《2018-2019學(xué)年高中物理 第二章 交變電流 3 示波器的使用學(xué)案 教科版選修3-2.doc》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2018-2019學(xué)年高中物理 第二章 交變電流 3 示波器的使用學(xué)案 教科版選修3-2.doc（9頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

3．示波器的使用 [學(xué)習(xí)目標(biāo)]　1.了解示波器面板上各個旋鈕的名稱及作用．　2.了解示波器的工作原理．　3.練習(xí)使用示波器觀察交流電的波形． [知識探究] 一、實(shí)驗(yàn)原理 示波器是一種能把隨時(shí)間變化的電信號用圖像顯示出來的電子儀器．凡能轉(zhuǎn)換成電壓的其他電學(xué)量(如電流、電阻等)和非電學(xué)量(如溫度、壓力、聲波等)，都可以用示波器來觀察和測量． 二、實(shí)驗(yàn)器材 示波器1臺，低壓電源1臺，變阻器1只，開關(guān)一個，導(dǎo)線若干，學(xué)生信號源． 三、實(shí)驗(yàn)步驟 1．認(rèn)識示波器的面板，熟悉各部分名稱和作用 如圖231所示：示波器面板上的旋鈕有：電源開關(guān)、電源指示燈、輝度調(diào)節(jié)旋鈕、聚焦調(diào)節(jié)旋鈕、輔助聚焦調(diào)節(jié)旋鈕、豎直位移旋鈕、水平位移旋鈕，Y增益調(diào)節(jié)旋鈕，X增益調(diào)節(jié)旋鈕、衰減調(diào)節(jié)旋鈕、掃描范圍旋鈕、掃描微調(diào)旋鈕、外部信號輸入端、交直流選擇開關(guān)、同步極性選擇開關(guān)． J2459型示波器 圖231 2．開機(jī)前的準(zhǔn)備 把示波器面板上各旋鈕調(diào)節(jié)到下面指定位置： (1)輝度調(diào)節(jié)旋鈕()反時(shí)針方向旋到底； (2)豎直位移旋鈕(↑↓)旋至中間位置； (3)水平位移旋鈕()旋至中間位置； (4)衰減調(diào)節(jié)旋鈕旋到“1 000”的位置； (5)掃描范圍旋鈕旋到“外X”位置； (6)Y增益調(diào)節(jié)旋鈕反時(shí)針方向旋到底； (7)X增益調(diào)節(jié)旋鈕反時(shí)針方向旋到底． 3．觀察熒光屏上的亮斑并進(jìn)行調(diào)節(jié) (1)把示波器的電源插頭插入適合的電源，把電源開關(guān)扳向“開”的位置，可見指示燈亮起，預(yù)熱1～2分鐘． (2)順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)輝度調(diào)節(jié)旋鈕，使屏上亮斑亮度適中． (3)調(diào)節(jié)豎直位移、水平位移旋鈕使亮斑在屏的中間． (4)旋轉(zhuǎn)聚焦調(diào)節(jié)旋鈕“⊙”和輔助聚焦調(diào)節(jié)旋鈕“○”，使亮斑最圓最?。? (5)旋轉(zhuǎn)豎直位移旋鈕，觀察亮斑如何移動． (6)旋轉(zhuǎn)水平位移旋鈕，觀察亮斑如何移動． 4．觀察掃描并進(jìn)行調(diào)節(jié) (1)把X增益調(diào)節(jié)旋鈕順時(shí)針轉(zhuǎn)到1/3處，掃描微調(diào)旋鈕逆時(shí)針轉(zhuǎn)到底，掃描范圍旋鈕置于最低擋，觀察掃描的情形． (2)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)掃描微調(diào)旋鈕，可看到亮斑移動加快，直至為一條亮線． (3)調(diào)節(jié)X增益調(diào)節(jié)旋鈕，可以看到亮線長度的改變． 5．