高中物理突破示波器几个重难点的方法
高中物理示波器光屏上图案的形成与形状分析专题辅导
示波器光屏上图案的形成与形状分析
重庆张大洪
示波器是用来直接观察电信号随时间变化情况的一种电子仪器,力学信号、运动学信号、热信号、光信号等均可以通过相应的传感器将它们转化成电压信号,并利用示波器来分析与研究;关于示波器面板的认识同学们可以参阅高中物理第二册“练习使用示波器”,本文不再赘述。
一、图案的形成原理
在示波器的竖直偏转电极上加上(即“Y输入”、“地”之间输入外部需要研究的电压信号,或将“衰减”旋钮置于“∞”而使用机内本身提供的加在竖直方向频率的正弦交流电压)Y方向的信号电压;在水平偏转电极上加上(即将“扫描范围”旋钮置于10~100、100~、~、~中的一个档位而使用机内本身提供的图一所示
的水平方向的扫描电压,或将“扫描范围”旋钮置于“外X”档而从“X输入”、“地”之间输入的外部提供的电压)X方向的扫描电压;那么由电子枪发出的电子将同时参与X、Y 方向的受控运动,适当选择“扫描范围”旋钮的档位并调整“扫描微调”旋钮及“衰减”旋钮,即可在示波器的光屏上形成清晰的图案。
二、图案的形状分析
示波器的内部结构如图一所示,如果在偏转电极XX′、YY′上均不加电压时,电子束必将沿直线传播而打在荧光屏的中心,并在荧光屏中心形成一个小亮斑,调节竖直位移旋钮或水平位移旋钮可以调整光斑的位置。
1.如果只在竖直偏转电极YY′上加上偏转电压(常加信号电压)而在XX′电极上不加电压则:
⑴荧光屏上的光斑只在竖直方向即Y方向上作直线运动,调节水平位移旋钮可使光斑在光屏上的任意位置处的竖直线上运动。
⑵光斑偏转距离及运动情况分析:如图二所示由于极板YY′很短,故电子在二板间运动的时间极短,因而可认为电子在YY′板间运动中二板电压U不变,设二板长L、板间距离、
教科版高中物理选修3-2 2.3 示波器的使用(导学案)
第二章交变电流第三节示波器的使用
【学习目标】
1.自主学习认识示波器的面板
2.合作探究观察荧光屏上的亮斑并进行调节,.观察扫描并进行调节,.观察亮斑在竖直方向的偏移并进行调节,.观察按正弦规律变化的电压的图线
3.激情投入,培养学生之间的合作意识和动手能力
【重难点】 1.认识示波器的面板2、示波器的使用方法
【课程内容标准】
(1)收集资料,了解电磁感应现象的发现过程,体会人类探索自然规律的科学态度和科学精神
(2)通过实验,理解感应电流的产生条件。举例说明电磁感应在生活和生产中的应用。
【课前预习案】
【使用说明】
1、同学们要先通读教材,然后依据课前预习案再研究教材;通过梳理掌握:认识示波器的面板
和各个旋钮、开关的名称、作用、操作方法
(一)教材助读
【预习内容】认识示波器面板上的旋钮如图2-3-1 J2459型示波器
1.电源开关
2.电源指示灯。
3.辉度调节旋钮用来调节图像
4.聚焦调节旋钮使打到荧光屏上的电子束汇聚成一个,为了保护荧光屏,亮斑亮度,可调节,使它变暗。
5.辅助聚焦旋钮与4配合,功能同4旋钮
6.竖直位移旋钮用来调节图像的位置
7.水平位移旋钮用来调节图像的位置
8.Y增益调节旋钮调节图像在方向的幅度
9.X增益调节旋钮调节图像在方向的幅度
10.衰减调节旋钮
它有四个挡位,“1”表示,“10”、“100”、“1000”表示衰减为、、、。右边的符号表示机内提供信号,把旋钮调到此处,可看到波形。
11.扫描范围旋钮用来调节扫描电压的,共四个挡位,最低的是10~1100Hz,即可以在10~100Hz范围内调节,向右每拨一挡,频率范围增大倍。最右是外X挡,即使用外部输入的。
高中物理示波器的使用教案
高中物理示波器的使用教案
教学目标:
1. 了解什么是示波器,学会使用示波器测量电磁波的波形;
2. 学习如何调节示波器的各种参数,得到清晰的波形;
3. 掌握示波器的基本操作方法,能够准确地测量电磁波的频率、振幅等参数;
教学重点:
1. 示波器的基本原理和结构;
2. 示波器的操作方法;
3. 电磁波的频率、振幅的测量;
