高中物理 第2章 第3节 示波器的使用课件 教科版选修32.ppt

第二章 交变电流 目标定位 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 学案4示波器的使用 知识探究 自我检测 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 由发射电子的灯丝 加速电极组成 由一对x偏转电极板和一对y偏转电极板组成 和组成 如图1所示 一 对示波器原理的理解 知识探究 图1 电子枪 偏转 电极 荧光屏 xx 偏转电极接入的是由仪器自身产生的形电压 扫描电压 yy 偏转电极上加的是待显示的电压 如果信号电压是周期性的 并且扫描电压与信号电压的周期 就可以在荧光屏上得到待测信号在一个周期内随时间变化的稳定图像 锯齿 信号 相同 二 认识示波器面板上的旋钮 如图2所示为编号对应的旋钮名称及作用如下 图2 1 电源开关 2 电源指示灯 开启 进行预热 指示灯亮 3 辉度调节旋钮 用来调节图像 电源开关 亮度 两者配合使用 可使打到荧光屏上的电子束会聚成一个小亮斑 这两个旋钮可以分别调节图像的 竖直和水平位置 这两个旋钮可以分别调节图像在y方向和x方向的 幅度 聚焦 聚焦 10 调节旋钮 最右边的 符号表示机内提供信号 11 扫描范围旋钮 用来调节扫描电压的范围 其中最右边的 外x 挡是指使用输入的扫描电压 12 扫描微调旋钮 在范围内调节扫描频率 13 外部信号输入端 包括 x输入 和 三个接线柱 其中 是公共端 14 选择开关 dc 代表 ac 代表 15 选择开关 衰减 正弦交流 频率 外部 选定扫描 y输入 地 地 交直流 直流 交流 同步极性 三 认识和使用示波器 1 打开示波器电源开关后 为什么要预热1 2分钟后才开始使用 答案示波管中的电子枪需要预热 才有电子发射出来 2 调节亮斑前 为什么要先把辉度调节旋钮反转到底 竖直 水平位移旋钮调到中间位置 衰减调节旋钮置于最高挡 扫描范围旋钮置于 外x 挡 答案以免开机时亮度太大损坏示波管 使图像位于屏幕中央 使波形不要太大 超出屏幕范围 不加扫描电压 使图像在水平中央位置 问题设计 要点提炼 1 看亮斑 辉度调节旋钮调到反时针到底 竖直位移和水平位移旋钮旋到 扫描范围旋钮置 外x 挡 辉度调节旋钮最弱是为了当亮斑出现时不会过亮烧坏荧光屏 后面可慢慢调节至较合适亮度 竖直位移和水平位移旋钮旋到 目的是为了使亮斑出现时能出现在屏幕上 而不会跑到屏幕外 亮斑出现了 调节旋钮和旋钮 使亮斑最圆最小 调节和旋钮观察亮斑上下和水平移动 中间 中间 聚焦 辅助聚焦 水 平位移 竖直位移 2 观察亮斑移动 扫描 把衰减调到1 扫描范围旋钮调到最低挡 扫描微调到反时针到底 目的是使扫描频率最小 扫描一次的时间是亮点从左边运动到右边所用的时间 扫描频率则是一秒钟从左边到右边运动的次数 要看到是一个亮点运动 必须使频率小 当看到亮斑运动后 调节扫描微调旋钮 可看到亮斑运动得更快 最后变成了一条亮线 3 观察竖直偏转直流电压对亮斑位移的影响 当观察亮斑完成后 可在输入端接上 y输入 地 移动滑动变阻器的滑片 使输入直流电压增大 亮斑偏离位移 4 观察正弦波或余弦波形 若外加的是正弦交变电压 当扫描频率是交变电压整数倍时可在屏上看到正弦图形 正弦波形成 亮斑从左到右运动的时间若刚好等于交变电压的周期 则在屏上出现一个完整正弦波形 若是交变电压周期的两倍则出现两个完整波形 增大 5 注意竖直位移旋钮 