教科版高中物理选修3-2：《示波器的使用》课件2-新版

【实验步骤】
一、认识示波器面板上的旋钮及功能
如图2－3－2所示：
1．电源开关．
2．电源指示灯：指示电源接通．
3．辉度调节：调节图像亮度．
4．聚焦调节：使亮斑初步聚焦．
5．辅助聚焦调节：使亮斑更小更亮． 63－2
7．水平位移：调节图像在水平方向的位移．
8．Y增益：调节图像在竖直方向的幅度．
2．观察扫描并进行调节 (1)把X增益旋钮顺时针转到三分之一处，扫描微调旋钮反 时针转到底，扫描范围旋钮置于最低挡． (2)观察扫描的情形：亮斑从左向右移动，到右端后又很快 回到左端． (3)顺时针旋转扫描微调旋钮，增大扫描频率，观察亮斑的 移动和变化：亮斑移动速度加快，直至变为一条亮线． (4)调节X增益旋钮，可看到亮线长度的改变．
A.竖直位置旋钮 B.水平位移旋钮 C.聚焦调节旋钮 D.辅助聚焦调节旋钮
解析 由题意知示波器的偏转电极YY′与XX′上都没加电 压，亮斑应在屏的中央，若不在中央(或没有亮斑)应调节竖直位 移旋钮和水平位移旋钮．(示波管内部构造如图)
答案 AB
4．欲使屏上出现一条竖直亮线，应怎样调节示波器？ 解析 当扫描置于“外X”挡时，不使用机内的锯齿波扫 描电压，即XX′上不加电压，把衰减调节旋钮置于“∞”挡时机 内提供正弦交流信号(即加在YY′上为正弦电流)．故电子只在竖 直方向偏转，连续不断的偏转电子打在屏上成为一条竖直亮 线． 答案 在屏上已出现亮线(或亮斑)的前提下，将扫描范围 旋钮置于“外X”挡，衰减调节旋钮置于“∞”挡．(若在其他 挡位，也可从“Y输入”加一变化较快的电压)
图 2－3－1
扫描原理：根据电子在偏转电场中的偏转公式
x＝2qmUdLv220＝4UdLU20∝U
(U 为偏转电压)
1．当偏转电极 XX′和 YY′不加电压时，电子枪发射出的电子
打在荧光屏上，会在那里产生一个亮点；
2．若在偏转电极 YY′上加电压，电子将在竖直方向上发生偏
转；若在 XX′上加电压，电子将在水平方向上发生偏转，从而使
解析 因光斑运动具有周期性，所以C错误，B中光斑在正 向电压作用下只在一侧运动；D中光斑虽在两侧匀速运动，但在 到达右端时，不是迅速返回而匀速返回，只有A满足条件．
答案 A
【典例2】 在聚焦之后，亮斑达到________；把X增益调 节旋钮顺时针转到三分之一处，再把扫描微调旋钮逆时针旋到 底、把扫描范围旋钮旋到最低挡(10～100 Hz)，可以看到亮斑__ ______；若再把扫描微调旋钮顺时针旋转，以增大扫描频率， 可以看到亮斑________；这时再逆时针旋转X增益调节旋钮，可 以看到亮线________；顺时针旋转X增益调节旋钮，可以看到亮 线________．
亮斑的位置发生改变；
3．当所加电压恒定时，亮斑的位置是固定的；
4．当所加电压变化时，亮斑的位置是移动的；
5．如果所加电压变化很快，那么亮斑的位置变化就会很快，
看到将是一条亮线．如果所加电压是周期性变化的，则荧光屏上
显示的亮线也将随周期发生变化．
【实验器材】 J2495型示波器一台 、低频信号发生器一台 、干电池一 节、滑动变阻一个、探针两个、电键、插座、导线若干．
二、练习使用示波器
1．观察荧光屏上的亮斑并进行调节 (1)把辉度调节旋钮反时针转到底，竖直位移旋钮和水平位 移旋钮旋到中间位置，衰减调节旋钮置于最高挡，扫描范围旋 钮置于“外 X”挡． (2)打开电源开关，预热一两分钟后，顺时针旋转辉度调节 旋钮，观察屏上出现的亮斑，亮斑的亮度适中． (3)旋转聚焦调节旋钮和辅助聚焦旋钮，使亮斑变为最圆、 最小；分别旋转竖直位移旋钮和水平位移旋钮，观察亮斑的上 下移动和左右移动．
解析 本题考查示波器的基本操作．在预热、聚焦之后， 亮斑达到最圆最小，把扫描范围旋到最低挡，扫描微调逆时针 旋到底，使得扫描电压的频率最低，周期最长，即可看到亮斑 从左端移向右端，又从右端迅速回到左端，再重复前面的运 动．当增大扫描频率时，可看到亮斑向右移动加快，最后速度 移动成一条亮线．此时若逆时针旋转X增益调节旋钮，亮线变 短，顺时针旋转X增益调节旋钮，亮线变长．
3．观察亮斑在竖直方向的偏移并进行调节 (1) 把 扫 描 范 围 旋 钮 置 于 “ 外 X” 挡 ， 使 亮 斑 位 于 屏 的 中 心，把“DC－AC”开关置于“DC”位置． (2)按照教材P45.如图示连接电路，用一至二节干电池给竖 直方向加一个直流电压．如图2－3－3所示．
图 2－3－3 观察亮 斑在竖直方向的偏移
答案 最圆最小 从左端移向右端，又迅速从右端回到左 端迅速移动成一条亮线 变短 变长
借题发挥 扫描范围旋钮控制机内自身提供的如图2－3－ 5所示的锯齿波扫描电压，它的作用是把信号电压在水平方向匀 速拉开，增大扫描频率时，信号电压在水平方向拉开的速度加 快．
图 2－3－5
【变式2】 示波器使用结束时应注意及时关机，关机的下列操作顺序正 确的是( )． A．先断开电源开关，再将“辉度调节”旋钮逆时针转到底 B．先断开电源开关，再将“辉度调节”旋钮顺时针转到底 C．先将“辉度调节”旋钮逆时针转到底，再断开电源开关 D．先将“辉度调节”旋钮顺时针转到底，再断开电源开关 解析 关机时应先将辉度旋钮旋到亮度最小处，即逆时针转 到底． 答案 C
A
b
c
图 2－3－4
解析 由图b及图c知，当uY为正时，Y极电势高，电子向Y 偏，而此时uX为负，即X′极电势高，电子向X′极偏，故选B.
