2017-2018學(xué)年高中創(chuàng)新設(shè)計(jì)物理教科版選修3-2學(xué)案：第二章 3 示波器的使用

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精［目標(biāo)定位］1.知道示波器面板上各按鈕的名稱及功能.2.了解示波器的工作原理。3.掌握示波器的基本調(diào)節(jié)方法：可以用示波器測(cè)量電學(xué)中的一些物理量;能解決簡(jiǎn)單的物理問(wèn)題。一、示波器的構(gòu)造及原理1.構(gòu)造：示波器核心部分是示波管，示波管由電子槍、偏轉(zhuǎn)電極和熒光屏組成，如圖1所示.圖12。示波器的工作原理示波管內(nèi)的電子槍發(fā)射電子,電子被加速電場(chǎng)加速后,進(jìn)入豎直、水平的兩對(duì)偏轉(zhuǎn)電極，當(dāng)兩對(duì)電極都沒(méi)有加電壓時(shí),電子束將沿直線運(yùn)動(dòng)打在熒光屏，在屏上出現(xiàn)亮點(diǎn)，若在x、y軸加上不同的偏轉(zhuǎn)電壓，電子將發(fā)生不同程度的偏轉(zhuǎn)，然后打到熒光屏上,并在屏上不同位置出現(xiàn)亮點(diǎn).二、認(rèn)識(shí)示波器面板上的旋鈕如圖2所示，試寫出編號(hào)對(duì)應(yīng)的旋鈕名稱及作用.圖21.電源開(kāi)關(guān).2.電源指示燈：開(kāi)啟電源開(kāi)關(guān)，進(jìn)行預(yù)熱，這時(shí)指示燈亮.3.輝度調(diào)節(jié)旋鈕:用來(lái)調(diào)節(jié)圖像亮度。eq\b\lc\\rc\｝（\a\vs4\al\co1（4。聚焦調(diào)節(jié)旋鈕,5。輔助聚焦調(diào)節(jié)旋鈕)）兩者配合使用，可使打到熒光屏上的電子束會(huì)聚成一個(gè)小亮斑.eq\b\lc\\rc\}（\a\vs4\al\co1(6.豎直位移旋鈕，7。水平位移旋鈕））這兩個(gè)旋鈕可以分別調(diào)節(jié)圖像的豎直和水平位置。eq\b\lc\\rc\｝(\a\vs4\al\co1(8。Y增益調(diào)節(jié)旋鈕,9。X增益調(diào)節(jié)旋鈕）)這兩個(gè)旋鈕可以分別調(diào)節(jié)圖像在Y方向和X方向的幅度.10.衰減調(diào)節(jié)旋鈕：最右邊的“”符號(hào)表示機(jī)內(nèi)提供正弦交流信號(hào)。11。掃描范圍旋鈕：用來(lái)調(diào)節(jié)掃描電壓的頻率范圍,其中最右邊的“外X"擋是指使用外部輸入的掃描電壓.12.掃描微調(diào)旋鈕:在選定掃描范圍內(nèi)調(diào)節(jié)掃描頻率。13.外部信號(hào)輸入端:包括“Y輸入”“X輸入"和“地"三個(gè)接線柱,其中“地”是公共端。14.交直流選擇開(kāi)關(guān)：“DC”代表直流,“AC”代表交流.15.同步極性選擇開(kāi)關(guān)。三、練習(xí)使用示波器1.在“Y輸入”和“地”間加直流電壓，觀察亮斑的移動(dòng)把“交直流開(kāi)關(guān)”扳到直流擋（DC）位置，掃描范圍旋鈕轉(zhuǎn)到最右端“外X”擋，衰減調(diào)節(jié)旋鈕調(diào)到“100”擋，連接電路如圖3所示，可以觀察到亮斑向上偏移。圖3(1）調(diào)節(jié)“Y增益"旋鈕，直到亮斑移動(dòng)距離適中為止.（2)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片,改變輸入電壓，觀察亮斑移動(dòng)距離的變化.(3）改變輸入電壓的極性，可以觀察到亮斑向下偏移.(4)扳動(dòng)“同步極性選擇開(kāi)關(guān)"，觀察亮斑的偏移方向發(fā)生改變.2。