高中物理-示波管的工作原理教学设计学情分析教材分析课后反思

不波管的工作原理》教学设计

教师活动学生活动备注

【新课引入】

播放示波器显示《Apple》的视频，引出本观看视频并思考引发学生求知欲

节课内容：示波器是如何显示出有趣的图像的？

【新课讲授】

一、示波器的组成

了解示波器的组成

介绍示波器的组成，重点介绍核心部件：示

初步形成对示波器结

波管通过介绍电子枪、相互垂直的偏转电极、和

对比上一节所学的构的认识

荧光屏，让学生回顾上一节带电粒子在电场中的

物理情景

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

回顾“匀加速直线一

什么因素有关。

类平抛一匀速直线从类似的物理情境入

提问：一价氢离子和二价氮离子的混合物

运动”几个运动过程手，拉近学生与新授

会不会分为两束？

明确影响偏转量的课的距离，增强学生

推导出荧光屏上的点偏离中心位置的距离

因素自信心

（偏转电压）

得出结论

（板书关键性结论）

（做箔记）巩固已有的理论基础

（为后续的推论打好

三、验证结论

理论基础）

播放阴极射线管中电子束在偏转电压作用下

观看视频，理解偏转

偏转的视频

电极可以控制电子眼见为实，进一步加

电压反向，反向偏转

束的运动方向深理论认识

四、制作模型

指导学生用准备好的透明塑料瓶和老师打制作模型有助于学生加深对

印出的“荧光屏”“偏转极板”制作一体会水平和竖直方向示波管的结构的认

个简单的示波管模型上的两对偏转极板是识，在制作过程中

在哪个方向上控制电理解两对偏转极板

子束的运动是如何控制两个方

向上的偏转的

在黑板上画荧光屏和偏转极板的对应关

系便于接下来老师对

问

题的表述和学生对

上

•'偏达电”

下左右的感知和描

述

五、提问分析

问；设想两对儿极板没有接入电压信

利用模型思考并回学生通过瓶口从电子

号，

答束射入的方向观察偏

打开瓶盖看向瓶底的荧光屏，由你的眼

转电场的作用，很容

晴

易表述荧光点的位

射出的加速后的电子将会打到坐标轴的

置。

坐标原点0,现在我们在竖直方向上加

上一个恒定的电压（上+下一）电子会

打到哪个荧光屏的哪一个位置呢？

思考电压方向对偏

（结合PPT展示）转方向的影响

问：如麻卿副反X向轴呢负？半轴/X轴正半轴

的荧感受水平方向偏转

光点？

板的作用

感受两个方向偏转初步感知两个方向分

问：如果同时输入上+下一、左一右十的电

的登加效果运动的叠加

信号呢？PPT展示Ujt、Uy-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？认识到可以通过两再次回顾理论分析中

