【高中物理】专题：示波管的原理(课件) 高中物理（人教版2019必修第三册）.pptx

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1、第九章 静电场及其应用专题 示波管的原理目录contents示波器01010202示波管0303典例分析新课导入YYXX-+-+-若金属平行板若金属平行板水平水平放置，电放置，电子将在子将在竖直竖直方向发生偏转。方向发生偏转。若金属平行板若金属平行板竖直竖直放置，电放置，电子将在子将在水平水平方向发生偏转。方向发生偏转。偏转电极的不同放置方式偏转电极的不同放置方式 有一种实验器材，利用带电粒子在电场中偏转的规律，灵敏、直观地显有一种实验器材，利用带电粒子在电场中偏转的规律，灵敏、直观地显示出电信号随时间变化的图线示出电信号随时间变化的图线示波器示波器示波器01 示波器示波器是一种用途十分广泛的

2、是一种用途十分广泛的电子子测量量仪器。它能把肉眼看不器。它能把肉眼看不见的的电信信号号变换成看得成看得见的的图像，便于人像，便于人们研究各种研究各种电现象的象的变化化过程。示波器程。示波器利用狭窄的、由高速利用狭窄的、由高速电子子组成的成的电子束，打在涂有子束，打在涂有荧光物光物质的屏面上，的屏面上，就可就可产生生细小的光点。示波器的核心部件是小的光点。示波器的核心部件是示波管示波管。在被测信号的作用下，电子束就好像一在被测信号的作用下，电子束就好像一支笔的笔尖，可以在屏面上描绘出被测支笔的笔尖，可以在屏面上描绘出被测信号的瞬时值的信号的瞬时值的变化曲线变化曲线。是一种用来观察电信号随时间变化

3、的电子仪器。是一种用来观察电信号随时间变化的电子仪器。由电子枪、偏转电极和荧光屏组成，管内抽成真空。由电子枪、偏转电极和荧光屏组成，管内抽成真空。1.1.1.1.示波器作用：示波器作用：示波器作用：示波器作用：2.2.2.2.核心部件是示波管：核心部件是示波管：核心部件是示波管：核心部件是示波管：3.3.3.3.原理：原理：原理：原理：利用了带电粒子在电场中偏转的规律，灵敏、直观地显示出电信利用了带电粒子在电场中偏转的规律，灵敏、直观地显示出电信号随时间变化的图线。号随时间变化的图线。电子枪部分：电子枪部分：偏转电极部分：偏转电极部分：荧光屏部分：荧光屏部分：发射出电子发射出电子使电子沿两方向

4、偏转使电子沿两方向偏转电子使电子使荧光物质荧光物质受激而发光受激而发光示波管02加速电压 电子枪偏转电极亮斑亮斑荧光屏+电子枪电子枪产生高速飞行的电子束+加速电压加速电压 示波管的构造信号电压：信号电压：扫描电压：扫描电压：偏转电极上通常加的是自身产生的偏转电极上通常加的是自身产生的锯齿形电压锯齿形电压。示波器示波器的的 偏转电极上加的是待显示的偏转电极上加的是待显示的电压电压。思考与讨论思考与讨论1 1：如果在电极如果在电极 XX 之间之间不加电压不加电压，而在，而在 YY 之间也之间也不不加加电压电压，电子将打在荧光屏的什么位置？，电子将打在荧光屏的什么位置？-+XXXXY YYYY Y电

5、子枪电子枪偏转电极偏转电极荧光屏荧光屏想一想电子做匀速直线运动。打在荧光屏的正中央电子做匀速直线运动。打在荧光屏的正中央看到一个点（亮斑）看到一个点（亮斑）思考与讨论思考与讨论2 2：如果在电极如果在电极 XX 之间之间不加电压不加电压，而在，而在 YY 之间之间加不变加不变电压，电压，使使Y 的电势比的电势比 Y 高，电子将打在荧光屏的什么位置？高，电子将打在荧光屏的什么位置？-+XXXXY YYYY Y电子枪电子枪偏转电极偏转电极荧光屏荧光屏想一想电子沿电子沿Y方方向向向上向上偏移偏移Y正正Y负负思考与讨论思考与讨论3 3：如果在电极如果在电极 XX 之间之间不加电压不加电压，而在，而在

6、YY 之间之间加不变加不变电压电压，使，使 Y 的电势比的电势比Y 高高，电子将打在荧光屏的什么位置？，电子将打在荧光屏的什么位置？-+XXXXY YYYY Y电子枪电子枪偏转电极偏转电极荧光屏荧光屏想一想思考与讨论思考与讨论4 4：如果在如果在 XX 之间之间不加电压不加电压，而在，而在 YY 之间加之间加按图按图示的规律变化的电压，示的规律变化的电压，在荧光屏会看到的什么样的图形？在荧光屏会看到的什么样的图形？XXY YYUYtOY 随信号电压同步变化随信号电压同步变化（电压变化快，亮斑移动电压变化快，亮斑移动很很），但由于视觉暂留和），但由于视觉暂留和荧光物质的残光特性，亮荧光物质的残光