觀察亮斑在豎直方向的偏移并進(jìn)行調(diào)節(jié) (1)將掃描范圍旋鈕置于“外X”擋，交流直流選擇開關(guān)撥到“DC”位置． (2)按圖232所示連接電路． 圖232 (3)將滑動變阻器的滑片P滑至適當(dāng)位置后閉合開關(guān)，把衰減調(diào)節(jié)旋鈕逆時(shí)針依次轉(zhuǎn)到100、10和1擋，觀察亮斑向上偏移的情況． (4)調(diào)節(jié)Y增益調(diào)節(jié)旋鈕，使亮斑偏移一段適當(dāng)?shù)木嚯x，再調(diào)節(jié)滑動變阻器，觀察亮斑偏移的距離隨輸入電壓變化的情況． (5)調(diào)換電池的正、負(fù)極，可以看到亮斑改為向下偏移． 6．觀察按正弦規(guī)律變化的電壓的圖線 (1)把掃描范圍旋鈕置于第一擋(10～100 Hz)． (2)把衰減調(diào)節(jié)旋鈕置于“”擋，即由示波器本身機(jī)內(nèi)提供豎直方向的按正弦規(guī)律變化的電壓． (3)反復(fù)調(diào)節(jié)掃描微調(diào)旋鈕，使屏上出現(xiàn)完整而穩(wěn)定的正弦曲線． (4)調(diào)節(jié)Y增益調(diào)節(jié)旋鈕時(shí)，觀察到曲線的形狀沿豎直方向變化；而調(diào)節(jié)X增益調(diào)節(jié)旋鈕時(shí)，觀察到曲線的形狀沿水平方向變化． (5)當(dāng)把同步極性選擇開關(guān)置于“＋”位置時(shí)，正弦曲線從正半周開始，把此時(shí)觀察到的曲線形狀畫在圓框內(nèi)；當(dāng)把同步極性選擇開關(guān)置于“－”位置時(shí)，曲線從負(fù)半周開始，把此時(shí)觀察到的曲線形狀畫在圓框內(nèi)． 也可以用Y衰減的其他擋位進(jìn)行測量，把有關(guān)數(shù)據(jù)填入記錄表格中，并比較用哪一擋位較為準(zhǔn)確． 7．關(guān)機(jī) 實(shí)驗(yàn)完畢，關(guān)機(jī)前要先把輝度調(diào)節(jié)旋鈕逆時(shí)針方向旋到底，然后再切斷電源． 四、注意事項(xiàng) 1．開機(jī)前及實(shí)驗(yàn)完畢關(guān)機(jī)前，先要把輝度調(diào)節(jié)旋鈕逆時(shí)針轉(zhuǎn)到底．(處于亮度最低狀態(tài)) 2．使用過程中，不應(yīng)使光斑過亮，特別是當(dāng)亮斑長時(shí)間停留在屏上不動時(shí)，應(yīng)將亮度減弱，以免損傷熒光屏，縮短示波管的壽命． 3．由示波器Y輸入的電壓不可過大，否則會損壞機(jī)內(nèi)的分壓電阻和電子管，在最大衰減倍率(1 000)時(shí)也不得超過直流400 V. 4．盡量避免頻繁開機(jī)、關(guān)機(jī)，否則將縮短示波器電子管陰極的壽命．短時(shí)間不用時(shí)，不必關(guān)機(jī)，只需將輝度調(diào)節(jié)旋鈕旋至熒光屏上無亮線． 5．如果顯示的波形受外界干擾，可將機(jī)殼用導(dǎo)線接地． 6．當(dāng)“Y輸入”接線柱上接出的導(dǎo)線懸空時(shí)，它和“地”間電阻極大，環(huán)境空間中雜散的電磁場將在導(dǎo)線中感應(yīng)較大的電壓，使屏上出現(xiàn)干擾波形，衰減倍率越小，干擾信號顯示的幅度越大．若用手摸這條導(dǎo)線會更嚴(yán)重，使用中應(yīng)盡量避免這種情況． [典例剖析] 一、對示波管原理的理解 　(多選)圖233中(1)所示是示波管的原理圖，它是由電子槍、豎直偏轉(zhuǎn)電極YY′、水平偏轉(zhuǎn)電極XX′和熒光屏組成．電子槍發(fā)射的電子打在熒光屏上將出現(xiàn)亮點(diǎn)，不加任何電壓時(shí)，電子打在熒光屏中心．若亮點(diǎn)很快移動，由于視覺暫留關(guān)系，能在熒光屏上看到一條亮線．