教学难点:
1. 如何调节示波器的各种参数,获取稳定的波形;
2. 如何准确地测量电磁波的频率、振幅等参数;
教学准备:
1. 示波器;
2. 信号发生器;
3. 电磁波发生器;
4. 示波器使用说明书;
教学过程:
1. 引入:介绍什么是示波器,示波器的作用,为实验做铺垫;
2. 实验步骤:
a. 将信号发生器连接到示波器,调节频率和振幅,观察波形的变化;
b. 将电磁波发生器连接到示波器,调节频率和振幅,观察波形的变化;
c. 调节示波器的时间基准和电压基准,获取稳定的波形;
d. 测量电磁波的频率、振幅等参数;
3. 总结:让学生总结本次实验的结果,理解示波器的作用,并掌握示波器的基本操作方法;
教学延伸:
1. 让学生自主尝试调节示波器的各种参数,观察波形的变化,并分析原因;
2. 给学生布置实验报告的作业,总结实验的过程、结果和感想;
教学反思:
本节课通过实验的方式教授了示波器的使用方法,让学生亲自操作,从而更好地掌握示波器的原理和操作技巧。在后续的教学中,可以通过更多的实验来巩固学生的知识,提高他们的实验操作能力。
高中物理示波器教案
高中物理示波器教案
一、教学目标:
1. 了解示波器的基本原理和结构组成;
2. 掌握示波器的使用方法和操作技巧;
3. 能够正确地测量电压信号的振幅、频率和相位差。
二、教学内容:
1. 示波器的基本原理
2. 示波器的结构组成
3. 示波器的使用方法
4. 示波器的操作技巧
5. 示波器的测量功能
三、教学过程:
1. 导入:引入示波器的概念,让学生了解示波器的作用和使用场景。
2. 理论讲解:介绍示波器的基本原理和结构组成,让学生了解示波器的工作原理和功能模块。
3. 操作演示:老师示范示波器的使用方法和操作技巧,让学生学会如何正确操作示波器测
量电压信号。
4. 练习:让学生自行操作示波器,练习测量电压信号的振幅、频率和相位差,检验掌握程度。
5. 总结:总结本节课的重点内容,强调示波器在物理实验中的重要性和应用价值。
四、教学评价:
1. 基本原理和结构组成:学生能够清晰地介绍示波器的基本原理和结构组成。
2. 使用方法和操作技巧:学生能够正确地操作示波器,测量信号参数并进行数据分析。
3. 实验结果:学生能够准确地测量电压信号的振幅、频率和相位差,理解实验结果的意义。
五、课后拓展:
1. 学生可以通过实验材料或模拟软件继续练习示波器的使用;
2. 学生可以自行寻找相关资料,了解示波器在不同领域的应用。
六、教学反思:
1. 注意引入实际案例,帮助学生更好地理解示波器的应用价值;
2. 加强实际操作环节,让学生更熟练地掌握示波器的使用方法。
高中物理示波器的奥秘
.
15
5.一电子以的速度沿欲电场垂直的
方向从点沿垂直于场强方向飞入,
并从点沿与场强方向成角的方向飞
出该电场,如图3-5所示。则A、B
两ห้องสมุดไป่ตู้的电势差为
V(电子质
量为9.11031kg )。
答案:-136.5
图3-5
.
16
6.图中a、b和c分别表示点电荷的电场中的三个等
势面,它们的电势分别为6V、4V和1.5V.一质子
1mV2 2
-
12mV02
=qU*
.
7
五、 加速和偏转一体 vy
v
_+
φ
++++++
v0
-q
y
m
U2
v0
U1 - - - - - L
v0
2qU1 m
y2qmU2dvL022
U2L2 4dU1
tanqmU2d0L2vLdU U.12
8
思考题:
让一价氢离子、一价氦离子和二价氦离子的混合物经过 同一加速电场由静止开始加速,然后在同一偏转电场里 偏转,在通过加速电场时获得的动能是否相同?通过偏 转电场时,它们是否会分为三股?请说明理由。
_
V 1 _V 由动能定理可得
_
_
12mV2 qU
教科版高中物理选修3-2第二章《示波器的使用》备课参考
●新课导入建议 有一种用途十分广泛的电子测量仪器,它能把肉眼看不 见的电信号变换为看得见的图像,从而便于人们研究各种电 现象的变化过程. 今天我们就来认识这种仪器——示波器.
