在《鬼穀子》中記載說，鄭國人到深山密林中去採集玉石時，為了不迷失方向，帶著「司南」。這「司南」就是指南針這種機械。東漢王充在《論衡》中描述過「司南」，它象只水勺，
用天然磁石磨製面成，勺底為球面體，勺呈橢圓狀，勺柄通體漸漸縮成柱狀。為了確定方向，還配有一個「地盤」，它是銅質或塗漆木製盤，中央是平滑圓槽，形狀可能是內圓外方，框上刻劃出定向的刻度，用「干」、「支」（即甲、乙、丙、丁……和子、丑、寅、卯……）以及八卦等表明二十四方位。將會投於地盤中央時，它的柄部就會大體停止在指南的方位上。以上可知司南是現代指南針（磁羅盤）的體型。「指南」是張衡在《東京賦》中第一次提出來的，以後經過魏晉、南北朝、隋、唐，直到宋代經過一千多年才逐漸發展起來了。宋代傑出的科學家沈括在《夢溪筆談》中，對指南針發展的當時狀況作了詳盡的論述。當時在生產和科學實驗發展的推動下，特別是航海事業和外貿的興起擴大下，指南針逐步發展起來。沈括總結了勞動人民在實踐在創造的四種指南針的裝置方法。第一種是水浮法，將磁針浮於水面進行指南，雖然比較平穩，但容易動盪不定；第二種是指甲旋定法，將磁針置於指甲上，轉動靈活，也容易滑落；第三種是碗唇旋定法，將磁針置於碗口邊上，轉動較靈活，但易滑落；第四種是縷旋法，用蠶絲將磁針懸掛起來，可達到轉動靈活而又穩定。他還記載了人工授磁方法即「以磁石磨針鋒，則能指南」。這種用人工製成磁體，是一個巨大的進步。此外，還曾制出過「指南魚」、「旱針」、「水針」。旱針、水針這兩種指南針，成為近代指南針（羅盤針）的基本結構原理奠定了基礎。沈括在研究指南針的過程中，還總結和發現了地磁有偏角存在。也就是說，指南針指示的方向，「常微偏東，不全南也」。這是我國對地磁學做出的偉大貢獻。
指南針一經發明很快就被應用到軍事、生產、日常生活、地形測量等方面，特別是航海上。

