16示波器的奥秘

第六节、示波器的奥秘（1课时）
高二物理备课组
【教学内容分析】
1、课程标准对本节的要求：
理解带电粒子在匀强电场中加速和偏转的原理。

2、教材的地位与作用：
教材主要讨论带电粒子在匀强电场中的运动情况，本节内容是电学和力学知识的综合应用，既应用到力学的分析知识，又揭示了电场世界的客观性。

全节有三个三级主题内容：“带电粒子的加速”、“带电粒子的偏转”、“示波器探秘”。

学好本节内容，既可以复习平抛运动知识，又可以锻炼学生类比的思维，使学生了解物理学的研究方法，尝试理论解决实际问题。

3、教材的编写思路：
教材编写根据学生认知的特点，采用先易后难、循序渐进的方法。

内容上先安排研究带电粒子在电场中做匀加速直线运动，然后利用动能定理解决问题，随后安排“讨论与交流”让学生们讨论用匀变速直线运动规律究。

教材第二部分则安排了带电粒子在电场中偏转的内容，揭示电场使带电粒子偏转的原理。

最后最后讨论示波管，是带电粒子在电场中的加速和偏转问题的实际用，使学生们了解到示波器并不神秘。

4、教材的特点：
第一，揭示电场中的运动与高一的运动有着相似的规律；第二，注重
学生的认知规律，循序渐进，重视学生思考能力培养；第三、讨论示波管，是带电粒子在电
场中的加速和偏转问题的应用，体现理论在生产和生活中的应用。

5、教材处理：
带电粒子在电场中的运动，常见的有加速、减速、偏转、圆周运动等几种。

实际上，运动规律跟力学中的质点运动时相同的，只是在分析物体受力时，要注意电场力的存在。

所以上课时可以由复习高一的力学规律入手引入本节内容的究。

本节教学宜适当使用flash动画，把示波管的奥秘直观化、生动化。

【教学对象分析】
1、学生的兴趣：
理科生具有好奇、好强、好探究的心理特点。

教学中要注意培养学生对物理的兴趣，充分展示示波器的作用，调动学生学习的积极性和主动性。

2、学生的知识基础：
学生已经学过受力分析、匀变速直线运动规律、平抛运动规律
等相关知识。

教学中要充分利用学生的已有的知识经验，使学生积极主动地参与教学过程。

3、学生的认识特点：
一方面，通过演示示波器的用途，使学生对本节内容产生浓厚
的兴趣；另一方面，指出带电粒子在电场中的运动规律跟力学中的质点运动时相同的，只是在分析物体受力时，要注意电场力的存在，使学生没有畏难得负担。

教学中要引导学生理解解决问题的思路和方法，不要让学生死记硬背公式。

教手段上也要充分利用flash课件的特点，化抽象为具体，启发学生思维。

【教学目标】
1、知识与技能
(1)、理解带电粒子在匀强磁场中加速和偏转的原理。

(2)、能用带电粒子在电场中运动的规律，分析解决实际问题。

(3)、了解示波管的构造和原理。

2、过程与方法
通过探究带电粒子在匀强电场中的运动规律，了解物理学的研究方法，尝试解决实际问题。

通过查阅资料了解示波器的原理，培养学生自主学习的能力。

3、情感态度与价值观
了解带电粒子在匀强电场中的运动规律对科技进步的积极作用，
培养学生参与科学探究活动的热情，培养将科学服务人类的意识。

【教学重点】
带电粒子在匀强磁场中加速和偏转的原
【教学难点】
带电粒子在匀强磁场中的偏转
【教学策略】
先学后教、当堂训练。

【教具及教学媒体运用】J2459学生示波器、flash课件和PPT课件、学案
【教学过程设计】
教学环节和教学内容
创设情景，引入课题：实物引入：J2459学生示波器。

示波器是用来测量交流电或脉电流波的形状的仪器，它可以观测电流的波形外，还可以测定频率、电压强度等。

那么它是如何设计制作的，它运用了哪些原理呢？观察好奇兴奋思考用贴近生活的电子设备引入课题，提出要解决的问题激发学生学习兴趣。

1、带电粒子的加速
问题：带电粒子要想在电场中被加速，该怎么办？
结论：要使带电粒子加速，必须使带电粒子加速度方向与速度方向相同。

如图所示，在真空中有一对平行金属板，极板间的距离为d，两板间加以电压U。

两板间有一个质量为m带正电荷q的带电粒子，它在电场力的作用下，由静止开始从正极板向负板运动，求到达负极板时的速度。

方法一：根据动力学和运动学方法求解
平行金属板间的场强：E＝Ud 带电粒子受到的电场力：F＝qE＝qUd 带电粒子的加速度：a＝F/m＝qU/md 匀加速直线运动，设到达负极板的速度为v，根据运动学公式有： v2＝2ad 解得：v＝2qU/m (点评：动力学和运动学方法只适用于匀强电场)
方法二：根据动能定理求解
带电粒子在运动过程中，电场力所做的功W＝qU。

设带电粒子到达负极板时的动能Ek＝1/2mv2，由动能定理可知 qU＝1/2mv2－1/2mv02 ] 由此可求出 v＝2qU/ (点评：根据动能定理求解，过程简捷。

不仅适用于匀强电场，同样用于两金属板是其它形状，中间的电场不是匀强电场的情况) (CAI课件展示) 2、带电粒子的偏转
问题：如何利用电场使带电粒子偏转呢？
结论：要使带电粒子偏转，即速度方向发生变化，必须使粒子的加速度方向与速度方向之间有一夹角。

其中最简单的就是加速度方向与速度方向垂直的情
况。

(CAI课件展示，当速度方向与加速度方向垂直时的运动情况) 如图所示，在真空中水平放置一对金属板Y和Y，板间距离为d，在两板间加电压U。

现有一质量为m、电荷量为q的带电粒子以水平速度v0射入电场中，求：
(1)、电粒子在电场中的运动及运动方程
带电粒子沿极板方向作速度为v0的匀速运动；垂直于极板方向作初速度为零的匀加速运动。

粒子的运动类似平抛运动。

以进入点为坐标原点，沿极板方向取x轴，垂直于极板方向取y轴，则粒子在电场中的运动方程为 x＝v0t y＝1/2at2＝qU/2mdt2
解得： y＝
(2)、带电粒子飞过电场的时间
T＝L/v0
(3)、带电粒子离开电场时偏转的侧位移 y＝1/2at2
3、示波管的原理
问题：刚才我们讨论了带电粒子在电场中的加速和偏转，那么，有什么实际意义呢？示波管就是利用带电粒子在电场中的加速和偏转规律制成的。

(1)、构造及作用①电子枪发射并加速电子。

②偏转电极 YY＇：使电子束竖直(加信号电压)； XX＇：使电子束水平偏转(加扫描电压)。

③荧光屏④玻璃壳 (2)理 YY＇的作用：被电子枪加速的电子在YY＇电场中做匀变速曲线运动，出电场后做匀速直线运动，最后打到荧光屏上。

由y＇＝qL2/mdv02(x＋L2)U知，y与U成正比。

XX＇的作用：
演示：示波器的扫描过程，扫描频率由慢变快。

演示：用示波器分别演示竖直亮线和水平亮线；加正弦交变电压，显示正弦曲线。

当扫描电压和信号电压的周期相同时，荧光屏上
将出现稳定的波形。

(CAI课件：模拟示波器的构造并简析其工作原理)
[知识巩固]：完成【学案设计】中的当堂训练练习。