2024-2025學年高中物理第二章交變電流3示波器的使用教案教科版選修3-2

PAGE9-練習運用示波器課題練習運用示波器教化教學目標(學問與技能、過程與方法情感看法與價值觀)

1）

知道示波器面板上各按鈕的名稱及功能；了解示波器的工作原理；

駕馭示波器的基本調整方法；可以用示波器測量電學中的一些物理量；能解決簡潔的物理問題。

2）

從示波器的實際運用引發(fā)學生學習愛好；再采納講授法介紹試驗目的、器材及示波器原理示波器。在試驗整個過程不斷提出問題可加深學生對示波器的理解也學會運用。

3）

通過試驗的演示，讓學生體驗示波器運用的試驗過程，產(chǎn)生主動的情感體驗；通過運用示波器提問解決實際物理問題來提高他們的愛好。教學重

點難點教學重點

：示波器面板上各個旋鈕的名稱和作用、運用示波器視察波形及試驗留意事項。

教學難點：示波器試驗原理的理解，用示波器去分析解決實際物理問題。教學策略及創(chuàng)建性教學的設

計教法選擇、學法指導：預習→探討→進行試驗→解決問題→歸納。

2.

試驗器材：學生示波器、干電池、滑動變阻器、電鍵、導線等。

3．教學課件：示波器面板課件、模擬電壓波形圖等等。

教學內(nèi)容（包括德育滲透、教學方法、教學手段、學法指導等）分析、評價反思、體會導入新課

示波器是一種常用的電子儀器，它能干脆視察探討各種電信號隨時間變更的狀況，比如：振動、溫度、光等等隨時間的變更，可以通過各種傳感器轉化成電壓的變更，然后用示波器來探討，因而示波器是進行科學探討以及檢測、修理各種電子儀器的重要工具。

問題1：聲音是由物體振動時產(chǎn)生的，如何用示波器觀測聲音信號?

解析：用話筒將聲音信號轉化為電信號，再輸入給示波器，這種就可以用示波器觀測聲音信號了。

新課教學

一、試驗目的

1．了解示波器的原理。2．知道示波器面板上各個旋鈕的名稱和作用。

3．會運用示波器視察交變電壓的波形。

二、試驗器材

學生示波器、干電池、滑動變阻器、電鍵、導線等。

三、試驗原理

1．示波器的構造和工作原理

（1）示波器的構造

示波器的核心部分是示波管，它由電子槍、偏轉電極和熒光屏三部分組成，管內(nèi)抽成真空，如圖所示。

（2）示波器的工作原理

示波管內(nèi)的電子槍放射電子，電子被加速電場加速后，進入豎直、水平的兩對偏轉電極，當兩對電極都沒有加電壓時，電子束將沿直線運動打在熒光屏，在屏上出現(xiàn)亮點，若在x、y軸加上不同的偏轉電壓，電子將發(fā)生不同程度的偏轉，然后打到熒光屏的，并在屏上不同位置出現(xiàn)亮點，可分下面四種狀況，利用課件進行模擬：

①兩偏轉電極不加電壓：電子作直線運動打在熒光屏的中心

②水平偏轉電極加電壓，豎直偏轉電極不加電壓：電子向水平偏轉電極的正極偏轉

③水平偏轉電極不加電壓，豎直偏轉電極加電壓：電子向豎直偏轉電極的正極偏轉

④兩偏轉電極同時加電壓：電子將打在熒光屏的什么位置呢?提出問題介紹示波器的構造。

分析示波器的工作原理。問題2：電子槍放射出的電子打在熒光屏上時，會在那里產(chǎn)生一個亮斑，假如在熒光屏上得到如圖所示的亮斑P，那么示波管中的

(

)極板X應帶正電

B.極板X，應帶正電

C.極板Y應帶正電

D.極板Y，應帶正電

答案：BC

（2）示波器波形的顯示

如何把波形顯示在示波屏上呢?