觀察掃描（1）把圖3中的直流電壓改加到“X輸入”上,觀察亮斑發(fā)生水平偏移，把“X增益”旋鈕順時(shí)針轉(zhuǎn)到eq\f(1，3）處,觀察該過(guò)程中亮斑偏移距離的變化.（2)撤去外加直流電壓,把“掃描范圍”旋鈕置于最低擋,“掃描微調(diào)”旋鈕逆時(shí)針轉(zhuǎn)到底,可以觀察到亮斑從左向右移動(dòng)，并迅速返回左端。（3)調(diào)節(jié)“X增益"旋鈕,可以觀察到亮斑移動(dòng)距離變化。(4)改變掃描頻率，熒光屏上的亮斑變成一條亮線。3.觀察正弦交流電壓波形（1）把“掃描范圍”旋鈕調(diào)到第一擋“（10~100Hz)”，“衰減調(diào)節(jié)"旋鈕調(diào)到第四擋(衰減1000倍），接入照明電路,再調(diào)節(jié)掃描微調(diào)旋鈕，直到屏幕出現(xiàn)穩(wěn)定的波形為止.(2）觀察機(jī)內(nèi)的正弦信號(hào)波形，把示波器的“掃描范圍"旋鈕調(diào)到第一擋（10～100Hz），“衰減調(diào)節(jié)”旋鈕調(diào)到最右端的“"處,再調(diào)節(jié)掃描微調(diào)旋鈕，直到屏幕出現(xiàn)穩(wěn)定波形為止。（3）調(diào)節(jié)“Y增益”旋鈕,觀察到正弦曲線在豎直方向的高度改變；調(diào)節(jié)“X增益"旋鈕，觀察到正弦曲線在水平方向的長(zhǎng)度改變。（4）扳動(dòng)“同步極性選擇開(kāi)關(guān)”，熒光屏上的正弦曲線平移了半個(gè)周期。四、注意事項(xiàng)1。在開(kāi)啟示波器前，應(yīng)進(jìn)行的操作是：(1)輝度調(diào)節(jié)旋鈕逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)到底；(2)豎直位移和水平位移旋鈕轉(zhuǎn)到中間位置；（3)衰減調(diào)節(jié)旋鈕置于最大擋(1000擋);(4)掃描范圍旋鈕置于“外X”擋.2。關(guān)機(jī)前必須進(jìn)行的操作是,將輝度調(diào)節(jié)旋鈕逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)到底，再斷開(kāi)電源開(kāi)關(guān).深度思考（1)打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)后，為什么要預(yù)熱1~2分鐘后再開(kāi)始使用？(2）調(diào)節(jié)亮斑前，為什么要先把輝度旋鈕反轉(zhuǎn)到底？豎直、水平位移旋鈕調(diào)到中間位置衰減置于最高擋？掃描置于“外X"擋？答案（1）示波管中的電子槍需要預(yù)熱,才有電子發(fā)射出來(lái).（2）以免開(kāi)機(jī)時(shí)亮度太大損壞示波管；使圖像位于屏幕中央；使波形不要太大，超出屏幕范圍不加描電壓，圖像在水平中央位置.例1如圖4所示為示波器面板，屏上顯示的是一亮度很低、線條較粗且模糊不清的波形。圖4(1）若要增大顯示波形的亮度，應(yīng)調(diào)節(jié)________旋鈕.（2)若要屏上波形線條變細(xì)且邊緣清晰，應(yīng)調(diào)節(jié)______旋鈕。（3)若要將波形曲線調(diào)至屏中央，應(yīng)調(diào)節(jié)________與______旋鈕.答案(1)輝度（或?qū)憺椋?）聚焦（或?qū)憺椤穑?3）豎直位移（或?qū)憺椤┧轿灰疲ɑ驅(qū)憺椋├?在“練習(xí)使用示波器”的實(shí)驗(yàn)中:(1)為觀察亮斑在豎直方向上的偏移,應(yīng)該將掃描范圍旋鈕置于“外X”擋，使亮斑位于屏的________，然后，應(yīng)把“DC”－“AC”開(kāi)關(guān)置于________位置，以給示波器輸入一個(gè)直流電壓。