2024-2025学年高中物理第二章交变电流3示波器的使用学案教科版选修3-2

PAGE8-3．示波器的运用[学习目标]1.了解示波器面板上各个旋钮的名称及作用．2.了解示波器的工作原理．3.练习运用示波器视察沟通电的波形．一、试验原理示波器是一种能把随时间变更的电信号用图像显示出来的电子仪器．凡能转换成电压的其他电学量(如电流、电阻等)和非电学量(如温度、压力、声波等)，都可以用示波器来视察和测量．二、试验器材示波器1台，低压电源1台，变阻器1只，开关一个，导线若干，学生信号源．三、试验步骤1．相识示波器的面板，熟识各部分名称和作用J2459型示波器如图所示：示波器面板上的旋钮有：电源开关、电源指示灯、辉度调整旋钮、聚焦调整旋钮、协助聚焦调整旋钮、竖直位移旋钮、水平位移旋钮，Y增益调整旋钮，X增益调整旋钮、衰减调整旋钮、扫描范围旋钮、扫描微调旋钮、外部信号输入端、交直流选择开关、同步极性选择开关．2．开机前的打算把示波器面板上各旋钮调整到下面指定位置：(1)辉度调整旋钮()反时针方向旋究竟；(2)竖直位移旋钮(↑↓)旋至中间位置；(3)水平位移旋钮()旋至中间位置；(4)衰减调整旋钮旋到“1000”的位置；(5)扫描范围旋钮旋到“外X”位置；(6)Y增益调整旋钮反时针方向旋究竟；(7)X增益调整旋钮反时针方向旋究竟．3．视察荧光屏上的亮斑并进行调整(1)把示波器的电源插头插入适合的电源，把电源开关扳向“开”的位置，可见指示灯亮起，预热1～2分钟．(2)顺时针方向旋转辉度调整旋钮，使屏上亮斑亮度适中．(3)调整竖直位移、水平位移旋钮使亮斑在屏的中间．(4)旋转聚焦调整旋钮“⊙”和协助聚焦调整旋钮“○”，使亮斑最圆最小．(5)旋转竖直位移旋钮，视察亮斑如何移动．(6)旋转水平位移旋钮，视察亮斑如何移动．4．视察扫描并进行调整(1)把X增益调整旋钮顺时针转到1/3处，扫描微调旋钮逆时针转究竟，扫描范围旋钮置于最低挡，视察扫描的情形．(2)顺时针旋转扫描微调旋钮，可看到亮斑移动加快，直至为一条亮线．(3)调整X增益调整旋钮，可以看到亮线长度的变更．5．视察亮斑在竖直方向的偏移并进行调整(1)将扫描范围旋钮置于“外X”挡，沟通直流选择开关拨到“DC”位置．(2)按图所示连接电路．(3)将滑动变阻器的滑片P滑至适当位置后闭合开关，把衰减调整旋钮逆时针依次转到100、10和1挡，视察亮斑向上偏移的状况．(4)调整Y增益调整旋钮，使亮斑偏移一段适当的距离，再调整滑动变阻器，视察亮斑偏移的距离随输入电压变更的状况．(5)调换电池的正、负极，可以看到亮斑改为向下偏移．6．视察按正弦规律变更的电压的图线(1)把扫描范围旋钮置于第一挡(10～100Hz)．(2)把衰减调整旋钮置于“”挡，即由示波器本身机内供应竖直方向的按正弦规律变更的电压．(3)反复调整扫描微调旋钮，使屏上出现完整而稳定的正弦曲线．(4)调整Y增益调整旋钮时，视察到曲线的形态沿竖直方向变更；而调整X增益调整旋钮时，视察到曲线的形态沿水平方向变更．(5)当把同步极性选择开关置于“＋”位置时，正弦曲线从正半周起先，把此时视察到的曲线形态画在圆框内；当把同步极性选择开关置于“－”位置时，曲线从负半周起先，把此时视察到的曲线形态画在圆框内．也可以用Y衰减的其他挡位进行测量，把有关数据填入记录表格中，并比较用哪一挡位较为精确．7．关机试验完毕，关机前要先把辉度调整旋钮逆时针方向旋究竟，然后再切断电源．四、留意事项1．开机前及试验完毕关机前，先要把辉度调整旋钮逆时针转究竟．(处于亮度最低状态)2．运用过程中，不应使光斑过亮，特殊是当亮斑长时间停留在屏上不动时，应将亮度减弱，以免损伤荧光屏，缩短示波管的寿命．3．