機械振動有一個試驗演示過的沙斗試驗，如圖下左圖所示，沙斗在y軸方一直回振動其漏出的細沙只能在一條線上，只有當一塊薄板沿x軸方向勻速移動，振動著的沙斗漏出的細沙才在薄板上畫出一正弦的曲線．

與該原理類似，在示波屏上要顯示溝通電壓信號的波形，也還須加一個沿x軸方向勻速運動的電壓信號，為此在示波管中安裝了掃描發(fā)生器，其目的是為了產(chǎn)生一個鋸齒波，如圖上右所示。

當水平偏轉板上不加電壓時，亮點在中心，若加上如圖示的鋸齒電壓時，隨著電壓的增大，亮點從左向右移動，其次個周期中，同上移動，若周期

T

很小，由于眼睛的視覺暫留，在示波器屏幕上出現(xiàn)一條亮線。

當豎直偏轉板上同時加如圖示的正弦電壓時，由位移的合成，若Tx

=

Ty則在示波器屏幕上出現(xiàn)一個正弦波。若Tx

=

nTy（

n為整數(shù)）則在示波器屏幕上出現(xiàn)n個正弦波。這就是示波器波形顯示的原理。

四．試驗步驟

1．相識示波器的面板

如圖是J2459型示波器的面板，其各旋鈕開關的名稱、作用應熟識．

①輝度調整旋鈕—用來調整像亮度

②聚焦調整旋鈕

③協(xié)助聚集旋鈕—兩者協(xié)作運用使圖線線條清楚

④電源開關

⑤指示燈

⑥豎直位移旋鈕

⑦水平位移旋鈕――分別用來調整圖像在豎直和水平方向的位置

⑧Y增益旋鈕

⑨X增益旋鈕——分別用來調整圖象在豎直和水平方向的幅度

⑩衰減旋鈕——指加在偏轉電極上的信號按開關上的倍率衰減．“∞”表示機內(nèi)給豎直方向供應正弦變更的電壓

⑾掃描范圍旋鈕——用來變更掃描電壓的頻率范圍，掃描范圍旋鈕分第一擋(10Hz～100Hz)、其次擋(100Hz～1kHz)、第三擋(1kHz～10kHz)、第四擋(10kHz～100kHz)四檔，其中的“外X”表示機內(nèi)掃描發(fā)生器停止工作，機外輸入的掃描信號“X輸入”供應水平掃描。

⑿掃描微調旋鈕——使掃描電壓頻率在選定范圍內(nèi)連續(xù)變更。

⒀Y輸入、X輸入、地――對應方向的輸入接線柱和公共接地接線柱。

⒁交直流選擇開關--"DC"表示直流，“AC”表示溝通，“AC”只能通過溝通信號，不能輸入直流信號。

⒂同步極性開關：置“＋”時掃描發(fā)生器由被測信號正半周同步，置“－”時由負半周同步。

2．練習運用各種基本調整

(1)運用示波器在接通電源之前，應將開關或限制器置于適當位置，如下表：限制器或開關放置位置電源開關關(扳向下方)¤逆時針方向轉究竟⊙

居中〇居中↓↑

居中←

→居中掃描范圍外X掃描微調隨意交直流選擇開關隨意衰減1000Y增益

逆時針方向轉究竟Y輸入，X輸入，地不接

X增益逆時針方向轉究竟同步開關隨意(2)視察熒光屏上的亮斑的形態(tài)亮度并進行調整

老師提出試驗要求：使亮斑居中且亮點最小亮度適中，如右圖所示。在老師進行演示的基礎上，指導學生根據(jù)試驗流程，并進行試驗。

屏上的輝度調至最低，豎直、水平位移旋鈕居中，衰減倍率最大，掃描范圍調至“外X”。

②打開電源，預熱1～2分鐘。

③調整輝度，使亮度適中。

④調整聚焦和協(xié)助聚焦，使亮斑最小。

⑤調整豎直位移、水平位移，使亮斑移動。

思索1：打開電源開關后，為什么要預熱1—2分鐘后再起先運用?

答：示波管中的電子槍須要預熱，才有電子放射出來。

2．調整亮斑前，為什么要先把輝度旋鈕反轉究竟?

豎直、水平位移旋鈕調到中間位置?衰減置于最高擋?掃描置于“外X”擋?