『叄』 指南針是怎麼發明的

指南針的發明並無確切的時間及發明者出現,在北宋曾公亮的《武經總要》中曾提及在行軍時用「指南魚」來幫助辨別方向,至於「指南魚」則是一片薄如魚狀的鋼片,五分寬,兩寸長,肚皮處有下凹,形狀有如小船般,在經過磁化的步驟後,浮於水面！
指南針
談到指南針，許多人都會聯想到黃帝大戰蚩尤的故事。
但是實際上故事中所提到的指南器具並非指南針，當然黃帝更非指南針的發明者。傳說中的指南器具是指南車，並非指南針。
指南車是利用齒輪讓木車上的木人手指永遠指向南方，完全和磁性無關，而指南針卻得利用磁體的指極性製作，兩者是截然不同的事物。
指南針的起源
談到指南針的起源就得上推至戰國時代，當時有一種稱為「司南」的指南器具，那就是指南針的雛形。
在戰國時代，采玉的工人四處去采玉時，往往需要帶著「司南」以幫忙指引方向。至於「司南」究竟形狀、使用方法為何，依據東漢王充在《論衡》一書中的敘述，它應該是以一塊天然的磁石仔細雕琢成勺子的形狀，南極位在勺子的長柄，在雕琢過程中還需使勺子的重心位在底部中心，再加上由「四維」（即乾、坤、巽、艮）、「八干」（即今之天干）、「十二支」（即今之地支）組成二十四向而雕刻其上的底盤。
其使用方法，則是先把底盤放正，再把「司南」放上讓其旋轉，一旦「司南」停止，長柄所指之處就是南方。
指南針的發明
指南針的發明並無確切的時間及發明者出現，在北宋曾公亮的《武經總要》中曾提及在行軍時用「指南魚」來幫助辨別方向，至於「指南魚」則是一片薄如魚狀的鋼片，五分寬，兩寸長，肚皮處有下凹，形狀有如小船般，在經過磁化的步驟後，浮在水面就能辨別南北。
北宋的沈括在《夢溪筆談》一書中，更記載往後對於指南針的製作方法、及世上最早發現磁偏角、人工磁化製作指南針這三件關於指南針的相關記載，除了記錄下當時發展，沈括更把製作方法加以比較出優劣，成為了解當時指南針發明的最佳參考資料。
指南針的發展
一般談到指南針的發展，就讓人立刻聯想到「羅盤」。
所謂的「羅盤」指得是磁針和方位盤的相結合，它又稱為「羅經盤」，我國在南宋時代就出現了，當時稱為「地螺」。
「羅盤」依照磁針在方位盤的放置方法而分為水針和旱針兩種，兩者分述如下：
水針
出現年代：宋代
製作方式：磁針用水浮法放在方位盤上
史書證明：1、徐競所著之《宣和奉使高麗田經》
2、《事林廣記》中所稱之指南魚
旱針
出現年代：宋末元初
製作方式：不用水浮法者即是
史書證明：1、於《事林廣記》中所稱之指南龜│
外傳與影響
指南針大約在十二世紀末十三世紀初之際，傳到阿拉伯，然後又由阿拉伯傳入歐洲，後來歐洲演變出旱羅盤，再於明代時經日本傳回我國。
指南針對西方最大的影響莫過於西方開始海外大探險。
結合當時國家有計畫的海外探險，以及天文、地理、造船、航海技術的配合，再加上羅盤的使用，因而造成西方一連串的海外探險。
在各國相競的向外發展下，新航線、新大陸逐一被發現，讓歐洲人在短時間內看到更多不同的事物與民族，進而促使歐洲人以客觀的觀察和比較的眼光來看待不同的民族與文化，是為指南針的另外更深遠的影響。

『肆』 指南針是怎樣進行改進與發明的

司南發明抄後，古人能夠在遠行襲中辨別方向。但司南有其局限性，用磁石製造司南，磁極不容易找准，而且在琢制的過程中，磁石因受震動而會失去部分磁性。再加上司南在使用時底盤必須放平，體積比較大，所以在使用時，很難令人滿意。因此，古人在發明了司南之後，不斷在進行改進。繼司南之後，我們的祖先又製成了一種新的指南工具，即指南魚。宋代時候，我國在指南針的製造方面，跟造紙法和印刷術一樣，也有很大的發展。當時有一部官編的軍事著作叫《武經總要》，其中記載：行軍的時候，如果遇到陰天黑夜，無法辨明方向，就應當讓老馬在前面帶路，或者用指南車和指南魚辨別方向。《武經總要》這部書是在1044年以前寫成的。這就是說，在那個時候，我國已經有指南魚，並且把它應用到軍事方面去了。鋼片做成的魚沒有磁性，所以沒有指南的作用。如果要它指南，還必須再用人工傳磁的辦法，使它變成磁鐵具有磁性。我國人發明用人造磁鐵做指南魚，這是一個很大的進步。這說明我國古人很早就已具有相當豐富的磁鐵知識了。

『伍』 指南針是怎樣發明的

指南針的發明是我國漢族勞動人民在長期的實踐中對物體磁性認識的結果。

是東漢的大科學家張衡利用機械原理和齒輪的傳動作用，發明了指南車，張衡指南車是一種裝有特殊的差速齒輪裝置和指向器的單轅雙輪車。

指南針的發明不僅解決了在研究中國科學技術史方面的一道難題，而且維護了指南車在科學技術史上的重要地位，也進一步維護了中國古老燦爛文明的聲譽。

中國是最早把指南針用在航海上的，海面上霧再大也不會迷失方向。後來人們又把磁針和區分方位的裝置組合在一起。這就是羅盤。後來呀，指南針又從阿拉伯傳到了歐洲，歐洲的航船上都裝了羅盤。

(5)指南針的發明與改進擴展閱讀：

指南針的原理：指南針主要組成部分是一根裝在軸上可以自由轉動的磁針，磁針在地磁場作用下能保持在磁子午線的切線方向上，磁針的北極指向地理的北極，利用這一性能可以辨別方向。常用於航海、大地測量、旅行及軍事等方面。