由示波器Y输入的电压不行过大，否则会损坏机内的分压电阻和电子管，在最大衰减倍率(1000)时也不得超过直流400V.4．尽量避开频繁开机、关机，否则将缩短示波器电子管阴极的寿命．短时间不用时，不必关机，只需将辉度调整旋钮旋至荧光屏上无亮线．5．假如显示的波形受外界干扰，可将机壳用导线接地．6．当“Y输入”接线柱上接出的导线悬空时，它和“地”间电阻极大，环境空间中杂散的电磁场将在导线中感应较大的电压，使屏上出现干扰波形，衰减倍率越小，干扰信号显示的幅度越大．若用手摸这条导线会更严峻，运用中应尽量避开这种状况.对示波管原理的理解【例1】(多选)图中(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．电子枪放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()(1)(2)(3)(4)(5)A．假如只在偏转电极XX′上加上如图(2)所示的电压，应视察到一条水平亮线B．假如只在偏转电极YY′上加上如图(3)所示U＝Umsinωt的电压，应视察到一条正弦曲线如图(4)C．假如在偏转电极YY′上加上如图(3)所示U＝Umsinωt的电压，同时在偏转电极XX′上加上图(2)所示的电压，应视察到一条正弦曲线如图(5)D．假如在偏转电极YY′上加上如图(3)所示U＝Umsinωt，同时在偏转电极XX′上加上图(2)所示的电压，应视察到一条正弦曲线如图(4)AD[假如在偏转电极XX′上加上如图(2)所示的电压，应视察到一条水平的亮线，故A正确；假如只在偏转电极YY′上加上如图(3)所示U＝Umsinωt的电压，则在水平方向不运动，只在竖直方向偏转，应视察到一条竖直的亮线．故B错误；假如在偏转电极YY′上加上如图(3)所示U＝Umsinωt的电压，同时在偏转电极XX′上加上图(2)所示的电压，因图(2)中的电压为单一方向上，则形成的图像只在O点的一侧为图(4)，故C错误，而D正确．]练习运用示波器【例2】图甲为示波器面板，图乙为一信号源．甲乙(1)若要观测此信号源发出的正弦沟通信号的波形，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；(2)若示波器所显示的输入波形如图所示，要将波形上移，应调整面板上的__________旋钮；要使此波形横向展宽，应调整____________旋钮；要使屏上能够显示三个完整的波形，应调整____________旋钮．解析：(1)若要观测此信号源发出的正弦沟通信号的波形，应从示波器的“Y输入”和“地”接线柱输入信号，所以应将信号源的a端与示波器面板上的“Y输入”接线柱相连，b端与“地”接线柱相连．(2)竖直位移旋钮的作用是调整波形在屏幕上的竖直位置，由题图可知该波形偏下，所以应当调整6，X增益旋钮的作用是调整波形的横向宽度．调整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)6X增益扫描范围和扫描微调(1)视察正弦波或余弦波：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波形．正弦波的形成：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．(2)留意竖直位移旋钮、水平位移旋钮和X增益、Y增益之间区分：一个是调整平衡位置上下运动，一个是调整上下运动振幅．一个是调整水平扫描中心位置，一个是调整扫描幅度．(3)留意衰减和Y增益之间的关系，衰减是大幅度调整振幅，1是不衰减，10表示振幅变为原来的非常之一，100表示变为原来的一百分之一．而Y增益是较小范围调整振幅．