2024-2025學(xué)年高中物理第二章交變電流3示波器的使用學(xué)案教科版選修3-2

PAGE8-3．示波器的運(yùn)用[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.了解示波器面板上各個旋鈕的名稱及作用．2.了解示波器的工作原理．3.練習(xí)運(yùn)用示波器視察溝通電的波形．一、試驗(yàn)原理示波器是一種能把隨時間變更的電信號用圖像顯示出來的電子儀器．凡能轉(zhuǎn)換成電壓的其他電學(xué)量(如電流、電阻等)和非電學(xué)量(如溫度、壓力、聲波等)，都可以用示波器來視察和測量．二、試驗(yàn)器材示波器1臺，低壓電源1臺，變阻器1只，開關(guān)一個，導(dǎo)線若干，學(xué)生信號源．三、試驗(yàn)步驟1．相識示波器的面板，熟識各部分名稱和作用J2459型示波器如圖所示：示波器面板上的旋鈕有：電源開關(guān)、電源指示燈、輝度調(diào)整旋鈕、聚焦調(diào)整旋鈕、協(xié)助聚焦調(diào)整旋鈕、豎直位移旋鈕、水平位移旋鈕，Y增益調(diào)整旋鈕，X增益調(diào)整旋鈕、衰減調(diào)整旋鈕、掃描范圍旋鈕、掃描微調(diào)旋鈕、外部信號輸入端、交直流選擇開關(guān)、同步極性選擇開關(guān)．2．開機(jī)前的打算把示波器面板上各旋鈕調(diào)整到下面指定位置：(1)輝度調(diào)整旋鈕()反時針方向旋究竟；(2)豎直位移旋鈕(↑↓)旋至中間位置；(3)水平位移旋鈕()旋至中間位置；(4)衰減調(diào)整旋鈕旋到“1000”的位置；(5)掃描范圍旋鈕旋到“外X”位置；(6)Y增益調(diào)整旋鈕反時針方向旋究竟；(7)X增益調(diào)整旋鈕反時針方向旋究竟．3．視察熒光屏上的亮斑并進(jìn)行調(diào)整(1)把示波器的電源插頭插入適合的電源，把電源開關(guān)扳向“開”的位置，可見指示燈亮起，預(yù)熱1～2分鐘．(2)順時針方向旋轉(zhuǎn)輝度調(diào)整旋鈕，使屏上亮斑亮度適中．(3)調(diào)整豎直位移、水平位移旋鈕使亮斑在屏的中間．(4)旋轉(zhuǎn)聚焦調(diào)整旋鈕“⊙”和協(xié)助聚焦調(diào)整旋鈕“○”，使亮斑最圓最?。?5)旋轉(zhuǎn)豎直位移旋鈕，視察亮斑如何移動．(6)旋轉(zhuǎn)水平位移旋鈕，視察亮斑如何移動．4．視察掃描并進(jìn)行調(diào)整(1)把X增益調(diào)整旋鈕順時針轉(zhuǎn)到1/3處，掃描微調(diào)旋鈕逆時針轉(zhuǎn)究竟，掃描范圍旋鈕置于最低擋，視察掃描的情形．(2)順時針旋轉(zhuǎn)掃描微調(diào)旋鈕，可看到亮斑移動加快，直至為一條亮線．(3)調(diào)整X增益調(diào)整旋鈕，可以看到亮線長度的變更．5．視察亮斑在豎直方向的偏移并進(jìn)行調(diào)整(1)將掃描范圍旋鈕置于“外X”擋，溝通直流選擇開關(guān)撥到“DC”位置．(2)按圖所示連接電路．(3)將滑動變阻器的滑片P滑至適當(dāng)位置后閉合開關(guān)，把衰減調(diào)整旋鈕逆時針依次轉(zhuǎn)到100、10和1擋，視察亮斑向上偏移的狀況．(4)調(diào)整Y增益調(diào)整旋鈕，使亮斑偏移一段適當(dāng)?shù)木嚯x，再調(diào)整滑動變阻器，視察亮斑偏移的距離隨輸入電壓變更的狀況．(5)調(diào)換電池的正、負(fù)極，可以看到亮斑改為向下偏移．6．視察按正弦規(guī)律變更的電壓的圖線(1)把掃描范圍旋鈕置于第一擋(10～100Hz)．(2)把衰減調(diào)整旋鈕置于“”擋，即由示波器本身機(jī)內(nèi)供應(yīng)豎直方向的按正弦規(guī)律變更的電壓．