1、據古書記載，遠在春秋戰國時期，由於正處在奴隸制社會向封建社會過渡的大變革時期，生產力有了很大的發展，特別是農業生產更是興盛發達，因而促使了采礦業、冶煉業的發展。

在長期的生產實踐中，人們從鐵礦石中認識了磁石。最初人們發現天然的磁石能吸鐵，繼而又發現磁鐵利用地磁吸引，總是指向南端，從而在公元前三世紀的戰國年代，人們用天然磁鐵礦琢磨成當時稱為「司南」的指南針。

2、沈括的改進：由於「司南」是用天然磁石製成的，容易失去磁性，使用起來既不方便，效果又不很好。在北宋時，著名的科學家沈括總結了前人的經驗，在物理方面又發現地磁偏角的存在，利用人工磁化法製成了使用方便、效果較好的指南針，就是用天然磁石上磨擦後帶磁性的鋼針來指南。

3、「羅盤」：南宋時，指南針的架設問題有了新的進展。南宋陳元靚在《事林廣記》中記述了兩種指南針，即指南魚和指南龜。它們可看作"水針(水羅盤)"和"旱針(旱羅盤)"的先驅。

4、傳入歐洲：旱羅盤後來經阿拉伯傳人歐洲，在歐洲發展成熟起來。歐洲人又進一步對這種旱羅盤做了改進，使用起來很是方便。這種改進雖然對磁的知識並未增加，甚至也未"改善"，但是卻對航海事業產生了積極影響，在歐洲的航海活動和地理大發現中，發揮了不可替代的重要作用。

『陸』 指南針的發展史

指南針發展的四個階段：

一、司南

早在兩千多年前漢（公元前206－公元220年），能工巧匠把磁石打磨鑿雕成一個勺形，放在青銅製成的光滑如鏡的底盤上，再鑄上方向性的刻紋。這個磁勺在底盤上停止轉動時，勺柄指的方向就是正南，勺口指的方向就是正北，這就是我國祖先發明的世界上最早的指示方向的儀器，叫做司南。

二、古代羅盤

後來古人又在司南的基礎上製作了古代羅盤。這時的羅盤已很像現在使用的指南針了，它具有指方向的磁針和顯示方位的刻度盤。把羅盤裝在船上，可以為人們航海指引方向。

三、指南魚

大約在北宋初年，由於軍事和航海等需要和材料與工藝技術的發展，先後利用人造的磁鐵片和磁鐵針以及人工磁化方法製成了在性能和使用上比司南先進的指南魚。

四、指南針

在指南魚發明後不久，又發明了一種意義更重大、製法更簡單、使用更方便和用途更廣泛的指南針。最早是北宋的著名政治家和科學家沈括在其著作《夢溪筆談》（公元1086年）中記述的，大意是利用天然磁石磨鐵針，受磨的鐵針就能指向南方。還記述指南針並不完全指南，而是略微東。這就是磁偏角現象。

(6)指南針的發明與改進擴展閱讀

原理：磁極間的相互作用，同名磁極互相排斥，異名磁極互相吸引。 地球本身就是一個巨大的磁體，叫地磁體，地磁體的南極在地理的北極附近，地磁體的北極在地理的南極附近，因此地球上的小磁針靜止時總是一端指南，一端指北。

用法：把指南針平放、周圍不要有磁場干擾，待指針擺動停止後，看指針，南、北指針對應的方向就是南北；如果標有N和S，那N是北，S是南。

『柒』 指南針的發明意義及價值

一、意義

作為中國古代四大發明之一，指南針的發明對人類的科學版技術和文明的發展，起了權無可估量的作用。在中國古代，指南針起先應用於祭祀、禮儀、軍事和占卜與看風水時確定方位。

二、價值

指南針在航海上的應用對地理大發現和海上貿易有極大的促進作用。古代中國人將指南針用於軍事和航海的活動，也被用於堪輿術，後來還輾轉傳入歐洲，在歐洲的航海活動和地理大發現中，發揮了不可替代的重要作用。