答：以免開機時亮度太大損壞示波管；使圖象位于屏幕中心；使波形不要太大，超出屏幕范圍；不加掃描電壓，圖象在水平中心位置。

具體操作：先把示波器的輝度調整旋鈕反時針轉究竟，豎直位移旋鈕和水平位移旋鈕旋轉到中間位置，衰減調整旋鈕置于最高擋，掃描范圍旋鈕置于“外X”擋．打開電源開關，指示燈亮，預熱一兩分鐘后，順時針旋轉輝度調整旋鈕．屏上即出現(xiàn)一個亮斑，亮斑的亮度要適中．留意不應使亮斑過亮，特殊是亮斑長時間停留在屏上不動時，應把亮度減弱，以免損傷熒光屏，削減示波管的運用壽命．旋轉聚焦調整旋鈕和協(xié)助聚焦調整旋鈕，視察亮斑的變更，使亮斑最圓最?。D豎直位移旋鈕，視察亮斑的上下移動．旋轉水平位移旋鈕，視察亮斑的左右移動。

問題3：如圖所示，為示波器面板，其屏上顯示了一亮度很低、線條較粗且模糊不清的波形？

(1)若要增大顯示波形的亮度，應調整＿＿＿＿＿＿＿旋鈕．

(2)若要屏上波形線條變細且邊緣清楚，應調整＿＿＿＿＿＿旋鈕．

(3)若要將波形曲線調至屏中心，應調整＿＿＿＿與＿＿＿＿＿旋鈕

答案：(1)輝度(或寫為¤)

(2)聚焦(或寫為⊙)

(3)豎直位移(或寫為↓↑)

水平位移(或寫為←)

問題4：某同學欲按要求先在熒光屏上調出亮斑，為此他進行了如下操作：首先將輝度調整旋鈕逆時針轉究竟，豎直位移和水平位移旋鈕轉到某位置，將衰減調整旋鈕置于1000擋，掃描范圍旋鈕置于“外X”擋，然后打開電源開關(指示燈亮)，過2

min后，順時針旋轉輝度調整旋鈕，結果屏上始終無亮斑出現(xiàn)(示波器完好)．那么他應再調整下列哪個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．聚焦調整旋鈕

D.協(xié)助聚焦旋鈕

答案：（AB）

(3)視察掃描并進行調整

老師提出試驗要求:要使亮斑從左到右移動.亮線約為熒光屏寬度的1/2,讓學生自行調試，老師引導學生先設計好試驗流程。

試驗流程如下：（老師歸納時投影）

①調整x增益至1/3處，掃描頻率至最低，視察亮斑移動

②增大掃描頻率，視察亮線

③調整X增益，視察亮線長度變更

具體操作：把X增益旋鈕順時針轉到三分之一處，掃描微調旋鈕反時針轉究竟，掃描范圍旋鈕置于最低擋，可以看到掃描的情形：亮斑從左向右移動，到右端后又很快回到左端．順時針旋轉掃描微調旋鈕以增大掃描頻率，可以看到亮斑快速移動成為一條亮線．調整X增益旋鈕，可以看到亮線長度的變更。

(4)

視察亮斑在豎直方向的偏移并進行調整

老師提出試驗要求:

亮斑處于中心點的正上方如右圖;②變更豎直電壓,視察亮斑的移動;

③使亮斑處于中心點的正下方.

在老師提出試驗要求①后，在老師根據(jù)如圖所示的試驗電路進行演示的基礎上，指導學生根據(jù)試驗流程進行調試試驗。

試驗流程如下：①掃描范圍調整“外X”

②交直流開關置于“DC”位置

③輸入直流電壓視察亮斑的移動

④變更電壓正負極，再次視察

具體操作：現(xiàn)在給豎直方向加一個直流電壓，把掃描范圍旋鈕置于

“外X”擋，使亮斑位于屏的中心，把“DC、AC”開關置于“DC”位置。照圖連接電路，直流電源用一兩節(jié)干電池即可．逐步減小衰減擋，視察亮斑的向上偏移，再調整y增益使亮斑偏移一段適當?shù)木嚯x，調整變阻器變更輸入電壓，可以看到亮斑的偏移隨著變更，電壓越高，偏移越大。調換電池的正負極，變更輸入電壓的方向，可以看到亮斑改為向下偏移。

(5)視察正弦電壓圖線

老師提出試驗要求:調出正弦電壓圖線.如右圖所示.該試驗步驟讓學生自行調試，老師引導學生先設計好試驗流程。

試驗流程如下：（老師歸納時投影）

①掃描范圍調至第一檔，衰減調至“∞”

