高中物理教案《示波管的原理及应用》(完整)
高中物理教案《示波管的原理及应用
一、教案基本信息《示波管的原理及应用》适用年级：高中物理课时安排：2课时教学目标：1. 了解示波管的基本原理和结构；2. 掌握示波管的信号输入和显示原理；3. 了解示波管在实际应用中的广泛用途。
教学重点：1. 示波管的基本原理和结构；2. 示波管的信号输入和显示原理；3. 示波管的应用领域。
教学难点：1. 示波管的工作原理；2. 示波管的信号输入和显示原理。
二、教学准备教具准备：示波管、示波器、信号发生器、导线等。
教材准备：高中物理教材相关章节。
三、教学过程第一课时：一、导入（5分钟）1. 引导学生回顾电磁学基础知识，如电子、电场、磁场等；2. 提问：同学们是否了解示波管？示波管在实际应用中有什么作用？二、示波管的基本原理和结构（15分钟）1. 讲解示波管的基本原理，如电子在电场和磁场的作用下运动；2. 介绍示波管的结构，如电子枪、荧光屏、绝缘介质等；3. 展示示波管的实物图，帮助学生直观理解。
三、示波管的信号输入和显示原理（20分钟）1. 讲解示波管的信号输入方式，如电压信号、电流信号等；2. 介绍示波管的显示原理，如电子在荧光屏上形成图像的过程；3. 演示示波管的信号输入和显示实验，让学生亲身体验。
第二课时：四、示波管的应用领域（15分钟）1. 介绍示波管在通信、电子、医疗等领域的应用实例；2. 分析示波管在不同领域的具体应用原理；3. 引导学生思考示波管在未来技术发展中的潜在应用。
五、课堂小结（10分钟）1. 回顾本节课所学内容，让学生总结示波管的原理和应用；2. 强调示波管在现代科技领域的重要性；3. 鼓励学生课后深入了解示波管及相关技术的发展。
六、课后作业（课后自主完成）1. 绘制示波管的结构示意图；2. 描述示波管的信号输入和显示过程；3. 举例说明示波管在实际应用中的具体场景。
四、教学反思本节课通过讲解示波管的基本原理、结构、信号输入和显示原理，使学生对示波管有了更深入的了解。
通过展示示波管的实际应用场景，激发了学生的学习兴趣。
示波管的原理和应用
示例波管的原理和应用1. 示波管的原理示波管是一种用于显示电信号波形的电子器件。
它根据电子束的扫描和偏转方式，可以显示出电信号的幅度、频率和时间等信息。
示波管的原理基于电子束在电场和磁场的作用下发生偏转和扫描，从而在荧光屏上形成波形。
1.1 热阴极电子发射示波管的基本原理之一是利用热阴极产生电子发射。
热阴极通电后，由于阴极丝受热，阴极表面所包含的电子获得足够的能量，克服阴极表面的束缚力而被发射出来。
1.2 电子束的偏转和扫描示波管中，电子束通过电场和磁场的作用实现偏转并完成扫描。
在水平方向上，通过施加电压使电子束水平偏转，从而在荧光屏上显示出时间的变化；在垂直方向上，通过施加垂直偏转电压使电子束垂直偏转，从而在荧光屏上显示出电信号的幅度。
1.3 荧光屏的显示荧光屏是示波管屏幕的一部分，它能够发光。
当电子束扫描到荧光屏上时，被激发的荧光屏发出可见光，形成波形图案。
2. 示波管的应用示波管在电子领域有着广泛的应用，以下是几个常见的应用场景：2.1 电路故障排除示波管能够显示电路信号的波形，因此在电路故障排除过程中非常有用。
通过观察示波管上的波形图案，可以判断故障出现的位置和原因，从而快速修复电路故障。
2.2 波形显示和分析示波管可以用于观察和分析各种电信号的波形特征，包括电压波形、频率波形、脉冲波形等。
这对于电子工程师来说非常重要，可以帮助他们设计和调试电路。
2.3 数据采集和记录示波管可以与数据采集设备配合使用，实现对电信号的实时采集和记录。
这在科学实验、工业监测等领域具有重要意义，可以帮助人们收集并分析大量的数据。
2.4 示教和演示示波管是电子教学和演示中常用的工具之一。
通过示波管的实时波形显示，可以直观地展示电信号的特征。
这对于教学和演示过程中的讲解和理解非常有帮助。
2.5 音频和视频设备调试示波管在音频和视频设备调试中也有广泛应用。
通过观察示波管上的波形，可以确保音频和视频信号传输的准确性和稳定性，帮助工程师完成设备调试和优化。
《示波管的原理》教学设计
《示波管的原理》教学设计教学设计《示波管的原理》一、教学目标1.了解示波管的基本结构和工作原理。
2.掌握示波管在示波器中的作用和应用。
3.能够解释示波管显示波形的原理。
4.能够分析示波管在电子行业中的重要性。
二、教学内容1.示波管的结构和工作原理。
2.示波器中示波管的作用及示波原理。
3.示波管的分类及特点。
4.示波管在电子行业中的应用。
三、教学过程1.导入通过电子产品中常见的显示器，引出示波管的作用和重要性。
2.讲授（1）示波管的结构和工作原理。
示波管是一种电子设备，主要由电子枪、偏转系统、荧光屏等部分组成。
当电子枪发射的电子束被偏转系统控制到荧光屏上，就能形成各种波形信号。
示波管主要是通过调节电子束的位置和强度来显示不同的波形信号。
（2）示波器中示波管的作用及示波原理。
示波器是一种用来显示电信号波形的仪器，主要由示波管、放大器和触发器等组成。
示波器中的示波管起到显示波形的作用，通过对电子束的控制来显示不同的波形信号，从而实现对电信号波形的观测和分析。
（3）示波管的分类及特点。
示波管可以分为阴极射线示波管和示波图示管。
阴极射线示波管的工作原理是在荧光屏上形成一个发光点，通过调节电子束的位置和强度来显示波形信号；示波图示管是一种数字显示器，采用电子束直接在荧光屏上显示数字形式的波形信号。
（4）示波管在电子行业中的应用。
示波管在电子行业中起到非常重要的作用，主要用于测量和显示电信号波形，例如在电子仪器、通信设备、电路设计等领域都有着广泛的应用。
3.案例分析通过实际案例分析示波管在电子行业中的应用，加深学生对示波管的理解和认识。
4.小结总结本节课的教学内容，强调示波管在电子行业中的重要性，并对示波管的结构、工作原理和应用进行概括。
四、教学方法1.讲授相结合：通过讲解示波管的基本知识和工作原理，帮助学生理解示波管的作用和应用。
2.案例分析：通过分析实际案例展示示波管在电子行业中的重要性和应用，提升学生的学习兴趣和能力。
示波管的原理与应用
示波管可以用来测量各种信号的幅值、频率、相位等参数。通过连接外部信号源到示波管的输入端，可以将信号的波形图案显示在荧光屏上，从而方便地进行测量和分析。
3.2
在电子设备维修过程中，示波管可以帮助工程师快速定位和排除故障。通过观察电路中各个节点的波形变化，可以判断故障发生的位置和原因，从而进行修复。
3.3
在通信系统中，示波管常用于信号调制和解调过程的显示与分析。通过观察和分析波形变化，可以评估通信系统的性能和稳定性，提高通信质量。
3.4
示波管在科学研究中也有广泛的应用。例如，在物理学实验中，示波管可以用来观察电路中的震动现象、波动现象等，从而帮助研究人员探索自然规律。
4.