●教学流程设计
课前预习安排: 1.看教材 2. 填 写 【 课 前 自 主 导 学 】 (同学之间可进行讨论)
步骤1:导入新课, 本节教学地位分析
步骤7:指导学生 完成【当堂双基达 标】,验证学习情况
步骤8:先由学生自己 总结本节的主要知识,教 师点评,安排学生课下完 成【课时作业】
演示结束
课标解读
重点难点
1.认识示波器的面板. 1.认识示波器的面板.(重
2.观察荧光屏上的亮斑并进行 点)
调节. 2.观察并调节示波器波形.
3.观察扫描并进行调节. (重点)
4.观察亮斑在竖直方向的偏移 3.波形的调节方法.(难点)
并进行调节. 4.不同输入端对应的波形分
5.观察按正弦规律变化的电压 析.(难点)
的图线.
步骤2:老师提 问,Leabharlann Baidu查预习效果 (可多提问几个学生)
步骤3:师生互动完成“探 究 1” 互 动 方 式 ( 除 例 1 外 可 再变换命题角度,补充一 个例题以拓展学生思路)
步骤4:教师通过 例题讲解总结示波面 板上各旋钮的作用
步骤5:让学生完 成【迁移应用】,检 查完成情况并点评
示波器知识点高中
示波器知识点高中
示波器是一种用来显示交流电信号波形的仪器,它可以帮助我们观察电路中的电压和电流的变化情况。在高中物理课程中,示波器是一个重要的实验工具,通过学习示波器的基本原理和使用方法,可以更好地理解电路中的各种现象和规律。本文将逐步介绍示波器的知识点,帮助大家更好地掌握这一实验工具。
第一步:了解示波器的基本原理
示波器的基本原理是利用荧光屏上的电子束来显示电压信号的波形。电子束在屏幕上扫描的速度非常快,通过控制电子束的位置和亮度,可以将电压信号的波形显示在屏幕上。
示波器的显示原理可以用以下几个关键概念来理解:
1.示波器的时间基准:示波器的时间基准决定了屏幕上波形的横向时间
尺度。常见的时间基准有1ms/div、0.1ms/div等,表示每个小格代表的时间长度。
2.示波器的电压基准:示波器的电压基准决定了屏幕上波形的纵向电压
尺度。常见的电压基准有1V/div、0.1V/div等,表示每个小格代表的电压大小。
3.示波器的触发功能:示波器的触发功能用来控制示波器在何时开始扫
描电压信号。触发功能可以帮助我们稳定地观察波形。
第二步:学习示波器的使用方法
学习示波器的使用方法可以分为以下几个步骤:
1.连接电路:首先,将被测电路与示波器连接,一般是通过将被测电路
的信号输出端连接到示波器的输入端。
2.调整时间基准和电压基准:根据被测电路的信号特点,选择合适的时
间基准和电压基准,并调整示波器的旋钮,使得波形显示在屏幕上。
3.设置触发功能:根据需要,设置触发功能,使得示波器在特定条件下
开始扫描电压信号。
【精准解析】高中物理粤教版选修3-1教师用书:第1章+第6节 示波器的奥秘+Word版含解析
A. 2qU m
B.v0+
2qU m
C. v20+2mqU
D. v20-2mqU
C [由动能定理得 qU=12mv2-12mv20,解得 v= v20+2mqU,选项 C 正确.]
带电粒子在匀强电场中的偏转问题 1.基本规律
速度:vx=v0 (1)初速度方向
位移:x=v0t
速度:vy=at=mqUd·vl0
(3)粒子在水平方向的速度始终为 v0.