②調整掃描微調，屏上出現(xiàn)完整的正弦曲線．

③調整X、Y增益，使曲線變更

④轉換同步極性，視察波形的變更

具體操作：把掃描范圍旋鈕置于第一擋(10Hz～100Hz)，把衰減調整旋鈕置于“∞”擋，即由機內(nèi)供應豎直方向的按正弦規(guī)律變更的電壓，調整掃描微調旋鈕，使屏上出現(xiàn)完整的正弦曲線。調整y增益和X增益，使曲線形態(tài)沿豎直或水平方向發(fā)生變更。把同步極性選擇開關置于“+”位置，正弦曲線從正半周起先，如圖甲所示．置于“－”位置，正弦曲線從負半周起先，如圖乙所示。

問題5：

某學生用示波器視察按正弦規(guī)律變更的電壓圖象時，他將衰減旋鈕置于“∞”檔，將旋鈕置于第一檔（10—100Hz），把同步極性選擇開關置于“+”位置，調整掃描微調旋鈕，在屏幕上出現(xiàn)了如圖甲所示的正弦曲線，后來他又進行了兩步調整，使圖象變成如圖乙所示的曲線，這兩步調整可能是（

）

A.

將衰減調整旋鈕換檔并調整標有“↑↓”的豎直位移旋鈕

B.

將衰減調整旋鈕換檔并調整Y增益旋鈕

C.

調整掃描范圍旋鈕和調整Y增益旋鈕

D.

將同步極性選擇開關置于“－”位置并調整Y增益旋鈕

問題6：用示波器視察頻率為900

Hz的正弦電壓信號。把該信號接入示波器Y輸入。

①當屏幕上出現(xiàn)如下圖所示的波形時，應調整

＿＿鈕。假如正弦波的正負半周均超出了屏幕的范圍，應調整

鈕或

鈕，或這兩個鈕協(xié)作運用，以使正弦波的整個波形出現(xiàn)在屏幕內(nèi)。

②如須要屏幕上正好出現(xiàn)一個完整的正弦波形，應將

鈕置于

位置，然后調整＿＿鈕。

答案：①豎直位移

衰減

Y增益

②掃描范圍

100－1K擋或其次擋(100Hz～1kHz)

掃描微調

五．留意事項

1．留意愛護熒光屏

①開機前或試驗完畢前，把輝度調整旋扭逆時針轉究竟。

②運用過程中不應使光斑過亮。

③光斑長時間不動時留意減小亮度。

2．留意愛護示波器電子管陰極：不頻繁開機、關機，短時間不用時

不必關機，只需將輝度旋扭逆時針轉究竟。

3．留意愛護電子管和分阻電壓：Y軸輸入電壓不得超過400V。

4．示波器波形受外界干擾時，將機殼接地。

六．課堂小結

1.了解示波器的結構和原理。

2．相識了示波器面板上各個旋鈕的名稱和作用。

3.學會用示波器視察信號。

察熒光屏上的亮斑亮度并進行調整②視察掃描并進行調整

③視察亮斑在豎直方向的偏移并進行調整

④視察正弦電壓圖線

分析、評價反思、體會

課堂練習類比說明：示波器波形顯示的原理。示波器的面板各旋鈕開關的名稱、作用用實物投影展示．接通電源之前，開關或限制器置于適當位置應當提示學生留意。老師提出試驗要求，指導學生按試驗流程進行試驗。進行課堂練習，檢查學生試驗的效果。老師提出試驗要求，引導學生先設計好試驗流程后進行試驗。老師提出試驗要求，引導學生先設計好試驗流程后進行試驗

通過課堂練習，檢查學生試驗的效果。示波器運用的留意事項，在試驗教學過程中分開提出，提示學生留意。教學反思：本節(jié)“練習運用示波器”的內(nèi)容，示波器面板上的旋鈕許多，在給學生講解之前，老師自己肯定要知道每個旋鈕的功用以及它的具體的運用方法，操作規(guī)范。在本節(jié)的教學中，我利用多媒體讓學生通過觀看演示試驗視頻來了解示波器的面板旋鈕及其作用，熟