現(xiàn)在加上頻率較高的偏轉(zhuǎn)電壓，則 (　　) (1) (2)　　　　　　　　(3) (4)　　　　　　　　(5) 圖233 A．如果只在偏轉(zhuǎn)電極XX′上加上如圖(2)所示的電壓，應(yīng)觀察到一條水平亮線 B．如果只在偏轉(zhuǎn)電極YY′上加上如圖(3)所示U＝Umsin ωt的電壓，應(yīng)觀察到一條正弦曲線如圖(4) C．如果在偏轉(zhuǎn)電極YY′上加上如圖(3)所示U＝Umsin ωt的電壓，同時(shí)在偏轉(zhuǎn)電極XX′上加上圖(2)所示的電壓，應(yīng)觀察到一條正弦曲線如圖(5) D．如果在偏轉(zhuǎn)電極YY′上加上如圖(3)所示U＝Umsin ωt，同時(shí)在偏轉(zhuǎn)電極XX′上加上圖(2)所示的電壓，應(yīng)觀察到一條正弦曲線如圖(4) AD　[如果在偏轉(zhuǎn)電極XX′上加上如圖(2)所示的電壓，應(yīng)觀察到一條水平的亮線，故A正確；如果只在偏轉(zhuǎn)電極YY′上加上如圖(3)所示U＝Umsin ωt的電壓，則在水平方向不運(yùn)動，只在豎直方向偏轉(zhuǎn)，應(yīng)觀察到一條豎直的亮線．故B錯誤；如果在偏轉(zhuǎn)電極YY′上加上如圖(3)所示U＝Umsin ωt的電壓，同時(shí)在偏轉(zhuǎn)電極XX′上加上圖(2)所示的電壓，因圖(2)中的電壓為單一方向上，則形成的圖像只在O點(diǎn)的一側(cè)為圖(4)，故C錯誤，而D正確．] 二、練習(xí)使用示波器 　圖234甲為示波器面板，圖乙為一信號源． 甲　　　　　　　　　　　乙 圖234 (1)若要觀測此信號源發(fā)出的正弦交流信號的波形，應(yīng)將信號源的a端與示波器面板上的________接線柱相連，b端與________接線柱相連； 圖235 (2)若示波器所顯示的輸入波形如圖235所示，要將波形上移，應(yīng)調(diào)節(jié)面板上的__________旋鈕；要使此波形橫向展寬，應(yīng)調(diào)節(jié)____________旋鈕；要使屏上能夠顯示三個完整的波形，應(yīng)調(diào)節(jié)____________旋鈕． 【解析】　(1)若要觀測此信號源發(fā)出的正弦交流信號的波形，應(yīng)從示波器的“Y輸入”和“地”接線柱輸入信號，所以應(yīng)將信號源的a端與示波器面板上的“Y輸入”接線柱相連，b端與“地”接線柱相連． (2)豎直位移旋鈕的作用是調(diào)節(jié)波形在屏幕上的豎直位置，由題圖可知該波形偏下，所以應(yīng)該調(diào)節(jié)6，X增益旋鈕的作用是調(diào)整波形的橫向?qū)挾龋{(diào)節(jié)掃描范圍和掃描微調(diào)可調(diào)整屏幕上顯示的完整的波形數(shù)． 【答案】　(1)Y輸入　地　(2)6　X增益　掃描范圍和掃描微調(diào) (1)觀察正弦波或余弦波：若外加的是正弦交變電壓，當(dāng)掃描頻率是交變電壓整數(shù)倍時(shí)可在屏上看到正弦波形. 正弦波的形成：亮斑從左到右運(yùn)動的時(shí)間若剛好等于交變電壓的周期，則在屏上出現(xiàn)一個完整正弦波形，若是交變電壓周期的兩倍，則出現(xiàn)兩個完整波形. (2)注意豎直位移旋鈕、水平位移旋鈕和X增益、Y增益之間區(qū)別：一個是調(diào)節(jié)平衡位置上下運(yùn)動，一個是調(diào)節(jié)上下運(yùn)動振幅.一個是調(diào)節(jié)水平掃描中心位置，一個是調(diào)節(jié)掃描幅度. (3)注意衰減和Y增益之間的關(guān)系，衰減是大幅度調(diào)節(jié)振幅，1是不衰減，10表示振幅變?yōu)樵瓉淼氖种唬?00表示變?yōu)樵瓉淼囊话俜种?