(3)反復(fù)調(diào)整掃描微調(diào)旋鈕，使屏上出現(xiàn)完整而穩(wěn)定的正弦曲線．(4)調(diào)整Y增益調(diào)整旋鈕時，視察到曲線的形態(tài)沿豎直方向變更；而調(diào)整X增益調(diào)整旋鈕時，視察到曲線的形態(tài)沿水平方向變更．(5)當(dāng)把同步極性選擇開關(guān)置于“＋”位置時，正弦曲線從正半周起先，把此時視察到的曲線形態(tài)畫在圓框內(nèi)；當(dāng)把同步極性選擇開關(guān)置于“－”位置時，曲線從負(fù)半周起先，把此時視察到的曲線形態(tài)畫在圓框內(nèi)．也可以用Y衰減的其他擋位進(jìn)行測量，把有關(guān)數(shù)據(jù)填入記錄表格中，并比較用哪一擋位較為精確．7．關(guān)機(jī)試驗(yàn)完畢，關(guān)機(jī)前要先把輝度調(diào)整旋鈕逆時針方向旋究竟，然后再切斷電源．四、留意事項(xiàng)1．開機(jī)前及試驗(yàn)完畢關(guān)機(jī)前，先要把輝度調(diào)整旋鈕逆時針轉(zhuǎn)究竟．(處于亮度最低狀態(tài))2．運(yùn)用過程中，不應(yīng)使光斑過亮，特殊是當(dāng)亮斑長時間停留在屏上不動時，應(yīng)將亮度減弱，以免損傷熒光屏，縮短示波管的壽命．3．由示波器Y輸入的電壓不行過大，否則會損壞機(jī)內(nèi)的分壓電阻和電子管，在最大衰減倍率(1000)時也不得超過直流400V.4．盡量避開頻繁開機(jī)、關(guān)機(jī)，否則將縮短示波器電子管陰極的壽命．短時間不用時，不必關(guān)機(jī)，只需將輝度調(diào)整旋鈕旋至熒光屏上無亮線．5．假如顯示的波形受外界干擾，可將機(jī)殼用導(dǎo)線接地．6．當(dāng)“Y輸入”接線柱上接出的導(dǎo)線懸空時，它和“地”間電阻極大，環(huán)境空間中雜散的電磁場將在導(dǎo)線中感應(yīng)較大的電壓，使屏上出現(xiàn)干擾波形，衰減倍率越小，干擾信號顯示的幅度越大．若用手摸這條導(dǎo)線會更嚴(yán)峻，運(yùn)用中應(yīng)盡量避開這種狀況.對示波管原理的理解【例1】(多選)圖中(1)所示是示波管的原理圖，它是由電子槍、豎直偏轉(zhuǎn)電極YY′、水平偏轉(zhuǎn)電極XX′和熒光屏組成．電子槍放射的電子打在熒光屏上將出現(xiàn)亮點(diǎn)，不加任何電壓時，電子打在熒光屏中心．若亮點(diǎn)很快移動，由于視覺暫留關(guān)系，能在熒光屏上看到一條亮線．現(xiàn)在加上頻率較高的偏轉(zhuǎn)電壓，則()(1)(2)(3)(4)(5)A．假如只在偏轉(zhuǎn)電極XX′上加上如圖(2)所示的電壓，應(yīng)視察到一條水平亮線B．假如只在偏轉(zhuǎn)電極YY′上加上如圖(3)所示U＝Umsinωt的電壓，應(yīng)視察到一條正弦曲線如圖(4)C．假如在偏轉(zhuǎn)電極YY′上加上如圖(3)所示U＝Umsinωt的電壓，同時在偏轉(zhuǎn)電極XX′上加上圖(2)所示的電壓，應(yīng)視察到一條正弦曲線如圖(5)D．假如在偏轉(zhuǎn)電極YY′上加上如圖(3)所示U＝Umsinωt，同時在偏轉(zhuǎn)電極XX′上加上圖(2)所示的電壓，應(yīng)視察到一條正弦曲線如圖(4)AD[假如在偏轉(zhuǎn)電極XX′上加上如圖(2)所示的電壓，應(yīng)視察到一條水平的亮線，故A正確；假如只在偏轉(zhuǎn)電極YY′上加上如圖(3)所示U＝Umsinωt的電壓，則在水平方向不運(yùn)動，只在豎直方向偏轉(zhuǎn)，應(yīng)視察到一條豎直的亮線．