(2）為給示波器輸入一個(gè)Y方向的直流電壓（要求電壓從零開(kāi)始逐漸增加),請(qǐng)將圖5中器材與示波器連成正確的電路。圖5（3)如果在示波器熒光屏上發(fā)現(xiàn)水平方向有一自左向右的移動(dòng)圖形，現(xiàn)要使它在水平方向出現(xiàn)一條直線的方法是（)A.逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)輝度調(diào)節(jié)旋鈕B。調(diào)節(jié)掃描范圍旋鈕和掃描微調(diào)旋鈕，減小掃描頻率C。調(diào)節(jié)衰減旋鈕D.調(diào)節(jié)掃描范圍旋鈕和掃描微調(diào)旋鈕，增大掃描頻率(4)若在示波器的“Y輸入”和“地”之間加上如圖6所示的電壓，而掃描范圍旋鈕置于“外X"擋，則此時(shí)屏上應(yīng)出現(xiàn)的情形是下列圖中的()圖6解析把掃描范圍旋鈕置于“外X”擋，調(diào)整水平位移、豎直位移旋鈕，使亮斑位于屏的中心。然后，應(yīng)把“DC”－“AC”開(kāi)關(guān)置于“DC”位置,以給示波器輸入一個(gè)直流電壓。電路的連接要求符合電壓是從零開(kāi)始逐漸增加的，故“Y輸入”端電勢(shì)要比接“地”端電勢(shì)高.當(dāng)圖形自左向右移動(dòng)，若速度更快，便可成為一條亮線，故應(yīng)增加掃描頻率。在“Y輸入”與“地"之間加一恒定電壓，掃描范圍旋鈕置于“外X"擋時(shí)，在光屏上出現(xiàn)的是豎直方向上的一個(gè)亮斑,C正確。答案(1）中心DC(2)電路如圖所示(3)D(4）C1.（練習(xí)使用示波器）欲使屏上出現(xiàn)一條豎直亮線,應(yīng)怎樣調(diào)節(jié)示波器？答案在屏上已出現(xiàn)亮線(或亮斑)的前提下，將掃描范圍旋鈕置于“外X”擋，衰減調(diào)節(jié)旋鈕置于“"擋。(若在其他擋位,也可從“Y輸入”加一變化較快的電壓）解析當(dāng)掃描范圍旋鈕置于“外X"擋時(shí)，不使用機(jī)內(nèi)的鋸齒波掃描電壓,即X1、X2上不加電壓，把衰減調(diào)節(jié)旋鈕置于“”擋時(shí)機(jī)內(nèi)提供正弦交流信號(hào)(即加在Y1、Y2上為正弦電流)。故電子只在豎直方向偏轉(zhuǎn)，連續(xù)不斷的偏轉(zhuǎn)電子打在屏上成為一條豎直亮線.2。（練習(xí)使用示波器)示波器面板如圖7所示,其中甲圖為一信號(hào)源。圖7（1)若要觀測(cè)此信號(hào)源發(fā)出的正弦交流信號(hào)的波形(正弦交流信號(hào)的電流i隨時(shí)間t做周期性變化的圖像如圖乙所示），應(yīng)將信號(hào)源的a端與示波器面板上的________接線柱相連,b端與________接線柱相連。(2)若示波器所顯示的輸入波形如圖丙所示,要將波形上移,應(yīng)調(diào)節(jié)面板上的________旋鈕;要使此波形橫向展寬，應(yīng)調(diào)節(jié)________旋鈕；要使屏上能夠顯示3個(gè)完整的波形，應(yīng)調(diào)節(jié)________旋鈕.答案（1）Y輸入地（2）豎直位移X增益掃描范圍和掃描微調(diào)解析觀察外部輸入信號(hào)，應(yīng)把信號(hào)源接“Y輸入”和“地”接線柱，通過(guò)調(diào)節(jié)豎直位移旋鈕(↓↑）可將波形上移，通過(guò)調(diào)節(jié)X增益旋鈕可使波形橫向展寬。通過(guò)調(diào)節(jié)掃描范圍旋鈕和掃描微調(diào)旋鈕可使波形數(shù)改變。