而Y增益是較小范圍調(diào)節(jié)振幅.,注意掃描范圍旋鈕和掃描微調(diào)旋鈕配合調(diào)節(jié)掃描頻率，如要調(diào)到頻率為900 Hz，則先把掃描范圍旋鈕打在1 000 Hz處，再調(diào)節(jié)掃描微調(diào)旋鈕使頻率在1 000 Hz左右小范圍變動，可調(diào)到900 Hz. [當(dāng) 堂 達(dá) 標(biāo)固 雙 基] 1．用示波器觀察某交流信號時(shí)，在顯示屏上顯示出一個完整的波形，如圖236.經(jīng)下列四組操作之一，使該信號顯示出兩個完整的波形，且波形幅度減?。私M操作是(　　) 圖236 A．調(diào)整X增益旋鈕和豎直位移旋鈕 B．調(diào)整X增益旋鈕和掃描微調(diào)旋鈕 C．調(diào)整掃描微調(diào)旋鈕和Y增益旋鈕 D．調(diào)整水平位移旋鈕和Y增益旋鈕 C　[要讓顯示屏上的波形由一個變?yōu)閮蓚€，就需提高掃描頻率，即需調(diào)整掃描微調(diào)旋鈕．Y增益旋鈕是用來調(diào)節(jié)圖像在豎直方向上的幅度的，故選項(xiàng)C正確．] 2.若在示波器的“Y輸入”和“地”之間加上如圖237所示的電壓，而掃描范圍旋鈕置于“外X”擋，則此時(shí)屏上應(yīng)出現(xiàn)的情形是下圖中的(　　) 【導(dǎo)學(xué)號：24622068】 圖237 C　[Y方向上有一個恒定電壓，掃描范圍旋鈕置于“外X”擋，示波器內(nèi)不提供X方向的掃描電壓．而“X輸入”接線柱也沒有輸入任何掃描電壓，所以X方向沒有偏轉(zhuǎn)，選項(xiàng)C正確．] 3．示波器使用結(jié)束時(shí)應(yīng)注意及時(shí)關(guān)機(jī)，關(guān)機(jī)的下列操作順序正確的是(　　) A．先斷開電源開關(guān)，再將“輝度調(diào)節(jié)”旋鈕逆時(shí)針轉(zhuǎn)到底 B．先斷開電源開關(guān)，再將“輝度調(diào)節(jié)”旋鈕順時(shí)針轉(zhuǎn)到底 C．先將“輝度調(diào)節(jié)”旋鈕逆時(shí)針轉(zhuǎn)到底，再斷開電源開關(guān) D．先將“輝度調(diào)節(jié)”旋鈕順時(shí)針轉(zhuǎn)到底，再斷開電源開關(guān) C　[輝度調(diào)節(jié)旋鈕逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)可使屏幕亮度降低，保護(hù)屏幕．所以關(guān)機(jī)時(shí)應(yīng)先將輝度調(diào)節(jié)旋鈕逆時(shí)針轉(zhuǎn)到底，再斷開電源開關(guān)．選項(xiàng)C正確．] 4．如果在示波器的熒光屏上出現(xiàn)一個亮點(diǎn)在水平方向自左向右移動的圖像，現(xiàn)在要使它變成水平方向的一條亮線，調(diào)節(jié)的方法應(yīng)該是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號：24622069】 A．順時(shí)針旋轉(zhuǎn)輝度調(diào)節(jié)旋鈕 B．調(diào)節(jié)衰減旋鈕 C．調(diào)節(jié)掃描范圍旋鈕和掃描微調(diào)旋鈕，增大掃描頻率 D．調(diào)節(jié)Y增益調(diào)節(jié)旋鈕 C　[在熒光屏上出現(xiàn)的是一個亮點(diǎn)自左向右的水平移動的圖形，要把它變成水平方向的亮線，若調(diào)節(jié)輝度旋鈕，只能使亮度增大，不能改變圖形，所以A選項(xiàng)錯誤；若調(diào)節(jié)衰減旋鈕，只能使輸入信號的強(qiáng)度減弱，這里只有一個亮點(diǎn)，沒有輸入信號，所以B選項(xiàng)也是錯的；若調(diào)節(jié)Y增益調(diào)節(jié)是改變豎直方向輸入的信號強(qiáng)度，即改變圖線在豎直方向的幅度，顯然D選項(xiàng)也是錯誤的；現(xiàn)在熒光屏上出現(xiàn)的是水平方向移動的一個亮點(diǎn)，說明水平掃描頻率太小，使眼睛能覺察到亮度的移動，所以應(yīng)該提高水平掃描頻率，使眼睛區(qū)分不開亮點(diǎn)位置的變化，故選項(xiàng)C是正確的．] 