留意扫描范围旋钮和扫描微调旋钮协作调整扫描频率，如要调到频率为900Hz，则先把扫描范围旋钮打在1000Hz处，再调整扫描微调旋钮使频率在1000Hz左右小范围变动，可调到900Hz.1．用示波器视察某沟通信号时，在显示屏上显示出一个完整的波形，如图．经下列四组操作之一，使该信号显示出两个完整的波形，且波形幅度减小．此组操作是()A．调整X增益旋钮和竖直位移旋钮B．调整X增益旋钮和扫描微调旋钮C．调整扫描微调旋钮和Y增益旋钮D．调整水平位移旋钮和Y增益旋钮C[要让显示屏上的波形由一个变为两个，就需提高扫描频率，即需调整扫描微调旋钮．Y增益旋钮是用来调整图像在竖直方向上的幅度的，故选项C正确．]2.若在示波器的“Y输入”和“地”之间加上如图所示的电压，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()C[Y方向上有一个恒定电压，扫描范围旋钮置于“外X”挡，示波器内不供应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．]3．示波器运用结束时应留意刚好关机，关机的下列操作依次正确的是()A．先断开电源开关，再将“辉度调整”旋钮逆时针转究竟B．先断开电源开关，再将“辉度调整”旋钮顺时针转究竟C．先将“辉度调整”旋钮逆时针转究竟，再断开电源开关D．先将“辉度调整”旋钮顺时针转究竟，再断开电源开关C[辉度调整旋钮逆时针旋转时可使屏幕亮度降低，爱护屏幕．所以关机时应先将辉度调整旋钮逆时针转究竟，再断开电源开关．选项C正确．]4．假如在示波器的荧光屏上出现一个亮点在水平方向自左向右移动的图像，现在要使它变成水平方向的一条亮线，调整的方法应当是()A．顺时针旋转辉度调整旋钮B．调整衰减旋钮C．调整扫描范围旋钮和扫描微调旋钮，增大扫描频率D．调整Y增益调整旋钮C[在荧光屏上出现的是一个亮点自左向右的水平移动的图形，要把它变成水平方向的亮线，若调整辉度旋钮，只能使亮度增大，不能变更图形，所以A选项错误；若调整衰减旋钮，只能使输入信号的强度减弱，这里只有一个亮点，没有输入信号，所以B选项也是错的；若调整Y增益调整是变更竖直方向输入的信号强度，即变更图线在竖直方向的幅度，明显D选项也是错误的；现在荧光屏上出现的是水平方向移动的一个亮点，说明水平扫描频率太小，使眼睛能觉察到亮度的移动，所以应当提高水平扫描频率，使眼睛区分不开亮点位置的变更，故选项C是正确的．]5.在应用示波器视察Y输入系统的作用时，有下列操作程序，请在横线上填写视察到的现象．(1)把“扫描范围”旋钮置于“外X”挡，“DC、AC”开关置于“DC”位置，调整水平、竖直位移旋钮使光点位于荧光屏中心，将衰减旋钮置于“1000”挡，“Y增益”旋钮顺时针转到二分之一处；(2)用1～2节干电池(1.5V)作直流电源，将电源和变阻器组成如图所示的直流回路，并取出一部分电压加到“Y输入”与“地”接线柱上；(3)移动变阻器中心触头位置，变更“Y输入”电压，视察亮点偏离光屏中心的距离________；(4)将“衰减”旋钮分别置于“10”、“100”挡，重复上一步骤，这时会发觉亮点离光屏中心距离________，由此可见“衰减”旋钮的作用是_________________________________________________；(5)将直流电源的正负接线互换，变更输入电压方向，视察光点偏移方向的变更，这时可能看到________．答案：(3)变更(4)由大变小变更偏转电压，变更亮点偏离幅度(5)向相反方向偏移(或向下偏移)6．示波器是检测和修理各种电子仪器以及进行科学探讨必不行少的工具．驾驭它的一般运用方法是对每一名一般中学学生的一般要求．如图所示为某次学生试