題組一練習(xí)使用示波器1。（多選）關(guān)于示波器上交直流選擇開(kāi)關(guān)“DC"和“AC”，下列說(shuō)法中正確的是（)A。輸入直流信號(hào),置于“DC”或“AC”均有信號(hào)進(jìn)入示波器B。輸入交流信號(hào)，置于“DC”或“AC”均有信號(hào)進(jìn)入示波器C.輸入直流信號(hào),置于“DC"有信號(hào)進(jìn)入示波器D。輸入交流信號(hào),置于“AC"有信號(hào)進(jìn)入示波器答案CD2.在“練習(xí)使用示波器”的實(shí)驗(yàn)中，關(guān)于豎直位移旋鈕和Y增益調(diào)節(jié)旋鈕的作用，下列說(shuō)法正確的是()A。豎直位移旋鈕用來(lái)調(diào)節(jié)圖像在豎直方向的位置，Y增益調(diào)節(jié)旋鈕用來(lái)調(diào)節(jié)圖像在豎直方向的幅度B.豎直位移旋鈕用來(lái)調(diào)節(jié)圖像在豎直方向的幅度,Y增益調(diào)節(jié)旋鈕用來(lái)調(diào)節(jié)圖像在豎直方向的位置C。豎直位移旋鈕和Y增益調(diào)節(jié)旋鈕都是用來(lái)調(diào)節(jié)圖像在豎直方向的位置的D。豎直位移旋鈕和Y增益調(diào)節(jié)旋鈕都是用來(lái)調(diào)節(jié)圖像在豎直方向的幅度的答案A解析豎直位移旋鈕可以調(diào)節(jié)圖像在屏幕豎直方向的位置，使觀察的信號(hào)位于屏幕中央。Y增益調(diào)節(jié)旋鈕則用來(lái)調(diào)節(jié)圖像在豎直方向的幅度.故A正確，B、C、D錯(cuò)誤。3.在“練習(xí)使用示波器"實(shí)驗(yàn)中,某同學(xué)將衰減調(diào)節(jié)旋鈕置于最右邊的“”擋，掃描范圍旋鈕置于“外X”擋，“X輸入"與“地”之間未接信號(hào)輸入電壓，他在示波器熒光屏上看到的圖像可能是下列圖中的()答案B4。(多選)在“練習(xí)使用示波器”實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)欲按要求先在熒光屏上調(diào)出亮斑，為此，他進(jìn)行了如下操作：首先經(jīng)輝度調(diào)節(jié)旋鈕逆時(shí)針轉(zhuǎn)到底，豎直位移旋鈕和水平位移旋鈕轉(zhuǎn)到某位置，將衰減調(diào)節(jié)旋鈕置于1000擋,掃描范圍旋鈕置于“外X”擋.然后打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)（指示燈亮)，過(guò)2min后，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)輝度調(diào)節(jié)旋鈕，結(jié)果屏上始終無(wú)亮斑出現(xiàn)(示波器完好).那么，他應(yīng)再調(diào)節(jié)下列哪個(gè)旋鈕才有可能在屏上出現(xiàn)亮斑(）A.豎直位移旋鈕 B.水平位移旋鈕C.聚焦調(diào)節(jié)旋鈕 D.輔助聚焦調(diào)節(jié)旋鈕答案AB解析由題意知示波器的偏轉(zhuǎn)電極Y1、Y2與X1、X2上都沒(méi)加電壓，亮斑應(yīng)在屏的中央，若不在中央(或沒(méi)有亮斑）應(yīng)調(diào)節(jié)豎直位移旋鈕和水平位移旋鈕.5.某學(xué)生在做“練習(xí)使用示波器”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，將衰減旋鈕撥到“”擋，將掃描旋鈕撥到10～100Hz擋，然后再調(diào)節(jié)掃描微調(diào)旋鈕，當(dāng)示波器熒光屏上出現(xiàn)兩個(gè)完整的正弦波形時(shí)，其頻率為（）A。