5.在應(yīng)用示波器觀察Y輸入系統(tǒng)的作用時(shí)，有下列操作程序，請?jiān)跈M線上填寫觀察到的現(xiàn)象． 圖238 (1)把“掃描范圍”旋鈕置于“外X”擋，“DC、AC”開關(guān)置于“DC”位置，調(diào)節(jié)水平、豎直位移旋鈕使光點(diǎn)位于熒光屏中心，將衰減旋鈕置于“1 000”擋，“Y增益”旋鈕順時(shí)針轉(zhuǎn)到二分之一處； (2)用1～2節(jié)干電池(1.5 V)作直流電源，將電源和變阻器組成如圖238所示的直流回路，并取出一部分電壓加到“Y輸入”與“地”接線柱上； (3)移動變阻器中心觸頭位置，改變“Y輸入”電壓，觀察亮點(diǎn)偏離光屏中心的距離________； (4)將“衰減”旋鈕分別置于“10”、“100”擋，重復(fù)上一步驟，這時(shí)會發(fā)現(xiàn)亮點(diǎn)離光屏中心距離________，由此可見“衰減”旋鈕的作用是______________________________________________________________； (5)將直流電源的正負(fù)接線互換，改變輸入電壓方向，觀察光點(diǎn)偏移方向的變化，這時(shí)可能看到________． 【答案】　(3)變化　(4)由大變小　改變偏轉(zhuǎn)電壓，改變亮點(diǎn)偏離幅度　(5)向相反方向偏移(或向下偏移) 6．圖239(a)為示波管的原理圖．如果在電極YY′之間所加的電壓按圖239(b)所示的規(guī)律變化，在電極XX′之間所加的電壓按圖239(c)所示的規(guī)律變化，則在熒光屏上會看到的圖形是 (　　) (a) (b)　　　　　　　　　(c) 圖239 A　　　　B　　　　C　　　D B　[電子在YY′和XX′間沿電場方向均做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動，由位移公式x＝at2＝t2，知水平位移和豎直位移均與電壓成正比．在t＝0時(shí)刻，UY＝0知豎直位移為0，故A、C錯誤．在t＝時(shí)刻，UY最大知位移方向向上且最大，故B正確．D錯誤．] 7．示波器是檢測和修理各種電子儀器以及進(jìn)行科學(xué)研究必不可少的工具．掌握它的一般使用方法是對每一名普通高中學(xué)生的一般要求．如圖2310所示為某次學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)練習(xí)使用的J－2456型示波器的面板示意圖．實(shí)驗(yàn)中某學(xué)生已經(jīng)在熒光屏中間調(diào)節(jié)出了最圓最小的光斑，則： 他若要觀察機(jī)內(nèi)提供的豎直方向的正弦規(guī)律變化的電壓的圖像，應(yīng)怎樣調(diào)節(jié)至最佳狀態(tài)？(寫明必要的文字?jǐn)⑹觯刂菩o的名稱及指示位置) 圖2310 【解析】　(1)把掃描范圍旋鈕置于第一擋(或10～100 Hz擋)． (2)把衰減調(diào)節(jié)旋鈕置于“”擋，即由機(jī)內(nèi)提供豎直方向的按正弦規(guī)律變化的電壓． (3)調(diào)節(jié)掃描微調(diào)旋鈕，使屏上出現(xiàn)完整的正弦曲線． (4)調(diào)節(jié)X增益和Y增益旋鈕，使曲線在水平和豎直方向發(fā)生變化． 【答案】　見解析