[解析ห้องสมุดไป่ตู้ (1)加速过程,由动能定理得 eU1=12mv20
①
进入偏转电场,电子在平行于极板的方向上做匀速运动,
L1=v0t
②
在垂直于极板的方向上做匀加速直线运动,加速度为
-6-
a=F=eU2
③
m dm
偏移距离 y=1at2
④
2
由①②③④得 y=U2L21 4dU1
2.问题处理的方法和思路 (1)分析方法和力学的分析方法基本相同:先分析受力情况,再分析运动状态 和运动过程(平衡、加速、减速;直线还是曲线),然后选用恰当的规律解题. (2)解决这类问题的基本思路是: ①用运动和力的观点:牛顿定律和运动学知识求解;
②用能量转化的观点:动能定理和功能关系求解.
3.应用动能定理处理这类问题的思路(粒子只受电场力)
-7-
[跟进训练] 训练角度 1.不同粒子的偏转比较 2.如图所示,带电荷量之比为 qA∶qB=1∶3 的带电粒子 A、B,先后以相同 的速度从同一点水平射入平行板电容器中,不计重力,带电粒子偏转后打在同一 极板上,水平飞行距离之比为 xA∶xB=2∶1,则带电粒子的质量之比 mA∶mB 以 及在电场中飞行的时间之比 tA∶tB 分别为( )
教科版高中物理选修3-2:《示波器的使用》课件1-新版
J2459型示波器 图2-3-1
练习使用示波器
1.基本知识 (1)观察亮斑的移动时,应在“__Y_输__入__”和“_地__”间加 __直__流__ 电 压 , 可 观 察 到 亮 斑 _向__上__ 偏 移 . 直 流 电 压 改 加 在 “X输入”上,可观察亮斑发生_水__平___偏移. (2)观察扫描:把“扫描范围”旋钮置于_最__低__档,“扫 描微调”旋钮_逆___时针转到底,可以观察到亮斑从左向右移 动,并迅速返回左端.
(2)竖直位移旋钮的作用是调节波形在屏幕上的竖直位 置,由题图可知该波形偏下,所以应该调节6,X增益旋钮 的作用是调整波形的横向宽度.调节扫描范围和扫描微调可 调整屏幕上显示的完整的波形数.
【答案】 (1)Y输入 地 (2)6 X增益 扫描范围和 扫描微调
2.若在示波器的“Y输入”和“地”之间加上如图2-3 -7所示的电压,而扫描范围旋钮置于“外X”挡,则此时 屏上应出现的情形是下图中的( )
图2-3-7
【解析】 Y方向上有一个恒定电压,扫描范围旋钮置 于“外X”挡,示波器内不提供X方向的扫描电压.而“X输 入”接线柱也没有输入任何扫描电压,所以X方向没有偏 转,选项C正确.
【答案】 C
1.在应用示波器做观察亮斑在竖直方向的偏移实验 时,应将( )
A.“扫描范围”旋钮置于“10”挡 B.“扫描范围”旋钮置于“外X”挡 C.“DC”“AC”开关置于“AC”位置 D.“DC”“AC”开关置于“DC”位置
示波管使用原理
突破示波器几个重难点的方法
湖北省丹江口市一中汪新亮
示波器的原理是高中物理比较难掌握的内容之一,学生不能理解的原因是学生没有理解示波器为什么能够直接观察电信号随时间变化,扫描原理及扫描频率与完整波形的关系,针对以上几个问题笔者设计以下教学过程,实践证明教学效果很好,现笔者总结如下,希望对同学有所启发。
1.为了让学生弄懂原理笔者采取类比的方法,先根据以下装置设计一些问题,并现场演示所设计的问题。
装置,如图1,把漏斗吊在支架上,下方放一块硬纸板,纸板上画一条直线,漏斗静止不动时正好在纸板的正上方,在漏斗里装满细沙。
问:纸板不动,只有沙斗摆动看到什么现象?
答:看到垂直的直线。
问:纸板沿匀速运动,沙摆不动看到什么现象?
答:看到沿的直线。
问:沙摆摆动同时纸板沿匀速运动,看到什么现象?
答:看到正弦或余弦图,即单摆的振动图像。因为沿移动的位移除以速度即为时间。
问:以纸板为参照物沙摆怎样运动?
答:沙摆同时参与两个方向的运动,即垂直方向的简谐运动和沿方向的匀速直线运动。
问:如果纸板不动怎样得到相同的图形?
答:沙摆摆动同时,使沙摆沿方向做匀速直线运动。
问:纸板长度一定,怎样使纸条上正好得到一副完整的正弦(余弦)图?二副完整的正弦或余弦图?三副完整的正弦或余弦图?