示波管作为一种重要的电子仪器，在各个领域中发挥着重要的作用。本文介绍了示波管的工作原理和几个典型的应用案例，希望对读者对示波管有更深入的了解。
示例管的原理与应用
1.
示波管作为一种重要的电子仪器，广泛应用于电子测量、信号处理、波形显示等领域。本文将介绍示波管的工作原理以及其电子枪、偏转系统、荧光屏等部分组成。下面将分别介绍其工作原理。
2.1
示波管的电子枪由阴极、聚束极和阳极组成。阴极发射的电子经过聚束极的聚束作用后，形成一个电子束。
2.2
偏转系统是控制电子束在荧光屏上的位置的部分。它由偏转板和偏转电压控制器组成。通过调节偏转电压，可以实现对电子束在荧光屏上的位置进行控制。
2.3
荧光屏是示波管中的显示部分，其内部涂有荧光物质。当电子束击中荧光屏时，荧光物质会发光，从而形成波形图案。
3.
示波管作为一种重要的电子测量仪器，广泛应用于各个领域，下面将介绍几个典型的应用案例。
示波器的原理和应用
示波器的原理和应用【教学目的】1.了解示波器的主要组成部分，扫描和整步的作用原理，加深对振动合成的理解。
2.熟练使用示波器观察信号特征（正弦波、三角波、方波），利用李萨如图形测量信号频率。
【教学重点】了解示波器的基本结构、工作原理及使用方法。
【教学难点】1.熟练掌握示波器各主要旋钮的作用和用法。
2.能使用示波器观察信号特征（正弦波、三角波、方波），且会利用李萨如图形测量信号频率。
【课程讲授】提问： 1. 示波器的工作原理以及主要组成部分是什么？其主要用途有哪些？2.如何使用示波器观察各种信号特征以及测量信号频率？一、实验原理示波器动态显示随时间变化的电压信号思路是将电压加在电极板上，极板间形成相应的变化电场，使进入这变化电场的电子运动情况相应地随时间变化，最后把电子运动的轨迹用荧光屏显示出来。
示波器主要由示波管（见图1））和复杂的电子线路构成。
示波器的基本结构见图2。
图 1 示波管示意图图 2 示波器的基本结构简图1.偏转电场控制电子束在视屏上的轨迹偏转电压 U 与偏转位移Y（或 X）成正比关系。
如图 3 所示： Y U y。
图 3 偏转电压 U 与偏转位移Y如果只在竖直偏转板（Y 轴）上加一正弦电压，则电子只在竖直方向随电压变化而往复运动，见图4。
要能够显示波形，必须在水平偏转板（X 轴）上加一扫描电压，见图5。
图 4 信号随时间变化的规律（加在Y偏转板）图5锯齿波电压（加在X 偏转板）示波器显示波形实质：见图6，沿 Y 轴方向的简谐运动与沿X 轴方向的匀速运动合成的一种合运动。
显示稳定波形的条件：扫描电压周期应为被测信号周期的整数倍，即T x =nT y （ n=1， 2， 3）（见图 7）2.同步扫描（其目的是保证扫描周期是信号周期的整数倍）若没有“扫描”（横向的扫描电压），被测信号随时间规律变化规律就显示不出来；如果没有“整步” ，就得不到稳定的波形图像。
为了达到“整步”目的，示波器采用三种方式：“内整步”：将待测信号一部分加到扫描发生器，当待测信号频率 f y有微小变化，它将迫使扫描频率 f x追踪其变化，保证波形的完整稳定；“外整步” ：从外部电路中取出信号加到扫描发生器，迫使扫描频率fx 变化，保证波形的完整稳定；“电源整步”：整步信号从电源变压器获得。
《示波管的原理》教学设计
示例管的原理教学设计
一、教学目标
1.了解示波管的结构、工作原理和特点；
2.掌握示波管的使用方法；
3.能够利用示波管观测不同类型的波形及其特性。
二、教学内容
1.示例管的结构和工作原理；
2.示波管的分类和特点；
3.示波管的使用方法。
三、教学过程
1. 知识导入
1.引入相关概念，介绍示波管的作用；
2.让学生对示波管有初步了解。
2. 理论知识讲解
1.示波管的结构和工作原理；
2.示波管的分类和特点；
3.示波管的使用方法。
3. 示波管操作演示
1.让学生熟悉示波管的外部结构；
2.演示如何在示波管上观测波形；
3.演示如何调整示波管参数。
4. 实际操作
1.让学生分组进行示波管实际操作；
2.要求学生观测不同类型的波形，并记录波形特点；
3.学生互相交流，分享操作技巧和心得。
5. 课堂检测
1.布置简单的扩展作业，要求学生在家庭中利用示波管观测和记录一些电器工作时的波形，再进行分类和比较分析；
2.在下节课时，让学生结合实践经验进行互相交流。
四、教学方法
1.讲解—演示—操作相结合；
2.学生分组互相交流。
五、教学工具
1.测量仪器（示波管）；
2.投影仪；
3.计算机。
六、教学反思
1.通过此次教学，学生对示波管的原理和使用方法有了更加深刻的理解，了解更加全面；
2.教学过程中充分利用学生的自主能力，加强了学生的互动和交流；
3.在课程设计中，可进一步加强实际操作环节，提高学生的自学能力和实践能力。
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00v 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，其中墨盒可以发出墨汁微滴，其半径约为10－5m，此微滴经过带电室时被带上负电，带电的多少由计算机按字体笔画高低位置输入信号加以控制．带电后的微滴以一定的初速度进入偏转电场，带电微滴经过偏转电场发生偏转后，打到纸上，显示出字体．无信号输入时，墨汁微滴不带电，径直通过偏转板而注入回流槽流回墨盒．设偏转板板长1.6cm，两板间的距离为0.50 cm，偏转板的右端距纸3.2cm．若一个墨汁微滴的质量为1.6×10－10kg，以20m／s的初速度垂直于电场方向进入偏转电场，两偏转板间的电压是8.0×103V，若墨汁微滴打到纸上点距原射入方向的距离是2.0mm．求这个墨汁微滴通过带电室带的电量是多少?(不计空气阻力和重力，可以认为偏转电场只局限在平行板电容器内部，忽略边缘电场的不均匀性．)为了使纸上的字体放大10％，请你分析提出一个可行的方法．２、如下图所示，示波管由电子枪、偏转电极和荧光屏组成．管内真空电子枪由发射电子的炽热金属丝K、阳极板A、以及水平、竖直偏转板组成．电源E1给灯丝K加热而产生电子，电源U0使电子形成电子流并由K极向A极加速并穿过A板的孔而打在荧光屏上发出亮点．