水平位移旋钮和y增益旋钮 x增益旋钮之间的区别 一个是调节平衡位置上下运动 一个是调节上下运动振幅 一个是调节水平扫描中心位置 一个是调节扫描幅度 6 注意衰减和y增益之间的关系 衰减是大幅度调节振幅 1是 10表示振幅变为 100表示变为 而y增益是较小范围调节振幅 注意扫描范围旋钮和扫描微调旋钮配合调节扫描频率 如要调到频率为900赫兹 则先把扫描范围旋钮打在1000赫兹处 再调节扫描微调旋钮使频率在1000赫兹左右小范围变动 可调到900赫兹 不衰减 原来的十分之一 原 来的一百分之一 典例精析 一 对示波器原理的理解 例1电子枪发射出的电子打在荧光屏上时 会在那里产生一个亮斑 如果在荧光屏上得到如图3所示的亮斑p 那么示波管中的 a 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 图3 bc 例2如图4甲为示波器面板 图乙为一信号源 二 认识及使用示波器 图4 1 若要观测此信号源发出的正弦交流信号的波形 应将信号源的a端与示波器面板上的 接线柱相连 b端与 接线柱相连 解析示波器内部配有x扫描信号 其扫描频率的高低由扫描范围旋钮和扫描微调旋钮共同调节 要测试其他信号源 只要将其加在y输入即可 同时信号源的接地端和示波器的 地 相接 故应依次填 y输入 地 y输入 地 2 若示波器所显示的输入波形如图丙所示 要将波形上移 应调节面板上的 旋钮 要使此波形横向展宽 应调节 旋钮 要使屏上能够显示2个完整的波形 应调节 旋钮 解析波形的上下移动靠调节竖直位移旋钮来实现 左右移动靠调节水平位移旋钮来完成 横向展宽要靠x增益调节旋钮来完成 屏上显示完整波形数的多少要用扫描范围和扫描微调旋钮完成 所以依次应填 竖直位移 或旋钮6 x增益调节 扫描范围和扫描微调 坚直位移 x增益调节 扫描范围和扫描微调 例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5所示的波形时 应调节 旋钮 如果正弦波的正负半周均超出了屏幕的范围 应调节 或 旋钮 或这两个旋钮配合使用 以使正弦波的整个波形出现在屏幕内 图5 解析屏幕上的波形位置偏上 应该调节竖直位移旋钮使其向下移动至屏幕中心 如果正弦波形的正 负半周均超出屏幕的范围 说明波形在竖直方向上的最大距离 波幅 过大 应该调节y增益调节旋钮使波幅减小 或者调节衰减调节旋钮使整个波形缩小 答案竖直位移 或 衰减调节y增益调节 2 如需要屏幕上正好出现一个完整的正弦波形 应将 旋钮置于 的位置 然后调节 旋钮 解析如果需要屏幕上出现一个完整的正弦波形 则应使横向扫描频率等于900hz的正弦电压的频率 首先应将扫描范围旋钮置于 1000 挡位的位置 然后调节扫描微调旋钮 使扫描频率达到900hz即可形成稳定的波形 扫描范围 1000挡 扫描微调 例4图6中 1 所示是示波管的原理图 它是由电子枪 竖直偏转电极yy 水平偏转电极xx 和荧光屏组成 电子枪发射的电子打在荧光屏上将出现亮点 不加任何电压时 电子打在荧光屏中心 若亮点很快移动 由于视觉暂留关系 能在荧光屏上看到一条亮线 现在加上频率较高的偏转电压 则 图6 三 显示外加信号的波形问题 a 如果只在偏转电极xx 上加上如图 2 所示的电压 应观察到一条水平亮线b 如果只在偏转电极yy 上加上如图 3 所示u umsin t的电压 应观察到一条正弦曲线如图 4 c 如果在偏转电极yy 上加上如图 3 所示u umsin t的电压 