答:设纸板的长度一定,纸板从始点运动到终点时间为纸条运动周期,若纸板运动周期是沙摆振动周期一倍正好得到一副完整的正弦或余弦图,若纸板运动周期是沙摆振动周期二倍正好得到二副完整的正弦或余弦图,若纸板运动周期是沙摆振动周期三倍正好得到三副完整的正弦或余弦图。
高中物理教科版选修3-2课件:2-3示波器的使用
1要观察信号电压的波形,应把信号电压加在“Y输入” 与“地”接线柱间。
2竖直位移旋钮和水平位移旋钮分别用来调节图象在竖直 方向和水平方向的位置。
3Y增益调节旋钮和X增益调节旋钮分别用来调节图象在 竖直方向和水平方向的幅度。
4扫描范围旋钮和扫描微调旋钮可以调节扫描电压的频 率。
A.将衰减调节旋钮调为“10”挡 B.调节Y增益旋钮 C.调节X增益旋钮 D.调节扫描微调旋钮
解析:(1)应使波形竖直向上和水平向左移动。 (2)使扫描电压的频率等于信号频率的13。
答案:(1)竖直位移 水平位移 辉度调节 (2)BCD
No.2 示波器的波形调节 例2 用示波器观察频率为900 Hz的正弦交流电压信号,把 该信号接入示波器Y输入。
第二章 交变电流
3 示波器的使用
学习目标:1.了解示波器面板上各个旋钮的名称及作用。 2.练习使用示波器观察交流电的波形。
01 教材要点突破
要点 示波器的原理和构造
1.示波管是示波器的核心部件,外部是一个抽成真空的玻 璃壳,内部主要由 电子枪 (发射电子的灯丝、加速电极组成)、 偏转电极(由一对X偏转电极板和一对Y偏转电极板组成)和
[答案] (1)竖直位移 衰减 Y增益 (2)扫描范围100 Hz~1 kHz挡 扫描微调
高中物理第一章电场第六节示波器的奥秘讲义省公开课一等奖新名师优质课获奖PPT课件
2qU m.
(2)若粒子的初速度不为零,则 qU=12mv2-12mv20,
v= 2mqU+v20.
19/57
【典例 1】 (多选)一个带正电的微粒放在电场中, 场强的大小和方向随时间变化的规律如图所示,带电微 粒只在电场力的作用下,在 t=0 时刻由静止释放,则下 列说法中正确的是( )
A.微粒 0~1 s 内的加速度与 1~2 s 内的加速度相同 B.微粒将沿着一条直线运动 C.微粒做往复运动 D.微粒在第 1 s 内的位移与第 3 s 内的位移相同
答案:A
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知识点二 带电粒子的偏转及示波器 提炼知识 1.带电粒子在匀强电场中的偏转. 带电粒子的初速度与电场方向垂直,粒子的运动类似物 体的平___抛__运动,则它在垂直电场线方向上做_匀__速__直__线__运动, 在沿电场线方向上做初速度为零的_匀__加__速__直___线_运动.
9/57
49/57
同理可知 Y 带正电,即极板 Y 的电势高于极板 Y′, 故 A、C 正确,B、D 错误.
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判断正误 (1)带电粒子(不计重力)的初速度与电场方向垂直, 在垂直匀强电场方向做匀速直线运动.(√) (2)带电粒子(不计重力)的初速度与电场方向垂直,沿 匀强电场方向受恒定的电场力作用.(√) (3)由示波管构造及功能的原理图可知,电子枪的作 用是使电子在竖直和水平方向上偏转.(×)
高中物理第六节示波器的奥秘
示波器的面板
第六节 示波器的奥秘
本节学习任务
1. 了解示波器的用途和基本工作原理; 2. 能综合运用力学知识和电场知识研究带 电粒 子在电场中加速、偏转等典型问题;
3.了解示波管的构造,理解示波管的工作原 理.