7、特性，亮斑的移动看起来就成了与斑的移动看起来就成了与Y轴重合的轴重合的一条竖直亮线一条竖直亮线。想一想交变电压-+XXXXY YYYY Y电子枪电子枪偏转电极偏转电极荧光屏荧光屏思考与讨论思考与讨论5 5：如果在电极如果在电极 YY 之间之间不加电压不加电压，而在，而在 XX 之间加之间加不变电不变电压压，使，使 X 的电势比的电势比 X 高高，电子将打在荧光屏的什么位置？，电子将打在荧光屏的什么位置？想一想电子沿电子沿X方方向向向里向里偏移偏移X正正X负负-+XXXXY YYYY Y电子枪电子枪偏转电极偏转电极荧光屏荧光屏思考与讨论思考与讨论6 6：如果在电极如果在电极 YY 之间之间不加电

8、压不加电压，而在，而在 XX 之间加之间加不不变电压变电压，使，使 X 的电势比的电势比 X 高高，电子将打在荧光屏的什么位置？，电子将打在荧光屏的什么位置？想一想电子沿电子沿X方方向向向外向外偏移偏移X正正X负负UXt扫描电压扫描电压扫描电压扫描电压总结总结：若若 XX 所加的电压为特定的周期性变化电压，则亮斑在水平方向来所加的电压为特定的周期性变化电压，则亮斑在水平方向来回运动一一扫描，如果回运动一一扫描，如果扫描电压变化很快扫描电压变化很快，亮斑看起来为一条，亮斑看起来为一条水平的亮线水平的亮线。示波器图象示波器图象示波器图象示波器图象OXXY YY由于视觉暂留和荧光物质由于视觉暂留和荧

9、光物质的殊光的殊光特性，特性，形成形成稳定稳定且且水平水平的亮线的亮线匀速匀速的、的、持续持续的的扫描扫描思考与讨论思考与讨论6 6：如果在如果在 YY 之间加如图所示的之间加如图所示的交变交变电压电压，同时在，同时在 XX 之间之间加加锯齿形扫描电压锯齿形扫描电压，在荧光屏上会看到什么图形？，在荧光屏上会看到什么图形？ABCDFABCt1DEFt2XXY YYtOUYUXOtABCDEEFt2t1t2t1想一想看到一个余弦函数图像看到一个余弦函数图像 如果信号电压是如果信号电压是周期性周期性的，并且扫描电压与的，并且扫描电压与信号电压的周期相同，就可以在荧光屏上得到待信号电压的周期相同，就可

10、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象。测信号在一个周期内随时间变化的稳定图象。示示波波器器图图象象tOUYUXOtXXY YY示波管的原理示波管的原理 怎样在荧光屏上显示怎样在荧光屏上显示信号电压信号电压的的正弦波形正弦波形？思考与讨论1、如如果在电极果在电极XX之之间加不变电间加不变电压压，使，使X的电势比的电势比X 高高(X正正X负负)，而而在在YY之间之间加加不变电压不变电压，使，使Y的电势比的电势比Y高高(Y正正Y负负)，电子将打在荧光屏的什么位置？电子将打在荧光屏的什么位置？-+XXXXY YYYY Y电子枪电子枪偏转电极偏转电极荧光屏荧光屏亮斑亮斑在第一象限在第

11、一象限思考与讨论2、如果在如果在YY之间加如图所示的之间加如图所示的交变电交变电压压，同时在同时在XX之间加之间加不变电压不变电压，使使X的的电势比电势比X 高高(X正正X负负)，在荧光屏上会看到什么图形？在荧光屏上会看到什么图形？看到看到一条平行于一条平行于Y轴的亮线轴的亮线XXY YYUYtO思考与讨论3、如果在如果在YY之间加如图所示的之间加如图所示的交变电交变电压压，同时在同时在XX之间加之间加不变电压不变电压，使使X 的的电势比电势比X 高高(X 正正X负负)，在荧光屏上会看到什么图形？在荧光屏上会看到什么图形？看到看到一条平行于一条平行于Y轴的亮线轴的亮线XXY YYUYtO思考与

12、讨论 如图所示的示波管，如果在如图所示的示波管，如果在YY之间加如图所示的之间加如图所示的交变电压交变电压，同时在，同时在XX之间加如图所示的之间加如图所示的锯齿形电压锯齿形电压，使，使X的电势比的电势比X高，在荧光屏上会看高，在荧光屏上会看到什么图形？到什么图形？UxtOt1t2UYtOt1t2XYO0tt1t1tt2你知道老式的电视机荧光屏后面藏的是什么吗？你知道老式的电视机荧光屏后面藏的是什么吗？电子枪发射出的电子打在荧光屏上，使屏幕发光。电子枪发射出的电子打在荧光屏上，使屏幕发光。要想使整个屏幕发光，电子应做何种运动？要想使整个屏幕发光，电子应做何种运动？根据力与运动的关系，想一想偏转