故B錯誤；假如在偏轉(zhuǎn)電極YY′上加上如圖(3)所示U＝Umsinωt的電壓，同時在偏轉(zhuǎn)電極XX′上加上圖(2)所示的電壓，因圖(2)中的電壓為單一方向上，則形成的圖像只在O點(diǎn)的一側(cè)為圖(4)，故C錯誤，而D正確．]練習(xí)運(yùn)用示波器【例2】圖甲為示波器面板，圖乙為一信號源．甲乙(1)若要觀測此信號源發(fā)出的正弦溝通信號的波形，應(yīng)將信號源的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所示，要將波形上移，應(yīng)調(diào)整面板上的__________旋鈕；要使此波形橫向展寬，應(yīng)調(diào)整____________旋鈕；要使屏上能夠顯示三個完整的波形，應(yīng)調(diào)整____________旋鈕．解析：(1)若要觀測此信號源發(fā)出的正弦溝通信號的波形，應(yīng)從示波器的“Y輸入”和“地”接線柱輸入信號，所以應(yīng)將信號源的a端與示波器面板上的“Y輸入”接線柱相連，b端與“地”接線柱相連．(2)豎直位移旋鈕的作用是調(diào)整波形在屏幕上的豎直位置，由題圖可知該波形偏下，所以應(yīng)當(dāng)調(diào)整6，X增益旋鈕的作用是調(diào)整波形的橫向?qū)挾龋{(diào)整掃描范圍和掃描微調(diào)可調(diào)整屏幕上顯示的完整的波形數(shù)．答案：(1)Y輸入地(2)6X增益掃描范圍和掃描微調(diào)(1)視察正弦波或余弦波：若外加的是正弦交變電壓，當(dāng)掃描頻率是交變電壓整數(shù)倍時可在屏上看到正弦波形．正弦波的形成：亮斑從左到右運(yùn)動的時間若剛好等于交變電壓的周期，則在屏上出現(xiàn)一個完整正弦波形，若是交變電壓周期的兩倍，則出現(xiàn)兩個完整波形．(2)留意豎直位移旋鈕、水平位移旋鈕和X增益、Y增益之間區(qū)分：一個是調(diào)整平衡位置上下運(yùn)動，一個是調(diào)整上下運(yùn)動振幅．一個是調(diào)整水平掃描中心位置，一個是調(diào)整掃描幅度．(3)留意衰減和Y增益之間的關(guān)系，衰減是大幅度調(diào)整振幅，1是不衰減，10表示振幅變?yōu)樵瓉淼姆浅Ｖ唬?00表示變?yōu)樵瓉淼囊话俜种唬鳼增益是較小范圍調(diào)整振幅．留意掃描范圍旋鈕和掃描微調(diào)旋鈕協(xié)作調(diào)整掃描頻率，如要調(diào)到頻率為900Hz，則先把掃描范圍旋鈕打在1000Hz處，再調(diào)整掃描微調(diào)旋鈕使頻率在1000Hz左右小范圍變動，可調(diào)到900Hz.1．用示波器視察某溝通信號時，在顯示屏上顯示出一個完整的波形，如圖．經(jīng)下列四組操作之一，使該信號顯示出兩個完整的波形，且波形幅度減小．此組操作是()A．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C[要讓顯示屏上的波形由一個變?yōu)閮蓚€，就需提高掃描頻率，即需調(diào)整掃描微調(diào)旋鈕．Y增益旋鈕是用來調(diào)整圖像在豎直方向上的幅度的，故選項(xiàng)C正確．]2.若在示波器的“Y輸入”和“地”之間加上如圖所示的電壓，而掃描范圍旋鈕置于“外X”擋，則此時屏上應(yīng)出現(xiàn)的情形是下圖中的()C[Y方向上有一個恒定電壓，掃描范圍旋鈕置于“外X”擋，示波器內(nèi)不供應(yīng)X方向的掃描電壓．而“X輸入”接線柱也沒有輸入任何掃描電壓，所以X方向沒有偏轉(zhuǎn)，選項(xiàng)C正確．]