分析:这个例题包含有加速和偏转两个物理过程.加速过 程使粒子获得速度v0,由动能定理
qU1
1 2
m
0
2
wenku.baidu.com,
0
2qU1 m
偏转过程经历的时间 t l
0
偏转过程加速度 a qU 2
md
所以偏转的距离
y 1 at 2 1 qU2 ( l )2 U 2l 2
2
2 md 0
4U1d
偏转的角度
arc
tan(
y
)
arc
tan(
U
2l
)
x
2U1d
讨论:
(1)偏转的距离y和偏转的角度φ都仅由加速电 场和偏转电场的情况决定,与带电粒子的电量、 质量无关。 (2)要增大偏转的距离y和偏转的角度φ,可采 取的措施有:减少加速电压U1或增大偏转电压U2 等。
示波器就是根据这一原理制成的。
高中物理教案《示波管的原理及应用》
示波管的原理及应用
教学目标
1.考点要求
示波管,示波器及其应用(Ⅰ)
带电粒子在匀强电场中的运动 (Ⅱ)
2.知识目标
1)知道示波器的基本原理.
2)理解带电粒子在匀强电场中的运动规律,分析解决加速偏转方面的问
题.交变电场中的运动
3)分析示波器荧光屏上得到正弦图象的条件.
3. 能力目标
实际问题背景的分析能力,处理问题的近似简化能力,知识综合能力的考查.
重点难点分析:
重点:带电粒子在电场中的偏转规律.
难点:综合运用电学和力学知识处理偏转问题.
教学媒体:
课件
教学过程:
示波器原理
1、示波
管的
原理构造图
.,,屏的时间也很短电子从偏转电极到荧光很小很大0
0v l v 2、成像原理
⑴两偏转电极间均不加电场.
电子打在何处? 荧光屏上显示什么图象?
⑵若只在偏转电极YY'上加电压.
若加恒定电压U,电子如何偏转?荧光屏上显示什么图象?偏
转距离y '如何计算?
y'=
讨论:一台正常工作的示波管,突然发现荧光屏上的画面的高度缩
小了,说明什么问题?要使画面恢复到原来高度,如何调节?(即
通过改变U ,改变y ')
若电压U是持续变化的?荧光屏上得到什么图象?
每一个电子
持续的电子流
类似于力学中什么实验现象?
如何在荧光屏上得到正弦图象?
⑶若只在偏转电极XX'上加电压.(扫描电压)
要加怎样的扫描电压Ux,才能得到匀速扫描水平的亮线?
⑷要在屏幕上得到稳定的正弦图象,应加什么样的扫描电压?若得到
一个完整的正弦图象呢?两个完整的呢?
拓展思考:
1)如何得到电子计算机中矩形脉冲?
2)如何得到示波器中的锯齿波形?
巩固练习
1、喷墨打印机的结构简图如下图所示,其中墨盒可以发
示波器高中物理
示波器高中物理
示波器是高中物理学习中重要的实验仪器之一。它是一种用于观察和测量电信号波形的设备,不仅在物理实验室中广泛应用,也在电子工程和通信领域中发挥着重要作用。本文将介绍示波器的基本原理、结构和应用,以及其在物理学习和实际应用中的重要性。
一、示波器的基本原理
示波器基于示波管的工作原理,通过将电信号转换为可视化的波形来进行观察和分析。示波器的工作原理基于两个关键概念:扫描和偏转。
1. 扫描:示波器通过水平扫描电子束的方式,在屏幕上形成一个水平的时间基准。这使得我们可以在屏幕上观察到电信号随时间的变化。
2. 偏转:示波器通过垂直偏转系统控制电子束在屏幕上的位置。电信号的电压变化将导致电子束在垂直方向上的偏移,从而形成波形。
二、示波器的结构和功能
示波器通常由以下几个主要部分组成:
1. 示波管:示波器的核心部件是示波管,它是一种真空管或荧光屏幕。示波管通过电子束在屏幕上的偏转来形成波形图像。
2. 水平系统:水平系统控制电子束的水平扫描速度,以确定时间基准。它通常包括触发电路,用于确定何时开始扫描。
3. 垂直系统:垂直系统控制电子束在屏幕上的垂直位置,以反映电信号的电压变化。它包括垂直放大器和垂直偏移电路,可调整波形的幅度和位置。
4. 控制和显示部分:示波器还包括控制按钮、旋钮和显示屏等部分,用于控制示波器的各种功能,并显示观察到的波形。
三、示波器的应用