对儿偏转极板控制得出的结论，偏转电

显示屏上点的位置压越大，偏离中心位

置越远

联系U和t,y和

问：刚才我们分析的都是电压恒定的情况，U,为后面学生理解示波

如果电压不是一个恒定的值，会随时间发找出这几个物理量器显示电压信号随时

生改变，那么会看到什么现象呢？（留出的关系间的变化规律做铺垫

思考时间）

动画模拟竖直和水平方向的偏转电压变化观看视频感受荧光点的移动

对荧光点位置的影响

问：怎么让荧光点沿X轴自左向右沿X轴尝试画出满足条件反向思考满足要求的

的变化图像电压信号应具有什么

移动到关于0点对称的点？你能画出满足

条件的变化图像吗？（一名学生上黑板特点

作图）

指出：如果我们想让它一直这样扫描下去，

就让电压重复这一变化，（补上周期性变化理解电压信号周期让学生感知高频率对

图像），画出来像锯齿一样，又称作锯齿形和频率对图像的影图像的影响

扫描电压。响

如果频率较大，由于荧光屏的残光效应和

视觉暂留，会看到一条水平亮线。

动画演示锯齿形扫描电压的效果

问：如何增大扫描范围？再理解

问：怎么让这条水平亮线向上平移？在水平方向加恒定再理解两个方向偏转

PPT展示几个有代表性的时间点电压的叠加

问：如果在竖直方向上加正弦式交变电压，思考正弦式交变电

会看到什么？压随时间变化的特

PPT分析会出现的图像

模拟示波器展示结果

问：能不能想个办法让荧光屏上显示出正结合前面所讲的两层层渗透，引发学生

弦函数的波形呢？个方向偏转的叠思综合已有知识分析问

考解决方案题

示波器展示加了扫描电压之后的效果点明示波器正是通过

PPT解释为什么会出现这种情况这一方式将待测信号

变得可视化。

问：为什么会看到好几个周期的图像？关注两个方向上所问题升级，加深理解

加电压的周期关系扫描电压和待测电压

的周期关系

六，示波器的应用

解释导入视频中图像出现的原因解开开始时留有的示波器的应用

介绍示波器的分类疑惑

视频展示数字示波器用于汽车检修的实例了解示波器的广泛

应用

《示波管的工作原理》学情分析

学生已经学习了带电粒子在电场中的加速和偏转，并且掌握了用牛

顿运动定律和动能定理计算的方法，也能将类平抛运动分解为两个方

向上的分运动，通过列方程推出偏转量、偏转角等结论。但是在熟

练运用公式解决问题方面还有欠缺。考虑到示波器在学生的生活中接

触很少，学生很难将实际问题通过构建物理模型梳理出已知量和待测

量，这也不利于学生掌握示波管的工作原理。

更重要的是，这部分知识对学生的空间想象力有很高的要求，如何

将电子束在空间中两个方向上的偏转与荧光屏上的图像对应起来是摆在

学生面前最大的困难。

高二的学生已经具备了一定的抽象思维能力，但对于复杂的物理情

景，仍需要借助具象思维帮助理解和分析，所以在教学过程中要注重

问题的设置，循序渐进地引导学生深入地分析问题。

《示波管的工作原理》效果分析通过学习示波管的工

作原理，学生学会了应用昔电粒子在电场中的加速和偏转的结论分析问

题，巩固了对偏转电极控制电子束运动方向的理解；在自制示波管模

型的过程中，学生打消了对抽象物理现象建模的畏惧，能够在老师的

引导下观察、分析并推理，完成了将复杂的物理情境模型化的过程。

此外，通过示波管应用的实例，学生能够将所学知识与社会生活联

系起来，体会到科学技术变革的力量，也提高了物理学习的兴趣和社

会使命感。

《示波管的工作原理》教材分析

“示波管的工作原理”选自人教版高中物理选修-第一章第九

节“带电粒子在电场中的运动”一节。这节内容由“带电粒子的加速”

带电粒子的偏转”“示波管的原理”三部分组成，教学内容的梯度十

分明显，也符合学生的认知规律。

人教版和鲁科版都将“示波管的工作原理”作为静电场中力学与电

学综合应用的提升课，这乜为学生学习“带电粒子在磁场中运动”奠定

了基础。这部分内容可以自然地把力学和电学知识联系起来，培养学

生学科内综合能力。两个版本的教师用书上也都提供了有关示波器应

用的素材，旨在加强理论知识与社会生活的联系，增强知识的应用性

的同时也想借此调动学生学习物理的积极性。

由于力学与电学的综合程度逐渐提高，学生的学习也出现了一些困

难，特别是“示波管原理”部分还要求学生有一定的空间想象力。为

此，教科书在“思考与讨论”栏目中设置了四个问题，也是四个台阶，

力图留给学生足够的思考时间，由浅入深地引领学生理解偏转电极是

如何对电子束的运动方向进行控制的。

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

示波管的工作原理》课前导入练习实验表明：炙热的电阻丝能够源源

不断地向外发射电子，如果让金属丝发射出的电子通过一个高压电即

可获得高速的电子流。

以表示为:

（电子的电荷量e,质量m,加速电场电压）

问题二：

如图所示，加速后的电子在没有偏转电场的情况下将沿虚线撞击荧

光屏上。点，

若偏转电场电压为，且偏转后的电子没有打到极板上，则离开偏

转电场的电子竖直方向的偏转量可以表示为：

联立两个方程可得：

问题三：

离开偏转电场的电子将做什么运动?

电子打在荧光屏上的位置与。点的距离与的关系满足:

综上所述,

示波管的工作原理》课后巩固练习

1,让一价氢离子、一价氢离子和二价氮离子的混合物经过同一加速电

场由静止开始加速，然后在同一偏转电场里偏转，它们是否会分离

为三股粒子束？请通过计算说明。

2.（多选）如图所示是一个示波器工作原理图，电子经加速后以速

度v0垂直进入偏转电场，离开电场时偏转量是h,两平行板间的

距离为d,电势差为U,板长是L,每单位电压引起的偏移量

（h/U）叫做示波器的灵敏度，为了提高灵敏度，可采用下列办法

中的（）

A.增大两极板间电势差U

B.尽可能使板长L做的长些

C.尽可能使两极板间距d减小些

D.使电子入射速度v0大些

《示波管的工作原理》课后反思

本节课作为“带电粒子在电场中运动”的最后一部分内容，既是对

加速和偏转的练习巩固，又是加强学科知识与社会生活联系的纽带但

是，学生学习过程中往往对于示波管的内部结构和工作原理无法形成清

晰且正确的认识，对于荧光屏上显示的图像也不能独立地思考剖析，

因此，这节课旨在通过自制模型和动画模拟帮助学生建构起对示波管工

作原理的正确认识，同时也想巩固学生对上一课时得出的偏转角、偏

转量的理解和应用，把枯燥的公式变得生动有趣。

可以看出，学生能够在老师的引导下将荧光屏上的趣味图像一点点

地分解为点和线，并能根据得出的结论有根据地推测出可能出现的结

果。然而，审视整堂课学生的反应，或许他们还可以拥有更大的自主

权，老师的引领性还可以再弱化一些，让生生互助代替一部分的师生

交流也许更有助于学生锻炼科学思维能力。

另一方面，在示波器的应用上，老师只是选取了兀个学生感兴趣的

点，如果能