同时在偏转电极xx 上加上图 2 所示的电压 应观察到一条正弦曲线如图 5 d 如果在偏转电极yy 上加上如图 3 所示u umsin t的电压 同时在偏转电极xx 上加上图 2 所示的电压 应观察到一条正弦曲线如图 4 解析如果在偏转电极xx 上加上如图 2 所示的电压 应观察到一条水平的亮线 故a正确 如果只在偏转电极yy 上加上如图 3 所示u umsin t的电压 则在水平方向不运动 只在竖直方向偏转 应观察到一条竖直的亮线 故b错误 如果在偏转电极yy 上加上如图 3 所示u umsin t的电压 同时在偏转电极xx 上加上图 2 所示的电压 因图 2 中的电压始终为正 则形成的图像只在o点的一侧为图 4 故c错误 而d正确 答案ad 课堂要点小结 示波器的使用 1 2 3 4 自我检测 1 认识示波器 在 练习使用示波器 的实验中 关于竖直位移旋钮和y增益调节旋钮的作用 下列说法正确的是 a 竖直位移旋钮用来调节图像在竖直方向的位置 y增益旋钮用来调节图像在竖直方向的幅度b 竖直位移旋钮用来调节图像在竖直方向的幅度 y增益调节旋钮用来调节图像在竖直方向的位置 c 竖直位移旋钮和y增益调节旋钮都是用来调节图像在竖直方向的位置d 竖直位移旋钮和y增益调节旋钮都是用来调节图像在竖直方向的幅度解析竖直位移旋钮可以调节图像在屏幕竖直方向的位置 使观察的信号位于屏幕中央 y增益调节旋钮则用来调节图像在竖直方向的幅度 故a正确 b c d错误 1 2 3 4 答案a 1 2 3 4 2 认识及使用示波器 如图7所示为示波器面板 屏上显示的是一亮度很低 线条较粗且模糊不清的波形 图7 1 2 3 4 1 若要增大显示波形的亮度 应调节 旋钮 2 若要屏上波形线条变细且边缘清晰 应调节 旋钮和 旋钮 3 若要将波形曲线调至屏中央 应调节 与 旋钮 辉度节 或写为 聚焦调节 或写为 辅助聚焦调节 或写为 竖直位移 或写为 水平位移 或写为 1 2 3 4 3 认识及使用示波器 如图8所示 利用示波器观察亮斑在竖直方向的偏移时 下列做法正确的是 图8 a 示波器的扫描范围应置于 外x 挡b dc ac 开关应置于 dc 位置c 当亮斑如图乙所示在a位置时 将图中滑动变阻器滑动触头向左移动 则a点下移d 改变图甲电池的极性 图乙的亮斑将向下偏移 1 2 3 4 解析因竖直方向有偏转 水平方向无偏转 所以示波器的扫描范围应置于 外x 挡 故a正确 应输入直流电信号 b正确 改变电源极性 偏转方向也反了 故d正确 滑动变阻器触头向左移动 由闭合回路欧姆定律可得输入的电压变大 偏转位移变大 a点向上移 故c错误 答案abd 1 2 3 4 4 示波器的原理及显示外加信号的波形问题 示波管是示波器的核心部件 它由电子枪 偏转电极和荧光屏组成 1 2 3 4 1 如图9所示 如果在荧光屏上p点出现亮斑 那么示波管中的 a 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 图9 1 2 3 4 解析示波管中电子向第一象限偏转 说明水平方向受力向右 竖直方向受力向上 所以极板x应带正电 极板y应带正电 故答案选a c 答案ac 1 2 3 4 2 如果只在偏转电极xx 上加如图10 所示的电压 试在图 中画出所观察到的波形图 图10 1 2 3 4 解析如果只在偏转电极xx 上加如图 所示的电压 电子只在水平方向发生偏转 竖直方向不会偏转 故图像为 1 2 3 4 3 如果在只在偏转电极yy 上加如图 所示的