用它可以检测各种电路或电子仪器的工作电流、电压的波形和特点等．设两个偏转电极的结构相同(长L、间距d)，且靠得很近，两极板上的电压为u，电性如下图所示．并设竖直偏转电极板的右端到荧光屏的距离为s，荧光屏是圆形的、足够大，以它的中心为坐标轴原点水平向里为x正方向，竖直向上为y正方向．那么质量为m，电量为e的电子由电子枪静止出发,射到荧光屏上的坐标是多少?若电子枪的电流强度为I，那么荧光屏受到的电子流的压力约为多少?(设电子枪、偏转电极中心、荧光屏的O点在同一直线上)3、（1997年全国，26）如图(a)所示，真空室中电极K发出的电子(初速不计)经过U0=1000V的加速电场后，由小孔S沿两水平金属板A、B间的中心线射入．A、B板长l=0.20m，相距d=0.020m，加在A、B两板间的电压U随时间t变化的U--t图线如图(b)所示．设A、B间电场可看作是均匀的，且两板外无电场．在每个电子通过电场区域的极短时问内，电场可视作恒定的．两板右侧放一记录圆筒，筒的左侧边缘与极板右端距离b＝0.15m，圆筒绕其竖直轴匀速转动，周期T=0.20s，筒的周长s=0.20m，筒能接收到通过A、B板的全部电子．(1)以t=0时(见图(b)此时U=0)电子打到圆筒记录纸上的作为xy标系的原点，并取y 轴竖直向上．试计算电子打到记录纸上的最高点的y坐标和x坐标．(不计重力作用)．(2)在给出的坐标纸(图10--27(c))上定量地画出电子打到记录纸上的点形成的图线．。
示波管工作原理(教学)
05
示波管的应用
信号发生器
信号发生器是用来产生测试所需的信号的设备，如正弦波、方波 、三角波等。示波管可以作为信号发生器的一部分，通过调节其 工作参数，可以输出不同频率、幅度和相位的信号。
在选择示波器时，需要根据所要测量的信号幅度来选择合适的分辨率。如果示波器 的分辨率不够，会导致信号无法准确测量或者无法完全显示。
灵敏度
灵敏度是指示波器能够测量的最小信号幅度。灵敏度越高，示波器能够 测量的最小信号幅度就越小。
示波器的灵敏度通常以mV/div（毫伏每格）或V/div（伏特每格）为单 位。常见的有2mV/div、5mV/div、10mV/div等。
示波管内部电子元件对湿度敏感，潮 湿环境可能导致设备损坏。
示波管工作温度不宜过高，长时间在 高温环境中使用可能影响其寿命。
避免强烈震动
强烈震动可能会影响示波管的性能， 甚至导致内部元件移位或损坏。
清洁和保养
定期清洁
使用干燥的软布轻轻擦拭 示波管表面，避免使用含 有化学物质的清洁剂。
保持干燥
使用后及时盖上防尘罩， 避免潮湿和灰尘进入示波 管内部。
示波管工作原理(教学)
目
CONTENCT
录
• 引言 • 示波管的结构 • 示波管的工作原理 • 示波管的特性 • 示波管的应用 • 示波管的维护和保养
01
引言
目的和背景
02
01
03
了解示波管在电子测量和调试中的重要应用 掌握示波管的基本工作原理和操作方法 为后续深入学习示波管相关知识和应用奠定基础
垂直偏转
《示波管的原理》教学设计
龙源期刊网
《示波管的原理》教学设计
作者：陈卫国
来源：《物理教学探讨》2014年第01期
摘要：本文以高中物理人教版选修3-1第一章第九节中《示波管的原理》一节课为例，介绍了笔者的教学思想和方法，即通过精心设计演示实验，在为学生铺设合理的台阶的同时，让学生在储备丰富表象的基础上进行联想，通过分析与综合等思维过程，建立起理论与实际效果的联系，使学生在能深刻认识示波管工作原理的基础上，不断学会和提高思考问题的方法和能力。
关键词：示波管的原理；教学设计；思维方法及能力。
高中物理示波管的原理教案
高中物理示波管的原理教案
一、教学目标：
1. 了解示波管的构造和工作原理；
2. 掌握示波管的使用方法；
3. 进一步了解波的特性。
二、教学重点：
1. 示波管的构造和工作原理；
2. 示波管的使用方法。
三、教学难点：
1. 示波管的工作原理；
2. 示波管的使用方法。
四、教学内容：
1. 示波管的构造和工作原理；
2. 示波管的使用方法。
五、教学步骤：
1. 引入：通过展示示波管的图片和视频，引出本节课的教学内容，激发学生的学习兴趣。
2. 讲解示波管的构造和工作原理：介绍示波管的构造和工作原理，包括示波管的电子枪、偏转板和荧光屏等部分的作用和原理。
3. 示范示波管的使用方法：演示如何使用示波管来显示各种信号波形，包括正弦波、方波和脉冲波等。
4. 学生实验：让学生通过实验操作示波管，自己观察各种信号波形，并记录实验结果。
5. 总结与讨论：总结本节课的教学内容，回顾示波管的构造和工作原理，讨论示波管在实际应用中的重要性。
六、作业布置：
1. 复习示波管的构造和工作原理；
2. 思考示波管在实际应用中的意义。
七、教学反思：
通过本节课的教学，学生对示波管的构造、工作原理和使用方法有了更深入的了解，同时也对波的特性有了更深入的认识。
在教学过程中，可以适当加入一些实例和案例，帮助学生更好地理解和应用所学知识。
第一章 5 课时2 示波管原理 带电粒子在电场中的加速和偏转
课时2示波管原理带电粒子在电场中的加速和偏转[学习目标] 1.知道示波管的主要构造和工作原理.2.了解带电粒子在电场中只受电场力作用时的两种典型运动．1．示波管原理(1)示波管(阴极射线管)的构造(如图1所示)．图1(2)电子在阴极射线管中运动的三个阶段①加速：电子在阴极和阳极之间形成的电场中受电场力，电场力做正功，其动能增大，阳极和阴极间电压越高，电子穿过阳极小孔时获得的速度越大．②偏转：电子在水平平行金属板间的匀强电场中所受电场力方向与水平初速度垂直，因此电子在水平方向做匀速直线运动，在竖直方向做初速度为零的匀加速运动．偏转电极所加电压越大，电子飞出电场时的偏转角度就越大．③匀速直线运动：电子射出电场后，不再受电场力作用，保持偏转角度不变，做匀速直线运动，直到打在荧光屏上，显示出荧光亮点．2．实验观察：带电粒子在电场中的偏转(1)实验室里的示波管的构造如图2所示，示波管中有水平和竖直两个方向上的两对偏转电极．图2(2)工作原理①若在两对偏转电极上所加电压为零，则电子束将打在O点产生亮斑．②若只在偏转电极Y1、Y2上加一稳定电压，则电子束将沿y方向发生偏转．