10HzB。25HzC。50HzD。100Hz答案B解析由示波器的工作原理知，當(dāng)把衰減旋鈕調(diào)到“”擋時(shí)，是由機(jī)內(nèi)提供豎直方向的按正弦規(guī)律變化的50Hz的交流電壓，當(dāng)掃描頻率也等于50Hz時(shí),熒光屏上應(yīng)出現(xiàn)1個(gè)完整的正弦波形，現(xiàn)在熒光屏上出現(xiàn)兩個(gè)完整的正弦波形，掃描頻率應(yīng)是交流信號(hào)電壓變化頻率的一半,所以掃描頻率應(yīng)是25Hz。6。示波器使用結(jié)束時(shí)應(yīng)注意及時(shí)關(guān)機(jī)，關(guān)機(jī)的下列操作順序正確的是()A.先斷開(kāi)電源開(kāi)關(guān)，再將“輝度調(diào)節(jié)”旋鈕逆時(shí)針轉(zhuǎn)到底B。先斷開(kāi)電源開(kāi)關(guān),再將“輝度調(diào)節(jié)"旋鈕順時(shí)針轉(zhuǎn)到底C。先將“輝度調(diào)節(jié)”旋鈕逆時(shí)針轉(zhuǎn)到底，再斷開(kāi)電源開(kāi)關(guān)D。先將“輝度調(diào)節(jié)”旋鈕順時(shí)針轉(zhuǎn)到底,再斷開(kāi)電源開(kāi)關(guān)答案C題組二顯示外加信號(hào)的波形7.用示波器觀察交流信號(hào)時(shí)，在顯示屏上顯示出一個(gè)完整的波形(如圖1所示），經(jīng)下列四組操作之一，使該信號(hào)顯示出兩個(gè)完整的波形，且波形幅度增大,此組操作是(）圖1A.調(diào)整X增益旋鈕和豎直位移旋鈕B。調(diào)整X增益旋鈕和掃描微調(diào)旋鈕C。調(diào)整掃描微調(diào)旋鈕和Y增益旋鈕D。調(diào)整水平位移旋鈕和Y增益旋鈕答案C解析調(diào)節(jié)掃描微調(diào)旋鈕，減小掃描電壓的頻率，也就增大了其周期，而信號(hào)電壓的頻率不變，所以在掃描的一個(gè)周期內(nèi)顯示的完整波形個(gè)數(shù)增多.調(diào)節(jié)Y增益旋鈕即可使波形幅度增大,故C正確.8.示波器工作時(shí),屏上顯示出如圖2甲所示的波形，且亮度較弱。要將波形由圖甲位置調(diào)節(jié)到圖乙的位置和波形且亮度增強(qiáng)，應(yīng)調(diào)節(jié)示波器面板上的______________旋鈕.圖2A。輝度旋鈕 B。聚焦旋鈕C。輔助聚焦旋鈕 D.豎直位移旋鈕E.“Y增益”旋鈕 F.“X增益”旋鈕G。水平位移旋鈕 H。掃描微調(diào)旋鈕I。衰減旋鈕 J.掃描范圍旋鈕K.同步極性選擇開(kāi)關(guān)答案ADEFGK9.用示波器觀察頻率為900Hz的正弦電壓信號(hào).把該信號(hào)接入示波器Y輸入。圖3（1）當(dāng)屏幕上出現(xiàn)如圖3所示的波形時(shí)，應(yīng)調(diào)節(jié)________旋鈕.如果正弦波的正負(fù)半周均超出了屏幕的范圍，應(yīng)調(diào)節(jié)________或______旋鈕，或這兩個(gè)旋鈕配合使用，以使正弦波的整個(gè)波形出現(xiàn)在屏幕內(nèi).(2）如需要屏幕上正好出現(xiàn)一個(gè)完整的正弦波形，應(yīng)將____________旋鈕置于__________的位置，然后調(diào)節(jié)____________旋鈕.答案(1)豎直位移(或↑↓)衰減Y增益(2）掃描范圍1000擋掃描微調(diào)解析（1)屏幕上的波形位置偏上，應(yīng)該調(diào)節(jié)“豎直位移"或“↑↓”旋鈕使其向下移動(dòng)至屏幕中心；如