13、电压应符根据力与运动的关系，想一想偏转电压应符合什合什么条件？么条件？议一议(1)(1)电子、质子、电子、质子、粒子等带电粒子在电场中受到的静电力一般远大于重力，因而通粒子等带电粒子在电场中受到的静电力一般远大于重力，因而通常情况下，重力可以忽略不计。常情况下，重力可以忽略不计。()(2)(2)带电粒子带电粒子(不计重力不计重力)在电场中由静止释放时，一定做匀加速直线运动。在电场中由静止释放时，一定做匀加速直线运动。()(3)(3)对带电粒子在电场中的运动，从受力的角度来看，遵循牛顿运动定律；从做功的对带电粒子在电场中的运动，从受力的角度来看，遵循牛顿运动定律；从做功的角度来看，遵循能量的转化

14、和守恒定律。角度来看，遵循能量的转化和守恒定律。()(4)(4)对于带电粒子对于带电粒子(不计重力不计重力)在电场中的偏转可分解为沿初速度方向的匀速直线和沿在电场中的偏转可分解为沿初速度方向的匀速直线和沿电场线方向的自由落体运动。电场线方向的自由落体运动。()(5)(5)示波管偏转电极不加电压时，从电子枪射出的电子将沿直线运动，射到荧光屏中示波管偏转电极不加电压时，从电子枪射出的电子将沿直线运动，射到荧光屏中心点形成一个亮斑。心点形成一个亮斑。()判一判BAC密立根实验密立根实验电子电荷量的测定电子电荷量的测定 密立根并没有直接测量电子的电荷量，而是测定很小的带电油滴所带的电荷量。一个带电的油

15、滴在匀强电场中所受的静电力是一定的。如图1.9-8，设法使油滴带负电，它所受静电力的方向向上。如果油滴刚好悬浮在空中，那么它受到的静电力的大小正好与油滴所受的重力相等，由此可以测定油滴所带的电荷量。在19世纪末发现电子以后，美国物理学家密立根多年间进行了多次实验，比较准确地测定了电子的电荷量。+-qEmg现代实验测出的电子电荷量是e=1.6021773310-19C范德格拉夫静电加速器范德格拉夫静电加速器 当电刷E与几万伏的直流高压电源的正极接通时，E与大地之间就有几万伏的电势差。由于尖端放电，正电荷被喷射到传送带上，并被传送带带着向上运动。当正电荷到达电刷F附近时，F上被感应出异号电荷。由于

16、尖端放电，F上的负电荷与传送带上的正电荷中和，从而使传送带失去电荷，而F上剩下了正电荷。由于导体带电电荷只能存在于外表面，所以F上的正电荷立即传到金属壳的外表面。这样，由于传送带的运送，正电荷不断从直流电源传到球壳的外表面，从而在金属壳与大地之间形成高电压。图1.9-9是起电机部分的示意图。金属球壳固定在绝缘支柱顶端，绝缘材料制成的传送带套在两个转轮上，由电动机带动循环运转。E和F是两排金属针(称做电刷)。典例分析03【例例题题】如图所示的示波管，当两偏转电极XX、YY电压为零时，电子枪发射的电子经加速电场加速后会打在荧光屏上的正中间(图示坐标的O点，其中x轴与XX电场的电场强度方向重合，x轴

17、正方向垂直于纸面向里，y轴与YY电场的电场强度方向重合)。若要电子打在图示坐标的第象限，则()AX、Y极接电源的正极，X、Y接电源的负极BX、Y极接电源的正极，X、Y接电源的负极CX、Y极接电源的正极，X、Y接电源的负极DX、Y极接电源的正极，X、Y接电源的负极D小试牛刀【例题】【例题】（多选）如图是示波管的原理图。给电子枪通电后，如果在偏转电极XX和YY上都没有加电压，电子束将打在荧光屏的中心O点，在那里产生一个亮斑。下列说法正确的是()A要想让亮斑沿OY向上移动，需在偏转电极YY上加电压，且Y比Y电势高B要想让亮斑移到荧光屏的右上方，需在偏转电极XX、YY上加电压，且X比X电势高、Y比Y电势高C要想在荧光屏上出现一条水平亮线，需在偏转电极XX上加特定的周期性变化的电压(扫描电压)D要想在荧光屏上出现一条正弦曲线，需在偏转电极XX上加适当频率的扫描电压、在偏转电极YY上加按正弦规律变化的电压BCD小试牛刀