③若只在偏转电极X1、X2上加一稳定电压，则电子束将沿x方向发生偏转．④若在偏转电极X1、X2和Y1、Y2上均加了一定的电压，则亮斑既偏离y轴又偏离x轴．⑤若加在X1、X2上的电压随时间按图3甲所示的规律周期性地变化，在Y1、Y2上的电压随时间以正弦函数变化，则示波器显示的图形如图乙所示．图3(1)带电粒子(不计重力)在电场中由静止释放时，一定做匀加速直线运动．(×)(2)对带电粒子在电场中的运动，从受力的角度来看，遵循牛顿运动定律；从做功的角度来看，遵循能量守恒定律．(√)(3)动能定理能分析匀强电场中的直线运动问题，不能分析非匀强电场中的直线运动问题．(×)(4)带电粒子在匀强电场中偏转时，加速度不变，粒子的运动是匀变速曲线运动．(√)(5)示波管电子枪的作用是产生高速飞行的电子束，偏转电极的作用是使电子束偏转，打在荧光屏不同位置．(√)(6)若只在示波管Y1、Y2上加电压，且UY1Y2>0，则电子向Y2方向偏转．(×)一、示波管的原理1．示波管主要由电子枪(由发射电子的灯丝、加速电极组成)、偏转电极(由一对X偏转电极和一对Y偏转电极组成)和荧光屏组成．2．扫描电压：XX′偏转电极接入的是由仪器自身产生的锯齿形电压．3．示波管工作原理：被加热的灯丝发射出热电子，电子经加速电场加速后，以很大的速度进入偏转电场，如果在Y偏转电极上加一个信号电压，在X偏转电极上加一扫描电压，在荧光屏上就会出现按Y偏转电压规律变化的可视图像．例1(多选)示波管的构造如图4所示．如果在荧光屏上P点出现亮斑，那么示波管中的()图4A ．极板X 应带正电B ．极板X ′应带正电C ．极板Y 应带正电D ．极板Y ′应带正电答案 AC解析 根据亮斑的位置，电子偏向XY 区间，说明电子受到电场力作用发生了偏转，因此极板X 、极板Y 均应带正电． 二、带电粒子的加速如图5所示，平行金属板间的距离为d ，电势差为U .一质量为m 、带电荷量为q 的α粒子，在电场力的作用下由静止开始从正极板A 向负极板B 运动．图5(1)比较α粒子所受电场力和重力的大小，说明重力能否忽略不计(α粒子质量是质子质量的4倍，即m ＝4×1.67×10－27kg ，电荷量是质子的2倍)．(2)α粒子的加速度是多大(结果用字母表示)？在电场中做何种运动？(3)计算粒子到达负极板时的速度大小．(结果用字母表示，尝试用不同的方法求解) (4)若上述电场是非匀强电场，粒子经过电压为U 的电场加速，(3)中方法与结果是否成立？为什么？答案 (1)α粒子所受电场力大、重力小；因重力远小于电场力，故可以忽略重力． (2)α粒子的加速度为a ＝qUmd .在电场中做初速度为零的匀加速直线运动．(3)方法1 利用动能定理求解． 由动能定理可知qU ＝12m v 2v ＝2qUm. 方法2 利用牛顿运动定律结合运动学公式求解． 设粒子到达负极板时所用时间为t ，则d ＝12at 2 v ＝at a ＝qU md 联立解得v ＝2qUm. (4)方法1成立．因为动能定理对任意电场都适用； 方法2不成立．因为粒子的运动不是匀变速直线运动．1．带电粒子的分类及受力特点(1)电子、质子、α粒子、离子等基本粒子，一般都不考虑重力．(2)质量较大的微粒：带电小球、带电油滴、带电颗粒等，除有说明或有明确的暗示外，处理问题时一般都不能忽略重力．2．分析带电粒子在电场力作用下做匀变速运动的两种方法 (1)利用牛顿第二定律F ＝ma 和运动学公式，只适用于匀强电场． (2)利用动能定理：qU ＝12m v 2－12m v 02，适用于任意电场．例2 如图6所示，在A 板附近有一电子由静止开始向B 板运动，则关于电子到达B 板时的速率，下列解释正确的是( )图6A ．两板间距离越大，加速的时间越长，则获得的速率越大B ．两板间距离越小，加速的时间就越长，则获得的速率越大C ．获得的速率大小与两板间的距离无关，仅与加速电压U 有关D ．两板间距离越小，加速的时间越短，则获得的速率越小 答案 C解析 根据动能定理有，qU ＝12m v 2，解得v ＝2qUm，可知获得的速率与加速电压有关，与板间距离d 无关，由于板间电压U 不变，故获得的速率不变，C 正确；由牛顿第二定律可知，qE ＝ma ，而E ＝U d ，故a ＝qE m ＝qU md ，电子在两板间做匀加速直线运动，故有d ＝12at 2＝qUt 22md ，可得t ＝d 2mqU，可知两板间距离越小，加速时间越短，综合以上分析可知，A 、B 、D 错误．三、带电粒子的偏转如图7所示，带电粒子以初速度v 0垂直于电场线方向射入两平行板间的匀强电场中．图7设带电粒子的电荷量为－q 、质量为m (不计重力)，平行板长为L ，两板间距离为d ，电势差为U .(1)①你认为带电粒子的运动同哪种运动类似，这种运动的研究方法是什么？ ②带电粒子在电场中的运动可以分解为哪两种运动？ (2)如图8所示，求射出电场的带电粒子在电场中运动的时间t .图8(3)求粒子运动的加速度．(4)求粒子射出电场时在电场力方向上的偏转距离y . (5)求粒子离开电场时速度的偏转角θ(用正切值表示)．答案 (1)①带电粒子以初速度v 0垂直于电场线方向射入匀强电场时，受到恒定的与初速度方向垂直的电场力作用而做匀变速曲线运动，类似于力学中的平抛运动，平抛运动的研究方法是运动的合成和分解．②a.带电粒子在垂直于电场线方向上不受力，做匀速直线运动．b ．在平行于电场线方向上，受到电场力的作用做初速度为零的匀加速直线运动． (2)粒子在电场中的运动时间t ＝L v 0.(3)匀强电场的场强E ＝U d ，带电粒子所受电场力F ＝qE ，则加速度a ＝F m ＝qUmd .(4)电场力方向上的偏转距离：y ＝12at 2＝12×qU md ×⎝⎛⎭⎫L v 02＝qUL 22md v 02. (5)沿电场方向v y ＝at ，tan θ＝v y v 0＝at v 0＝qUL md v 02.1．运动分析及规律应用粒子在板间做类平抛运动，应用运动分解的知识进行分析处理． (1)在v 0方向：做匀速直线运动；(2)在电场力方向：做初速度为零的匀加速直线运动． 2．