示波器在物理学习和实际应用中具有广泛的用途。以下是一些示波器的应用场景:
1. 实验观测:在物理实验中,示波器用于观测和分析电信号的波形,例如交流电路中的正弦波、方波和脉冲波形。它使
高中物理新选修课件示波器的奥秘
模拟示波器的成本最低,数字示波器和混合信号示波器的成本较高。
03
示波器操作方法与技巧
面板功能介绍及操作指南
电源开关
控制示波器的电源通断。
亮度旋钮
调节屏幕亮度,使波形显示更加清晰。
聚焦旋钮
调节屏幕聚焦,使波形更加锐利。
面板功能介绍及操作指南
水平位移旋钮
调节波形在屏幕水平方向 的位置。
垂直位移旋钮
05
示波器故障排除与维护保 养知识
常见故障现象及原因分析
无显示或显示不正常
可能原因包括电源故障、显示器损坏、主板问题等。
波形失真
可能由探头不匹配、输入信号过大或示波器设置不当等引起。
自动设置功能失效
通常与软件故障或操作不当有关。
故障排除方法和步骤
检查电源和接线
确保电源连接正常,检查所有接线是否牢固 。
板等。
02
水平系统
水平系统控制示波器屏幕上水平方向的时间基准,使得信号波形能够在
屏幕上水平展开。水平系统的主要部件包括时基发生器、水平放大器、
水平偏转板等。
03
触发系统
触发系统用于使示波器的扫描与输入信号同步,以确保信号波形的稳定
显示。触发系统的主要部件包括触发电路、触发选择器等。
主要性能指标
第一季度
第二季度
第三季度
第四季度
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突破示波器几个重难点的方法
示波器的原理是高中物理比较难掌握的内容之一,学生不能理解的原因是学生没有理解示波器为什么能够直接观察电信号随时间变化,扫描原理及扫描频率与完整波形的关系,针对以上几个问题笔者设计以下教学过程,实践证明教学效果很好,现笔者总结如下,希望对同学有所启发。
1.为了让学生弄懂原理笔者采取类比的方法,先根据以下装置设计一些问题,并现场演示所设计的问题。
装置,如图1,把漏斗吊在支架上,下方放一块硬纸板,纸板上画一条直线,漏斗
静止不动时正好在纸板的正上方,在漏斗里装满细沙。
问:纸板不动,只有沙斗摆动看到什么现象?
答:看到垂直的直线。
问:纸板沿匀速运动,沙摆不动看到什么现象?
答:看到沿的直线。
问:沙摆摆动同时纸板沿匀速运动,看到什么现象?
答:看到正弦或余弦图,即单摆的振动图像。因为沿移动的位移除以速度即为时间。
问:以纸板为参照物沙摆怎样运动?
答:沙摆同时参与两个方向的运动,即垂直方向的简谐运动和沿方向的匀速直线运动。
问:如果纸板不动怎样得到相同的图形?
答:沙摆摆动同时,使沙摆沿方向做匀速直线运动。
问:纸板长度一定,怎样使纸条上正好得到一副完整的正弦(余弦)图?二副完整的正弦或余弦图?三副完整的正弦或余弦图?
答:设纸板的长度一定,纸板从始点运动到终点时间为纸条运动周期,若纸板运动周期是沙摆振动周期一倍正好得到一副完整的正弦或余弦图,若纸板运动周期是沙摆振动周期二倍正好得到二副完整的正弦或余弦图,若纸板运动周期是沙摆振动周期三倍正好得到三副完整的正弦或余弦图。
补充:纸板运动的周期是沙摆周期的n倍就在纸板条上得到n个完整的正弦(余弦)波形。或沙摆频率是纸板频率n倍就在纸板上得到n个完整的正弦(余弦)波形。
2.示波器工作原理与沙摆类似,它的工作原理可等效成下列情况:如图2,真空室中电极K发出电子经过加速电场后,由小孔沿水平金属板间的中心线射入板中。在两板间加
上如图3所示的正弦交流电压,竖直偏转位移与偏转电压的关系,在两极板右侧且与右侧相距一定距离与两板中心线(图中虚线)垂直的荧光屏,中心线正好与屏上坐标原点相交。
如果前半个周期内B板的电势高于A板的电势,电场全部集中在两板之间,且分布均匀。在每个电子通过极板的时间内,电场视作恒定的,电子在竖直方向按正弦规律上下移动。
问:荧光屏不动,只在竖直方向加正弦电压看到什么现象?