答案 B
【变式1】 如果仅在示波器的偏转电极XX′上加扫描电压，使亮斑在 水平方向这样运动：亮斑从一侧匀速地运动到另一侧，然后迅 速地返回原处，再匀速地移向另一侧，如此反复继续，则此扫 描电压随时间变化的规律是( )．
示波管的原理 1．在观察按正弦规律变化的电压图线时，只看到一个完整 的正弦波形，现想在荧光屏上看到3个正弦波形，应调节 ( )． A．扫描范围旋钮 B．扫描微调旋钮 C．衰减旋钮 D．X增益旋钮 解析 当只看到一个完整的正弦波形时，扫描电压的频率 等于信号的频率，要想看到3个波形，则必须减小扫描电压的频 率，故须调节扫描范围旋钮和扫描微调旋钮，选A、B. 答案 AB
2．某学生在做“练习使用示波器”的实验时，将衰减旋钮拨
到“ ”挡，将扫描旋钮拨到 10 Hz～100 Hz 挡，然后再调节
扫描微调旋钮，当示波器荧光屏上出现两个完整的正弦波形时，
其频率为( )．
A．10 Hz
B．25 Hz
C．50 Hz
D．100 Hz
解析 由示波器的工作原理知，当把衰减旋钮调到“ ” 时，是由机内提供竖直方向的按正弦规律变化的 50 Hz 的交流电 压，当扫描频率也等于 50 Hz 时，荧光屏上应出现 1 个完整的正 弦波形，现在荧光屏上出现两个完整的正弦波形，扫描频率应是 交流信号电压变化频率的一半，所以扫描频率应是 25 Hz.
3
【实验目的】 1．认识示波器． 2．使用示波器．
示波器的使用
【实验原理】 示波器的工作原理： 示波器其核心部件是示波管，示波管由电子枪、偏转电极 和荧光屏组成．若偏转电极的电压变化，电子束的偏转距离也 随之变化，打在荧光屏上的位置也相应变化．由于视觉暂留， 亮斑看起来就成为一条连续的亮线，间接显示了电压的变化． 如图2－3－1为示波管构造图
(3)把衰减挡依次转到100、10和不衰减，观察亮斑向上的 偏移．
(4)调节Y增益使亮斑偏移一段适当的距离，然后调节变阻 器改变输入电压，观察亮斑的偏移情况：亮斑的偏移随着电压 改变而改变，电压越高，偏移越大．
(5)调换电池的正负极，改变输入电压的方向，观察亮斑的 偏移情况：亮斑改为向下偏移．
4．观察按正弦规律变化的电压的图像 (1)把扫描范围旋钮置于第一挡(10 Hz～100 Hz)．把衰减调节 旋钮置于“ ”挡，机内出现在竖直方向的按正弦规律变化的
答案 B
示波器的使用 3.本实验中，某同学欲按要求先在荧光屏上调出亮斑，为此， 他进行了如下操作：首先经辉度调节旋钮逆时针转到底， 竖直位移和水平位移旋钮到某位置，将衰减调节旋钮置于 1000档，扫描范围旋钮置于“外X”档。然后打开电源开关 （指示灯亮），2min后，顺时针旋转辉度调节旋钮，结果 屏上始终无亮斑出现（示波器完好）。那么，他应再调节 下列哪个旋钮才有可能在屏上出现亮斑（ ）。
9．X增益：调节图像在水平方向的幅度． 10．衰减调节：使信号强度按倍数衰减． 11．扫描范围：调节扫描电压的频率范围． 12．扫描微调：调节选定范围内的扫描频率． 13 ． 外 部 信 号 输 入 ： Y 输 入 ： 外 信 号 ． X 输 入 ： 外 扫 描．地：公共端． 14．交直流选择开关：DC表示直流，AC表示交流． 15．同步极性选择开关：调节波形从正(或负)半周开始． J2459型示波器面板上的旋钮按功能大体上可分为： (1)开关类：1、2、14、15. (2)旋钮类：①亮度调节：3、4、5. ②水平控制：7、9、11、12、X输入． ③竖直控制：6、8、10、Y输入．
电压 (2)调节扫描微调旋钮，使屏上出现完整的正弦曲线． (3)调节 Y 增益和 X 增益，使曲线形状沿竖直或水平方向发生
变化．
【典例 1】 (2011·安徽)图 2－3－4 a 为示波管的原理图．如 果在电极 YY′之间所加的电压图按图 2－3－4 b 所示的规律变化， 在电极 XX′之间所加的电压按图 2－3－4 c 所示的规律变化，则在 荧光屏上会看到的图形是( )．