过程分析如图9所示，设粒子不与平行板相撞图9初速度方向：粒子通过电场的时间t ＝lv 0电场力方向：加速度a ＝qE m ＝qUmd离开电场时垂直于板方向的分速度 v y ＝at ＝qUlmd v 0速度与初速度方向夹角的正切值 tan θ＝v y v 0＝qUl md v 02离开电场时沿电场力方向的偏移量 y ＝12at 2＝qUl 22md v 02. 3．两个重要推论(1)粒子从偏转电场中射出时，其速度方向的反向延长线与初速度方向的延长线交于一点，此点为粒子沿初速度方向位移的中点．(2)位移方向与初速度方向间夹角α的正切值为速度偏转角θ正切值的12，即tan α＝12tan θ.4．分析粒子的偏转问题也可以利用动能定理，即qEy ＝ΔE k ，其中y 为粒子在偏转电场中沿电场力方向的偏移量．例3 如图10所示为示波管中偏转电极的示意图，两板间距离为d ，长度为l 的平行板A 、B 加上电压后，可在A 、B 之间的空间中(设为真空)产生电场(设为匀强电场)．在距A 、B 等距离处的O 点，有一电荷量为＋q 、质量为m 的粒子以初速度v 0沿水平方向(与A 、B 板平行)射入电场(图中已标出)，不计粒子重力，要使此粒子能从C 处射出电场，则A 、B 间的电压应为( )图10A.m v 02d 2ql 2B.m v 02l 2qd 2 C.lm v 0qd D.q v 0dl答案 A解析 带电粒子只受电场力作用，在平行板间做类平抛运动．设粒子由O 到C 的运动时间为t ，则有l ＝v 0t ；设A 、B 间的电压为U ，则偏转电极间匀强电场的场强E ＝Ud ，粒子所受电场力F ＝qE ＝qU d ；根据牛顿第二定律可得粒子沿电场方向的加速度a ＝F m ＝qUmd ，粒子在沿电场方向做匀加速直线运动，位移为12d ，由匀加速直线运动的规律得d 2＝12at 2，联立解得U＝m v 02d 2ql 2，选项A 正确．例4 一束电子流经U 1＝5 000 V 的加速电压加速后，在距两极板等距离处垂直进入平行板间的匀强电场，如图11所示，两极板间电压U 2＝400 V ，两极板间距离d ＝2.0 cm ，板长L 1＝5.0 cm.图11(1)求电子在两极板间穿过时的偏移量y ；(2)若平行板的右边缘与屏的距离L 2＝5 cm ，求电子打在屏上的位置与中心O 的距离Y (O 点位于平行板水平中线的延长线上)；(3)若另一个质量为m (不计重力)的二价负离子经同一电压U 1加速，再经同一偏转电场射出，则其射出偏转电场的偏移量y ′和打在屏上的偏移量Y ′各是多大？ 答案 (1)0.25 cm (2)0.75 cm (3)0.25 cm 0.75 cm 解析 (1)电子加速过程，由动能定理得eU 1＝12m v 02①进入偏转电场，电子在平行于极板的方向上做匀速直线运动， L 1＝v 0t ②在垂直于极板的方向上做匀加速直线运动，加速度为 a ＝F m ＝eU 2dm ③ 偏移距离y ＝12at 2④由①②③④得：y ＝U 2L 124dU 1，代入数据得：y ＝0.25 cm.(2)如图，由几何关系知：yY ＝L 12L 12＋L 2得：Y ＝L 1＋2L 2L 1y 代入数据得：Y ＝0.75 cm.(3)因y ＝U 2L 124dU 1，Y ＝L 1＋2L 2L 1y ，偏移量与粒子的质量m 和电荷量q 无关，故二价负离子经同样装置后，y ′＝y ＝0.25 cm ，Y ′＝Y ＝0.75 cm.电性相同的不同粒子经相同电场加速再经同一偏转电场，射出偏转电场时，不会分开. 例5 如图12所示，两个板长均为L 的平板电极，平行正对放置，两极板间距离为d ，极板之间的电势差为U ，板间电场可以认为是匀强电场．一个带电粒子(质量为m ，电荷量为＋q ，可视为质点)从正极板边缘以某一初速度垂直于电场方向射入两极板之间，到达负极板时恰好落在极板边缘．忽略重力和空气阻力的影响．求：图12(1)两极板间的电场强度大小E . (2)该粒子的初速度大小v 0.(3)该粒子落到负极板时的末动能E k .答案 (1)U d (2)Ld Uq 2m(3)Uq ⎝⎛⎭⎫1＋L 24d 2解析 (1)两极板间的电压为U ，两极板间的距离为d ，所以电场强度大小为E ＝Ud .(2)带电粒子在极板间做类平抛运动，在平行于极板方向上有L ＝v 0t 在垂直于极板方向上有d ＝12at 2根据牛顿第二定律可得：a ＝Fm ，而F ＝Eq所以a ＝Uqdm解得：v 0＝LdUq 2m. (3)根据动能定理可得Uq ＝E k －12m v 02解得E k ＝Uq ⎝⎛⎭⎫1＋L 24d 2.1．(示波管的原理)如图13是示波管的原理图．它由电子枪、偏转电极(XX ′和YY ′)、荧光屏组成，管内抽成真空．给电子枪通电后，如果在偏转电极XX ′和YY ′上都没有加电压，电子束将打在荧光屏的中心O 点．图13(1)带电粒子在________区域是加速的，在________区域是偏转的．(2)若U YY ′＞0，U XX ′＝0，则粒子向________极板偏移，若U YY ′＝0，U XX ′＞0，则粒子向________极板偏移． 答案 (1)Ⅰ Ⅱ (2)Y X2．(带电粒子的直线运动)两平行金属板间距离为d ，电势差为U ，一电子质量为m ，电荷量为e ，从O 点沿垂直于极板的方向射入，最远到达A 点，然后返回，如图14所示，OA ＝L ，则此电子具有的初动能是( )图14A.edL U B ．edUL C.eU dL D.eULd答案 D解析 电子从O 点运动到A 点，因受电场力作用，速度逐渐减小．根据能量守恒定律得12m v 02＝eU OA ，U OA ＝EL ＝UL d ，故12m v 02＝eULd，所以D 正确．3．(带电粒子的偏转)(2020·荆州市车胤中学高二上月考)如图15所示，电子在电势差为U 1的加速电场中由静止开始运动，然后射入电势差为U 2的两块平行极板间的电场中，射入方向跟极板平行，整个装置处在真空中，电子的重力可忽略．在满足电子能射出平行极板的条件下，下述四种情况，一定能使电子的偏转角θ变大的是( )图15A ．U 1变大、U 2变大B ．U 1变小、U 2变大C ．U 1变大、U 2变小D ．