答:看到沿y轴的一条直线。由于视觉暂留和荧光物质的残光特性,电子打的径迹可显
示出来。
当第一个电子到达坐标原点时,使屏以速度v沿负x方向运动,每经过一定时间后,在一个极短的时间内它跳回到初始位置,然后重新做同样的匀速运动。
问:在y轴上不加电压,使屏以速度v沿负x方向运动看到什么现象?
答:水平直线
问:在竖直方向加正弦电压,同时使屏以速度v沿负x方向运动,看到什么现象?
答:看到正弦图,这样荧光屏上亮斑的位置变化就反映了所加电信号的变化规律。因为沿x轴移动的位移除以速度即为时间。
问:以荧光屏为参照物电子怎样运动?
答:电子同时参与两个方向的运动,即沿y轴方向的简谐运动和x沿方向的匀速直线运动。
问:如果荧光屏不动怎样得到相同的图形?
答:电子同时参与竖直方向简谐运动和水平方向的匀速直线运动。
问:要使荧光屏上始终显示一个完整的波形,荧光屏必须每隔多长时间回到初始位置?答:荧光屏运动的周期等于信号电压的周期。
问:两个或三个完整波形呢?
答:荧光屏运动的周期等于信号电压的周期两倍或三倍。
问:n个呢?
答:荧光屏运动的周期等于信号电压的周期n倍,则在荧光屏上显示n个完整波形。
由于电子在竖直方向所加电压成正弦规律变化,故电子在竖直方向做简谐运动(偏转位移与偏转电压成正比,书本上已证明),以荧光屏为参照物,电子同时在做沿x轴正方向的匀速直线运动,学生很容易理解。故荧光屏上的图能反映信号随时间变化的规律。
3.事实上示波器中电子同时参与两种运动,即水平方向的匀速运动和竖直方向的运动(由所加信号决定),怎样使电子在水平方向做匀速直线运动呢?
偏转系统控制电子射线方向,使荧光屏上的光点随外加信号的变化描绘出被测信号的波形。图4中,Y、和X、两对互相垂直的偏转板组成偏转系统。两对偏转板分别加上
电压,使两对偏转板间各自形成电场,分别控制电子束在垂直方向和水平方向偏转。水平偏
转位移与偏转电压关系:。偏转位移与偏转电压成正比,要使电子在水平方向做匀速直线运动,水平偏转电压必须随时间均匀增加,故水平偏转电压为图5所示:
只在X、间加如图5所示电压,在Y、不加电压时,光屏上的亮斑就从一边匀速
地水平移到另一边,然后迅速返回原处,再匀速地水平移到另一边,这个过程叫扫描,当扫描电压的频率加快时,由于视觉暂留和荧光物质的残光特性,在荧光屏上移动的亮斑看起来
成了一条亮线。再在Y、间加正弦(余弦)信号电压,电子就参与了两种运动,即水平
方向匀速直线运动,竖直方向简谐运动。由于视觉暂留和荧光物质的残光特性,就在荧光屏上显示正弦(余弦)图,横坐标表示时间。
4.练习巩固
题1在观察按正弦规律变化的电压图象时,只看到一个完整的正弦波形,现欲在荧光屏上看到三个正弦波形,应调节()
A.扫描频率旋钮
B.扫描微调旋钮
C.衰减旋钮
D.X增益旋钮
答案:B
题2如果只在示波器的Y接口上按照如图所示加一直流电压,荧光屏上显示什么图像?如按图6a电路在Y接口上分别加上如图b所示的交流电压或锯齿电压,荧光屏上呈现什么图像?
答案:加一直流电压,荧光屏上显示一个亮点,加上如图6b所示的交流电压或锯齿电压,荧光屏上呈现竖直亮线。
题3用示波器观察频率为900Hz的正弦电压信号。把该信号接入示波器Y输入。
①当屏幕上出现如图7所示的波形时,应调节钮。如果正弦波的正负半周均超出了屏幕的范围,应调节钮或钮,或这两个钮配合使用,以使正弦波的整个波形出现在屏幕内。
②如需要屏幕上正好出现一个完整的正弦波形,应将钮置于位置,然后调节钮。
答案:①竖直位移或↑↓,衰减或衰减调节,y增益;
②扫描范围1k挡位,扫描微调。