高中物理3-1第六节示波器的奥秘.ppt

教室的电源是直流电源 还是还是交流电源？可以用什 么仪器来显示它的电压随时间 变化的情况？,示波器的面板,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.,第六节 示波器的奥秘,一、示波器的用途 显示电压随时间变化的情况。 力、光、温度等的变化可以通过传 感器转化为电压的变化，然后用示 波器来研究。,二、示波器的基本工作原理 带电粒子在电场力的作用下 加速和偏转，屏幕上的亮线是由电 子束高速撞击荧光屏产生的。,三、带电粒子的加速,如图所示，两平行金属板间的电压为U，板间是一个匀强电场。设有电量为+q、质量为m的带电粒子从正极板处由静止开始向负极板运动（忽略重力的作用）,分析带电粒子受力情况和运动情况；推导出带电粒子到达负极板的速度。,解法一 运用牛顿第二定律和匀变速直线运动的知识求解,解法二 运用动能定理求解,哪种方法更好？,总结： 1、在处理电场对带电粒子的加速问题时，一般都是利用动能定理进行处理。 2、关于带电粒子受重力是否忽略的问题。 基本粒子：如电子、质子、粒子、离子等，一般可以忽略。 带电颗粒：如尘埃、液滴、小球等，一般不能忽略。,【例题1】下列粒子从初速度为零的状态，经过电压为U的电场后，那种粒子的速度最大？ A.质子 B.氘核 C.粒子 D.钠离子,四、带电粒子在电场中的偏转,两平行导体板水平放置，极板长度为l,板间距离为d,板间的电压为U, 有 一质量为m、电荷量为+q的带电粒子以水平速度 进入板间的匀强电场。(不考虑重力）,1、分析粒子的受力和运动情况，将其运动分解。 2、求：(1)粒子通过偏转电场所用时间t；（2）时间t内的竖直位移y ；（3）粒子在时间t内的竖直速度Vy;(4)粒子的偏转角。,四.带电粒子在电场中的偏转,带电粒子在电场中作类平抛运动,时 间：,加速度：,把其运动可分解为： 水平方向的匀速直线运动 竖直方向的匀加速运动,电场方向的位移：,电场方向的速度：,出电场时的方向：,【例题2】让质子、氘核的混合物沿着与电场垂直的方向进入同一匀强电场，要使它们最后的偏转角相同，这些粒子必须是： A.具有相同的初速度 B.具有相同的初动能 C.具有相同的质量 D.经同一电场由静止加速,【答案】B D,【例题3】例题：如图所示，一个质量为m、带电量为q的粒子，由静止开始，先经过电压为U1的电场加速后，再垂直于场强方向射入两平行金属板间的匀强电场中。两金属板板长为l，间距为d，板间电压为U2。求粒子射出两金属板间时偏转的距离y和偏转的角度。,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,偏转过程经历的时间,偏转过程加速度,所以偏转的距离,偏转的角度,讨论：,（1）偏转的距离y和偏转的角度都仅由加速电 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，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。,五、示波管的工作原理,1、怎样使阴极发射出电子？,2、控制极与阴极之间的电场是什么方向？电子从阴极到控制极是加速还是减速？如果要减少单位时间内通过控制极的电子数，该采取什么措施？,3、控制极与第一阳极间、第一阳极与第二阳极间、第二阳极与第三阳极间电场方向如何？电子从控制极到第三阳极是加速还是减速？,4、竖直偏转电极和水平偏电极分别有什么作用？如果它们的电压都为0，在荧光屏上可看到什么现象？,5、如果水平偏转电极两端电压为0，在竖直偏转电极加正弦式交变电压，在荧光屏上可看到什么现象？,6、如果竖直偏转电极两端电压为0，水平偏转电极两端由机内提供扫描电压，在荧光屏上可看到什么现象？,7、简述示波器的工作原理 。,示波器是一种阴极射线管。灯丝通电后给阴极加热，使 阴极发射电子。电子经阳极和阴极间的电场加速聚焦后形 成一很细的电子束射出，电子打在管底的荧光屏上，形成为 一个小亮斑。亮斑在荧光屏上的位置可以通过调节竖直 偏转极与水平偏转极上的电压大小来控制。如果加在竖直板 上的电压是随时间正弦变化的信号，并在水平偏转板加上适 当的偏转电压，荧光屏上就会显示一条正弦曲线,原理,1、带电粒子的加速 方法一：根据动力学和运动学方法求解（只适用匀强电场） 方法二：根据动能定理求解（任何情况均可适用）,2、带电粒子的偏转（类似于平抛运动