U 1变小、U 2变小答案 B解析 设电子被加速后获得的速度为v 0，由动能定理得qU 1＝12m v 02，设极板长为l ，则电子在极板间偏转的时间t ＝lv 0，设电子在平行极板间运动的加速度为a ，由牛顿第二定律得a＝qE m ＝qU 2dm ，电子射出平行极板时，竖直分速度v y ＝at ，联立可得：v y ＝qU 2ldm v 0，tan θ＝v y v 0＝U 2l 2dU 1，故U 2变大、U 1变小时，一定能使偏转角θ变大，选项B 正确，选项A 、C 、D 错误． 4．(带电粒子的偏转)如图16所示，电子从静止开始被U ＝180 V 的电场加速，沿直线垂直进入另一个场强为E ＝6 000 V/m 的匀强偏转电场，而后电子从极板右侧离开偏转电场．已知电子比荷为e m ≈169×1011 C/kg ，不计电子的重力，偏转极板长为L ＝6.0×10－2 m ．求：图16(1)电子经过电压U 加速后的速度大小v x ； (2)电子在偏转电场中运动的加速度大小a ；(3)电子离开偏转电场时的速度方向与进入该电场时的速度方向之间的夹角θ. 答案 (1)8×106 m /s (2)1.1×1015 m/s 2 (3)45° 解析 (1)根据动能定理有eU ＝12m v x 2，解得v x ＝8×106 m/s.(2)电子在偏转电场中受到竖直向下的电场力， 根据牛顿第二定律有a ＝eEm ，解得a ≈1.1×1015 m/s 2.(3)电子在水平方向上做匀速直线运动，故t ＝Lv x ，在竖直方向上做初速度为零的匀加速直线运动， 故v y ＝at ，又tan θ＝v yv x ，联立解得θ＝45°.考点一 带电粒子的直线运动1．质子(11H)、α粒子(42He)、钠离子(Na ＋)三个粒子分别从静止状态经过电压为U 的同一电场加速后，获得动能最大的是( ) A ．质子(11H) B ．α粒子(42He) C ．钠离子(Na ＋) D ．都相同答案 B解析 qU ＝12m v 2－0，U 相同，α粒子带的正电荷多，电荷量最大，所以α粒子获得的动能最大，故选项B 正确．2.(多选)一质量为m 、电荷量为q 的带正电粒子(重力不计)以速度v 0逆着电场线方向射入有左边界的匀强电场，场强为E (如图1所示)，则( )图1A ．粒子射入的最大深度为m v 02qEB ．粒子射入的最大深度为m v 022qEC ．粒子在电场中运动的最长时间为m v 0qED ．粒子在电场中运动的最长时间为2m v 0qE答案 BD解析 粒子射入到最右端，由动能定理得－Eqx max ＝－12m v 02，最大深度x max ＝m v 022qE ；由v 0＝at ，a ＝Eqm ，可得t ＝m v 0Eq ，则粒子在电场中运动的最长时间为2m v 0qE ，选项B 、D 正确．考点二 带电粒子的偏转3．一电子以初速度v 0沿垂直场强方向射入两平行金属板间的匀强电场中，现减小两板间的电压，则电子穿过两平行板所需的时间( ) A ．随电压的减小而减小 B ．随电压的减小而增大 C ．与电压减小与否无关 D ．随两板间距离的增大而减小 答案 C解析 电子垂直于场强方向射入两平行金属板间的匀强电场中，在平行于金属板的方向电子不受力而做匀速直线运动，由L ＝v 0t 得，电子穿过平行板所需要的时间为t ＝Lv 0，与金属板的长度成正比，与电子的初速度大小成反比，与其他因素无关，即与电压及两板间距离均无关，故C 正确．4.如图2所示，有一带电粒子贴着A 板沿水平方向射入匀强电场，当偏转电压为U 1时，带电粒子沿①轨迹从两板正中间飞出；当偏转电压为U 2时，带电粒子沿②轨迹落到B 板中间；设粒子两次射入电场的水平速度相同，则两次偏转电压之比为( )图2A ．U 1∶U 2＝1∶8B ．U 1∶U 2＝1∶4C ．U 1∶U 2＝1∶2D ．U 1∶U 2＝1∶1答案 A解析 带电粒子在匀强电场中做类平抛运动，水平位移为x ＝v 0t ，两次运动的水平位移大小之比为2∶1；两次运动的水平速度相同，故运动时间之比为t 1∶t 2＝2∶1；由于竖直方向上的位移为h ＝12at 2，h 1∶h 2＝1∶2，故加速度大小之比为a 1∶a 2＝1∶8，又a ＝Uqmd AB ，故两次偏转电压之比为U 1∶U 2＝1∶8，故A 正确．5.(多选)如图3所示，矩形区域ABCD 内存在竖直向下的匀强电场，两个带正电的粒子a 和b 以相同的水平速度射入电场，粒子a 由顶点A 射入，从BC 的中点P 射出，粒子b 由AB 的中点O 射入，从顶点C 射出，若不计重力，则( )图3A ．a 和b 在电场中运动的时间之比为1∶2B ．a 和b 在电场中运动的时间之比为2∶1C ．a 和b 的比荷之比为1∶8D ．a 和b 的比荷之比为8∶1 答案 AD解析 两个粒子在水平方向上做匀速直线运动，a 、b 两粒子的水平位移大小之比为1∶2，根据x ＝v 0t 可知运动时间之比为1∶2；粒子在竖直方向上做初速度为零的匀加速直线运动，根据y ＝12at 2，两粒子在竖直方向上的位移大小之比为2∶1，则a 、b 的加速度大小之比为8∶1，根据牛顿第二定律知加速度大小a ＝qEm ，则加速度之比等于两粒子的比荷之比，故两粒子的比荷之比为8∶1，A 、D 正确，B 、C 错误． 考点三 带电粒子的加速与偏转6.(多选)(2020·扬州市高一期末)如图4所示是某示波管的示意图，电子先由电子枪加速后进入偏转电场，如果在偏转电极上加一个电压，则电子束将会偏转，并飞出偏转电场．下列措施中能使电子偏转距离变大的是( )图4A ．尽可能把偏转极板L 做得长一点B ．尽可能把偏转极板L 做得短一点C ．尽可能把偏转极板间的距离d 做得小一点D ．将电子枪的加速电压提高 答案 AC解析 设加速电压为U 1， 则qU 1＝12m v 02①设偏转电压为U 2，则由L ＝v 0t ，a ＝Eq m ，y ＝12at 2可得y ＝qU 2L 22md v 02② 联立①②解得，y ＝U 2L 24dU 1，故选A 、C.7.(多选)(2021·肥东县第二中学高二期末)如图5所示，一个质量为m 、带电荷量为q 的粒子，从两平行板左侧中点沿垂直场强方向射入，当入射速度为v 时，恰好穿过电场而不碰金属板．