3．示波器運(yùn)用結(jié)束時應(yīng)留意剛好關(guān)機(jī)，關(guān)機(jī)的下列操作依次正確的是()A．先斷開電源開關(guān)，再將“輝度調(diào)整”旋鈕逆時針轉(zhuǎn)究竟B．先斷開電源開關(guān)，再將“輝度調(diào)整”旋鈕順時針轉(zhuǎn)究竟C．先將“輝度調(diào)整”旋鈕逆時針轉(zhuǎn)究竟，再斷開電源開關(guān)D．先將“輝度調(diào)整”旋鈕順時針轉(zhuǎn)究竟，再斷開電源開關(guān)C[輝度調(diào)整旋鈕逆時針旋轉(zhuǎn)時可使屏幕亮度降低，愛護(hù)屏幕．所以關(guān)機(jī)時應(yīng)先將輝度調(diào)整旋鈕逆時針轉(zhuǎn)究竟，再斷開電源開關(guān)．選項(xiàng)C正確．]4．假如在示波器的熒光屏上出現(xiàn)一個亮點(diǎn)在水平方向自左向右移動的圖像，現(xiàn)在要使它變成水平方向的一條亮線，調(diào)整的方法應(yīng)當(dāng)是()A．順時針旋轉(zhuǎn)輝度調(diào)整旋鈕B．調(diào)整衰減旋鈕C．調(diào)整掃描范圍旋鈕和掃描微調(diào)旋鈕，增大掃描頻率D．調(diào)整Y增益調(diào)整旋鈕C[在熒光屏上出現(xiàn)的是一個亮點(diǎn)自左向右的水平移動的圖形，要把它變成水平方向的亮線，若調(diào)整輝度旋鈕，只能使亮度增大，不能變更圖形，所以A選項(xiàng)錯誤；若調(diào)整衰減旋鈕，只能使輸入信號的強(qiáng)度減弱，這里只有一個亮點(diǎn)，沒有輸入信號，所以B選項(xiàng)也是錯的；若調(diào)整Y增益調(diào)整是變更豎直方向輸入的信號強(qiáng)度，即變更圖線在豎直方向的幅度，明顯D選項(xiàng)也是錯誤的；現(xiàn)在熒光屏上出現(xiàn)的是水平方向移動的一個亮點(diǎn)，說明水平掃描頻率太小，使眼睛能覺察到亮度的移動，所以應(yīng)當(dāng)提高水平掃描頻率，使眼睛區(qū)分不開亮點(diǎn)位置的變更，故選項(xiàng)C是正確的．]5.在應(yīng)用示波器視察Y輸入系統(tǒng)的作用時，有下列操作程序，請?jiān)跈M線上填寫視察到的現(xiàn)象．(1)把“掃描范圍”旋鈕置于“外X”擋，“DC、AC”開關(guān)置于“DC”位置，調(diào)整水平、豎直位移旋鈕使光點(diǎn)位于熒光屏中心，將衰減旋鈕置于“1000”擋，“Y增益”旋鈕順時針轉(zhuǎn)到二分之一處；(2)用1～2節(jié)干電池(1.5V)作直流電源，將電源和變阻器組成如圖所示的直流回路，并取出一部分電壓加到“Y輸入”與“地”接線柱上；(3)移動變阻器中心觸頭位置，變更“Y輸入”電壓，視察亮點(diǎn)偏離光屏中心的距離________；(4)將“衰減”旋鈕分別置于“10”、“100”擋，重復(fù)上一步驟，這時會發(fā)覺亮點(diǎn)離光屏中心距離________，由此可見“衰減”旋鈕的作用是_________________________________________________；(5)將直流電源的正負(fù)接線互換，變更輸入電壓方向，視察光點(diǎn)偏移方向的變更，這時可能看到________．答案：(3)變更(4)由大變小變更偏轉(zhuǎn)電壓，變更亮點(diǎn)偏離幅度(5)向相反方向偏移(或向下偏移)6．示波器是檢測和修理各種電子儀器以及進(jìn)行科學(xué)探討必不行少的工具．駕馭它的一般運(yùn)用方法是對每一名一般中學(xué)學(xué)生的一般要求．如圖所示為某次學(xué)生試