(7)指南針的發明與改進擴展閱讀

指南針是中國古代勞動人民在長期的實踐中對磁石磁性認識的結果。物理上指示方向的指南針的發明有三類部件，分別是司南、羅盤和磁針，均屬於中國的發明。

磁針在天然地磁場的作用下可以自由轉動並保持在磁子午線的切線方向上，磁針的北極指向地理的北極，利用這一性能可以辨別方向。

『捌』 指南針的發明產生了怎樣的影響

指南針出現在何時 到兩宋時期有何改進 指南針的發明有何重大影響
戰國(司南).出現指南魚,指南龜等,應用於航海.
影響:對軍事,經濟,航海意義重大;推動近代的地理大發現.

『玖』 指南針是怎樣發明與改進的

我國指南針的發明經過漫長的歲月。古人在發明了司南之後，不斷在進行改進，運用人工磁化的方法製成了一種新的指南工具指南魚、指南龜。

古人在使用新指南工具的同時，還發現了地磁偏角現象，給後人以極大啟發。

據說秦始皇在位時，身邊網羅了一批術士來為他尋求長生不老之葯。

有一天，一位叫徐福的術士奏本說：「在東方的大海上有3座神山，名叫蓬萊、方丈、瀛洲，仙人們都在那裡居住。請皇帝讓我率領一批男女兒童前往尋求。」

秦始皇很高興，馬上選派了幾千名兒童，又為他造了艘大船，讓他從現在的山東日照縣附近出海，尋求不老之葯。誰知徐福一去不返，不知道他把這些男女少年帶到了何方。

幾千年過去了，秦始皇早已成為歷史的陳跡。但徐福渡海求葯的故事並沒有被人們忘記。如果情形真是如此的話，那麼徐福可以算得上我國航海家中的先驅人物。

事實上，古代先民們面對茫茫海洋，雖然有探險探秘的願望，但總是無法如願。

出海困難並非是由於造船技術限制了古人們的越洋交流，更主要的原因是由於當時在海上無法辨別方向，方向不明。縱然有可以橫渡大洋的船隻，也會在海上迷路，最終葬身海底。

因此，指南針的發明可以說是給海船裝上了眼睛，為航海業的發展提供了最基本的技術條件。

指南針是我國最早發明的，但它是經過漫長的歲月逐漸發展改進而成的。

司南發明後，古人能夠在遠行中辨別方向。但司南有其局限性，用磁石製造司南，磁極不容易找准，而且在琢制的過程中，磁石因受震動而會失去部分磁性。

再加上司南在使用時底盤必須放平，體積比較大，所以在使用時，很難令人滿意。因此，古人在發明了司南之後，不斷在進行改進。

繼司南之後，我們的祖先又製成了一種新的指南工具，即指南魚。

北宋時期，農業、手工業和商業都有了新的發展。在這個基礎上，我國的科學技術獲得了輝煌的成就。宋代時候，我國在指南針的製造方面，跟造紙法和印刷術一樣，也有很大的發展。

當時有一部官編的軍事著作叫《武經總要》，其中記載：行軍的時候，如果遇到陰天黑夜，無法辨明方向，就應當讓老馬在前面帶路，或者用指南車和指南魚辨別方向。

《武經總要》這部書是在1044年以前寫成的。這就是說，在那個時候，我國已經有指南魚，並且把它應用到軍事方面去了。

指南魚是用一塊薄薄的鋼片做成的，形狀很像一條魚。它有兩寸長，5寸寬，魚的肚皮部分凹下去一些，可以像小船一樣浮在水面上。

鋼片做成的魚沒有磁性，所以沒有指南的作用。如果要它指南，還必須再用人工傳磁的辦法，使它變成磁鐵具有磁性。

關於怎樣進行人工傳磁，《武經總要》記載：把燒紅的鐵片放置在子午線的方向上。鐵片燒紅後，溫度高於磁性轉變點時的溫度，鐵片中的原來無序狀態的磁疇便瓦解而成為順磁體，蘸水淬火後，磁疇又形成，但在地磁場作用下磁疇排列有方向性，故能指南北。