要使粒子的入射速度变为v2仍能恰好穿过电场，则必须再使(不考虑重力)( )图5A ．粒子的电荷量减小为原来的14B ．两板间电压减小为原来的12C ．两板间距离增大为原来的4倍D ．两板间距离增大为原来的2倍答案 AD解析 粒子恰好穿过电场时，它沿平行板方向上发生位移L 所用时间与垂直于板方向上发生位移d 2所用时间相等，设两板间电压为U ，则有d 2＝12·qU md ·L 2v2，即L ＝d vmqU，当入射速度变为v2时，它沿平行板的方向发生位移L 所用时间变为原来的2倍，由上式可知，粒子的电荷量或电压变为原来的14或两板间距离增大为原来的2倍时，均使粒子恰好运动到金属板处，水平位移恰好等于L ，从而保证粒子仍恰好穿过电场，因此选项A 、D 正确．8．有一种电荷控制式喷墨打印机的打印头的结构简图如图6所示，其中墨盒可以喷出极小的墨汁微粒，此微粒经过带电室后以一定的初速度垂直射入偏转电场，再经偏转电场后打到纸上，显示出字符．现为了使打在纸上的字迹扩大，下列措施可行的是( )图6A ．增大墨汁微粒所带的电荷量B ．增大墨汁微粒的质量C ．减小极板的长度D ．减小偏转板间的电压答案 A解析 使打在纸上的字迹扩大，实质是指速度偏向角θ增大，tan θ＝v y v 0＝Uql dm v 02增大，微粒所带的电荷量q 增大时，tan θ增大，字迹扩大，选项A 正确；增大墨汁微粒的质量或减小偏转板间的电压或减小极板的长度时，tan θ减小，字迹缩小，选项B 、C 、D 错误． 9.如图7所示，有一电子(电荷量为e )经电压U 0由静止加速后，进入两块间距为d 、电压为U 的平行金属板间．若电子从两板正中间垂直电场方向射入，且正好能穿过电场，求：图7(1)金属板AB 的长度； (2)电子穿出电场时的动能． 答案 (1)d2U 0U(2)e ⎝⎛⎭⎫U 0＋U 2解析 (1)设电子离开加速电场时速度为v 0，由动能定理得eU 0＝12m v 02①设金属板AB 的长度为l ，则电子偏转时间t ＝lv 0②偏转加速度a ＝eUmd ③偏转位移y ＝12d ＝12at 2④由①②③④得l ＝d2U 0U. (2)设电子穿出电场时的动能为E k ，根据动能定理得 E k ＝eU 0＋e ·U2＝e ⎝⎛⎭⎫U 0＋U 2. 10．长为L 的平行金属板水平放置，两极板带等量的异种电荷，板间形成匀强电场，一个带电荷量为＋q 、质量为m 的带电粒子，以初速度v 0紧贴上极板垂直于电场线方向进入该电场，刚好从下极板边缘射出，射出时速度恰与水平方向成30°角，如图8所示，不计粒子重力，求：图8(1)粒子离开电场时速度的大小； (2)匀强电场的场强大小； (3)两板间的距离．答案 (1)23v 03 (2)3m v 023qL (3)36L解析 (1)粒子离开电场时，速度与水平方向夹角为30°，由几何关系得：v ＝v 0cos 30°＝23v 03.(2)粒子在匀强电场中做类平抛运动，在水平方向上：L ＝v 0t ，在竖直方向上：v y ＝at v y ＝v 0tan 30°＝3v 03由牛顿第二定律有：qE ＝ma 联立解得：E ＝3m v 023qL.(3)粒子在匀强电场中做类平抛运动，在竖直方向上： d ＝12at 2，解得：d ＝36L .11．如图9所示为真空示波管的示意图，电子从灯丝K 发出(初速度不计)，经灯丝与A 板间的加速电压U 1加速，从A 板中心孔沿中心线KO 射出，然后进入两块平行金属板M 、N 间的偏转电场中(偏转电场可视为匀强电场)，电子进入偏转电场时的速度与电场方向垂直，电子经过偏转电场后打在荧光屏上的P 点．已知M 、N 两板间的电压为U 2，两板间的距离为d ，板长为L 1，板右端到荧光屏的距离为L 2，电子质量为m ，电荷量为e .求：图9(1)电子穿过A 板时的速度大小； (2)电子从偏转电场射出时的侧移量； (3)P 点到O 点的距离． 答案 (1)2eU 1m (2)U 2L 124U 1d (3)(2L 2＋L 1)U 2L 14U 1d解析 (1)设电子经电压U 1加速后的速度为v 0，根据动能定理得eU 1＝12m v 02，解得v 0＝2eU 1m. (2)电子以速度v 0进入偏转电场后，垂直于电场方向做匀速直线运动，沿电场方向做初速度为零的匀加速直线运动，设偏转电场的电场强度为E ，电子在偏转电场中运动的时间为t 1，电子的加速度为a ，离开偏转电场时的侧移量为y 1，根据牛顿第二定律和运动学公式得 F ＝eE ，E ＝U 2d ，F ＝ma ，t 1＝L 1v 0，y 1＝12at 12，解得y 1＝U 2L 124U 1d.(3)设电子离开偏转电场时沿电场方向的速度为v y ，根据运动学公式得v y ＝at 1，电子离开偏转电场后做匀速直线运动，设电子离开偏转电场后打在荧光屏上所用的时间为t 2，电子从离开偏转电场到打到荧光屏上的侧移量为y 2，如图所示．有t 2＝L 2v 0，y 2＝v y t 2，解得y 2＝U 2L 1L 22dU 1P 点到O 点的距离为y ＝y 1＋y 2＝(2L 2＋L 1)U 2L 14U 1d.。
示波管的原理及应用
示例波管的原理及应用一、示波管原理示波管是一种用于显示电压波形的仪器，它是根据电子束在电场和磁场作用下的运动轨迹而工作的。
示波管的原理主要包括：1. 电子发射示波管中的电子发射是由阴极发射电子束产生的，阴极通常是一个带电的金属片或者钑器材。
当向阴极加上足够的电压时，就会发生电子发射。
这些发射的电子将形成一个电子云。
2. 真空示波管的工作需要在真空环境下进行。
在示波管内部，需要通过抽气设备将管子内部的空气抽尽，以保证管内的真空度。
这样可以防止电子受到空气分子的干扰，确保电子束的准确运动。
3. 电子束聚焦示波管中的电子束需要被聚焦到一个特定的区域，以便形成清晰的图像。
这是通过在电子束前方放置一组聚焦电极来实现的。
这些电极的电场会将电子束聚焦在一个点上，使得图像更加清晰。
4. X、Y偏转示波管显示的是电压波形，因此需要实现电子束在X轴和Y轴上的偏转。
这是通过在X和Y方向上分别加上可调节电压的偏转电极来实现的。
当电子束在X和Y方向上受到电场力的作用时，就可以实现波形的显示。
5. 屏幕显示示波管的屏幕是用荧光物质涂覆在内表面的，当电子束击中屏幕时，荧光物质会发光。
通过控制电子束的位置和强度，就可以在屏幕上显示出相应的波形图像。
在示波管上，通常会有一个网格，用来对波形图像进行定位和测量。
二、示波管的应用示波管广泛应用于电子、通信、电力、医疗等领域。
以下是示波管的一些常见应用：1. 信号测量示波管可以用来测量电压、电流和频率等信号参数。
通过连接电压源到示波管的输入端口，可以实时观察并测量电压信号的波形。
示波管可以显示各种信号的波形特征，如正弦波、方波、脉冲波、三角波等。
2. 故障排除在电子设备的调试和维修过程中，示波管是一个非常重要的工具。
通过连接示波管到待测设备的电路节点，可以观察到信号的波形变化，并判断可能存在的故障原因。
示波管可以帮助工程师快速定位故障，并进行相应的处理。
3. 波形显示示波管可以直观地显示出电子设备中的各种波形信号。
2017-2018学年高中物理教科版选修3-1教学案：第一章 第5节 匀强电场中电势差与电场强度的关系 示波管原理
第5节匀强电场中电势差与电场强度的关系__示波管原理1．公式U ＝Ed 或E ＝Ud 适用于匀强电场，其中d 为匀强电场中两点沿电场线方向的距离。
2．沿电场线方向电势越来越低。
3．带电粒子仅在电场力作用下加速时，可根据动能定理求速度。
4．带电粒子垂直进入匀强电场时，如果仅受电场力，则做类平抛运动。
5．示波器是显示电信号随时间变化情况的仪器， 其核心部件是示波管。
一、匀强电场中电势差与电场强度的关系 1．关系式：U ＝Ed 。
2．适用条件 (1)匀强电场。
(2)d 为沿电场线方向两点间的距离。
3．结论(1)沿电场线方向电势越来越低。
(2)沿垂直于电场线方向，同一垂线上电势相等。
二、示波管原理1．示波管(阴极射线管)的构造图1-5-12．电子在阴极射线管中运动的三个阶段(1)加速：电子在阴极和阳极之间形成的电场中受电场力，电场力做正功，其动能增大。
(2)偏转：被加速的电子进入水平平行板间的匀强电场，做类平抛运动。
(3)匀速直线运动：电子射出电场后，不再受电场力作用，保持偏转角不变，打在荧光屏上。
三、实验观察：带电粒子在电场中的偏转1．实验室里的示波管的构造如图1-5-2所示，示波器中的阴极射线管有水平和竖直两个方向上的两对偏转电极。
图1-5-22．工作原理(1)若在两对偏转电极上所加电压为零，则电子束将打在O点产生亮斑。
(2)若只在偏转电极Y1、Y2上加一稳定电压，则电子束将沿y方向发生偏转。
(3)若只在偏转电极X1、X2上加一个稳定电压，电子束将沿x方向发生偏转。
(4)若在偏转电极X1、X2和Y1、Y2上均加了一定的电压，则亮斑既偏离y轴又偏离x 轴。
(5)若加在X1、X2上的电压随时间按图1-5-3甲所示的规律周期性地变化，在Y1、Y2上的电压随时间以正弦函数变化，则示波器显示的图形如图乙所示。
图1-5-31．自主思考——判一判(1)在匀强电场中，两点间的距离越大，则两点间的电势差越大。
示波管的工作原理
《示波管的工作原理》教学设计物理观念方面：能够强化对电场这一概念的理解，并能综合应用力学和电学知识解决实际问题。
科学思维方面：将带电粒子在电场中的加速和偏转和示波管的结构联系起来，并反过来将电子束在示波管中的运动简化为熟悉的物理模型。
科学探究方面：能在老师的指导下通过自制示波管模型分析问题，发现运动的合成与分解的规律，形成合理的假设和结论。
科学态度与责任方面：由示波器在生产生活中的应用增强学习物理的内在动机，在分析荧光屏如何显示出电信号的过程中积累物理研究的经验，培养与他人合作讨论的习惯。
本节课的教学重点：带电粒子在电场中的偏转带电粒子在两个相互垂直方向上偏转的合成本节课的教学难点：示波管的空间结构荧光屏上图像显示的原理教师活动学生活动备注【新课引入】播放示波器显示《Bad Apple》的视频，引出本节课内容：示波器是如何显示出有趣的图像的？观看视频并思考引发学生求知欲【新课讲授】一、示波器的组成介绍示波器的组成，重点介绍核心部件：示波管通过介绍电子枪、相互垂直的偏转电极、和荧光屏，让学生回顾上一节带电粒子在电场中的了解示波器的组成对比上一节所学的物理情景初步形成对示波器结构的认识加速和偏转。
二、回顾旧知结合学案设计的题目，带学生回顾偏转量和什么因素有关。
提问：一价氢离子和二价氦离子的混合物会不会分为两束？推导出荧光屏上的点偏离中心位置的距离错误!未找到引用源。
（偏转电压）（板书关键性结论）三、验证结论播放阴极射线管中电子束在偏转电压作用下偏转的视频电压反向，反向偏转四、制作模型指导学生用准备好的透明塑料瓶和老师打印出的“荧光屏”“偏转极板”制作一个简单的示波管模型在黑板上画荧光屏和偏转极板的对应关系回顾“匀加速直线—类平抛—匀速直线运动”几个运动过程明确影响偏转量的因素得出结论（做笔记）观看视频，理解偏转电极可以控制电子束的运动方向制作模型体会水平和竖直方向上的两对偏转极板是在哪个方向上控制电子束的运动从类似的物理情境入手，拉近学生与新授课的距离，增强学生自信心巩固已有的理论基础（为后续的推论打好理论基础）眼见为实，进一步加深理论认识有助于学生加深对示波管的结构的认识，在制作过程中理解两对偏转极板是如何控制两个方向上的偏转的便于接下来老师对问题的表述和学生对上五、提问分析问：设想两对儿极板没有接入电压信号，打开瓶盖看向瓶底的荧光屏，由你的眼睛射出的加速后的电子将会打到坐标轴的坐标原点O，现在我们在竖直方向上加上一个恒定的电压（上＋下－）电子会打到哪个荧光屏的哪一个位置呢？（结合PPT展示）问：如果电压反向呢？问：如何得到X轴负半轴/ X轴正半轴的荧光点？问：如果同时输入上＋下－、左－右＋的电信号呢？PPT展示U x-t、U y-t图像如何得到第三象限/第二象限的荧光点？问：怎样使荧光点上移/右移？问：刚才我们分析的都是电压恒定的情况，利用模型思考并回答思考电压方向对偏转方向的影响感受水平方向偏转板的作用感受两个方向偏转的叠加效果认识到可以通过两对儿偏转极板控制显示屏上点的位置联系U和t，y和U，找出这几个物理量的关系下左右的感知和描述学生通过瓶口从电子束射入的方向观察偏转电场的作用，很容易表述荧光点的位置。