我國人發明用人造磁鐵做指南魚，這是一個很大的進步。這說明我國古人很早就已具有相當豐富的磁鐵知識了。

就在鋼片指南魚發明後不久，又有人發明了用鋼針來指南。這種人工磁化的小鋼針，可算是世界上最早製成的真正的指南針了。

北宋時期科學家沈括在《夢溪筆談》中提到一種人工磁化的方法：技術人員用磁石摩擦縫衣針，就能使針帶上磁性。

從現在的觀點來看，這是一種利用天然磁石的磁場作用，使鋼針內部磁疇的排列趨於某一方向，從而使鋼針顯示出磁性的方法。

這種方法比地磁法簡單，而且磁化效果比地磁法好，摩擦法的發明不但世界最早，而且為有實用價值的磁指向器的出現，創造了條件。

關於磁針的裝置方法，沈括介紹了4種方法：

一是水浮法，就是將磁針上穿幾根燈心草浮在水面，就可以指示方向。

二是碗唇旋定法，就是將磁針擱在碗口邊緣，磁針可以旋轉指示方向。

三是指甲旋定法，就把磁針擱在手指甲上面由於指甲面光滑，磁針可以旋轉自如指示方向。

四是縷懸法，就是磁針中部塗一些蠟，粘一根蠶絲，掛在沒有風的地方，就可以指示方向了。

沈括還對4種方法進行比較，他指出，水浮法的最大缺點，水面容易晃動影響測量結果。碗唇旋定法和指甲旋定法，由於摩擦力小，轉動很靈活，但容易掉落。

沈括比較推崇的是縷懸法，他認為這是比較理想而又切實可行的方法。沈括指出的4種方法，已經歸納了迄今為止指南針裝置的兩大體系，即水針和旱針。

另外，由於長江黃河流域一帶地磁有大約50度左右的傾角，如水平放置指南魚，則只有水平方向分量起作用，而以一定角度放入水中，則使魚磁化的有效磁場強度增大，磁化效果更好。

長江黃河流域一帶的地磁傾角，這一現象後來被稱為磁偏角。沈括在《夢溪筆談》第二十四卷中寫道，磁針能指南，「然常微偏東，不全南也」。

這是世界上現存最早的磁偏角記錄。在西方，直至1492年哥倫布在橫渡大西洋時才發現磁偏角這一現象，比沈括晚了400多年。

磁偏角是指磁針靜止時，所指的北方與真正北方的夾角。各個地方的磁偏角不同，而且，由於磁極也處在運動之中，某一地點磁偏角會隨之而改變。

在正常情況下，我國磁偏角最大可達6度，一般情況為兩三度。東經25度地區，磁偏角在一兩度之間；北緯25度以上地區，磁偏角大於2度；若在西經低緯度地區，磁偏角是5度至20度；西經45度以上，磁偏角為25度至50度。毫無疑問，沈括對磁偏角的發現與認識啟發了後人。

南宋學者陳元靚在《事林廣記》中介紹了另一類指南魚和指南龜的製作方法。

這種指南魚與《武經總要》一書記載的不一樣，是用木頭刻成魚形，有手指那麼大。木魚腹中置入一塊天然磁鐵，磁鐵的S極指向魚頭，用蠟封好後，從魚口插入一根針，就成為指南魚。將其浮於水面，魚頭指南，這也是水針的一類。

指南龜也是南宋時期流行的一種新裝置，將一塊天然磁石放置在木刻龜的腹內，在木龜腹下方挖一光滑的小孔，對准並放置在直立於木板上的頂端尖滑的竹釘上，這樣木龜就被放置在一個固定的、可以自由旋轉的支點上了。由於支點處摩擦力很小，木龜可以自由轉動指南。

這種木頭指南魚和指南龜，很可能是一些懂得方術的方士創造的，做成以後只是用來變戲法。所以《事林廣記》的作者，把它們當做《神仙幻術》了。

當時它並沒有用於航海指向，而用於幻術。但是這就是後來出現的旱羅盤的先驅。

人工磁化方法的發明，對指南針的應用和發展起了巨大的作用，在磁學和地磁學的發展史上也是一件大事。