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1、三、示波器的使用
教學目標
1.認識示波器的各調(diào)節(jié)旋鈕,學會使用示波器觀察交流電的波形,加深對正弦交流電的理解。
2.通過自己動手操作,培養(yǎng)理論練習實際的習慣,提高動手實驗能力。
重點難點
重點:示波器各旋鈕的功能及調(diào)節(jié)
難點:示波器的正確使用
設計思想
本節(jié)是學生分組實驗課,要以學生的合作學習、自主動手操作為主,教師的點撥引導為輔,不必涉及過難的實驗原理。一是讓學生認識示波器面板上的各旋鈕及作用,二是讓學生自己動手調(diào)節(jié)示波器并用它觀察正弦交流電的波形,加深對正弦交流電的理解,提高動手操作能力.
教學資源
分組實驗器材,示波器若干,PPT
教學設計
2、
【課堂引入】
問題1:正弦交流電與其它交流電有什么不同?
(電壓和電流隨時間按正弦規(guī)律變化,有效值是峰值的0.707倍。)
問題2:正弦交流電隨時間變化規(guī)律如何用公式表示?其中各字母的物理意義是什么?
?(學生作答,教師板書)
(過渡:我們是否能用眼睛直接觀察到正弦交流電的波形呢?)
(示波器的結構和原理略講或不講)
【課堂學習】
學習活動1:認識示波器面板上的旋鈕
用示波器可以顯示正弦交流電的波形。出示一臺示波器為教具,PPT投影示波器面板圖片,與學生一起認識示波器面板上的旋鈕。
(1)學生參看教科書圖2—3—1,并對照課桌上的示波器一一核對各旋鈕。
(2)教師介
3、紹各旋鈕的作用。
1.電源開關
2.指示燈
3。輝度調(diào)節(jié)旋鈕——用來調(diào)節(jié)圖像亮度
4.聚焦調(diào)節(jié)旋鈕
5.輔助聚集旋鈕—-二者配合使用使圖線線條清晰
6.豎直位移旋鈕
7.水平位移旋鈕——分別用來調(diào)節(jié)圖像在豎直和水平方向的位置.
8。Y增益旋鈕
9。X增益旋鈕——分別用來調(diào)節(jié)圖像在豎直和水平方向的輻度
10.衰減調(diào)節(jié)旋鈕——指加在偏轉(zhuǎn)電極上的信號按開關上的倍率衰減?!啊蕖北硎緳C內(nèi)給豎直方向提供正弦變化的電壓.
11。掃描范圍旋鈕—-用來改變掃描電壓的頻率范圍,其中的“外X”表示掃描電壓機外輸入的掃描信號提供水平掃描.
12。掃描微調(diào)旋鈕—-使掃描電壓頻率在選定范圍內(nèi)連續(xù)變
4、化
13.Y輸入、X輸入、地——對應方向的輸入接線柱和公共接地接線柱
14.交直流選擇開關——“DC”表示直流,“AC”表示交流,“AC"只能通過交流信號,不能輸入直流信號.
15.同步極性開關
學習活動2:練習使用各種基本調(diào)節(jié)
學生自己動手操作,按教科書“練習使用示波器”的要求進行。
1.光屏上亮斑的調(diào)節(jié)
a。將輝度調(diào)至最低,豎直、水平位移旋鈕居中,衰減倍率最大,掃描范圍調(diào)至“外X"
b。打開電源,預熱1—2分鐘
c.調(diào)節(jié)輝度,使亮度適中
d.調(diào)節(jié)聚焦和輔助聚焦,使亮斑最小
e。調(diào)節(jié)豎直位移、水平位移、使亮斑移動
2.觀察掃描并進行調(diào)節(jié)
a.調(diào)節(jié)x增益至1/3處,掃
5、描頻率至最低,觀察亮斑移動
b。增大掃描頻率,觀察亮線
c.調(diào)節(jié)x增益,觀察亮線長度變化
3.豎直方向的偏移及測量
a。掃描范圍調(diào)節(jié)“外X”
b.將直流開關置于“DC"位置
c。輸入直流電壓觀察亮斑的移動
d.改變電壓正負極,再次觀察
4.觀察正弦電壓圖線
a.掃描范圍調(diào)至第一檔,衰減調(diào)至“∞”
b.調(diào)節(jié)X、Y增益,使曲線變化
c.轉(zhuǎn)換同步極性,觀察波形的變化
說明:(1)首先必須熟悉各開關和旋鈕的作用才能進行調(diào)節(jié)
(2)注意各開關、旋鈕的狀態(tài)設置要合理
(3)亮度不宜過大,以免燒壞熒光屏
(4)開關、旋鈕用力適度,以防損壞
學習活動3 觀察思考
教科書“觀察
6、與思考”,與學生共同思考解答,并演示.
1、示波器面板上的旋鈕除電源開關以外,主要分為以下三組:
①調(diào)節(jié)亮點大小和亮度的(圖2—3-1中的3、4、5)
②控制X軸位置、增益、掃描范圍的(圖2—3-1中的7、9、11、12)
③控制Y軸位置、增益的(圖2-3—1中的6、8、10)
2、如果不加任何掃描電壓,把正弦交流電的信號輸入示波器的“Y輸入”和“地"間,在示波器面板上將看到一條豎直亮線;把方波信號輸入到示波器的“Y輸入”和“地”間,在示波器面板上將看到上下各一個亮點,兩亮點間有一條淡的豎直亮線。
3、如果原來示波器的屏幕上看到一個完整的正弦波形,只要調(diào)節(jié)“掃描微調(diào)旋鈕",把掃描頻
7、率調(diào)為原來的一半即可在屏幕上看到兩個完整的正弦波形。
【課堂反饋】
1、如圖為示波器面板,屏上顯示的是一亮度很低,線條較粗且模糊不清的波形。
(1)若要增大顯示波形的亮度,應調(diào)節(jié)_____
(2)若要屏上波形線條變細且邊緣清晰,應調(diào)節(jié)_______
(3)若要將波形曲線調(diào)至屏中央,應調(diào)節(jié)_______與________旋鈕。
解析:輝度旋鈕用于調(diào)節(jié)亮度,聚焦旋鈕用來調(diào)節(jié)清晰度,若要圖像平移可調(diào)節(jié)豎直位移(上下移動)和水平位移(左右移動)。
答案:(1)輝度(或?qū)憺? )
(2)聚焦(或?qū)憺椤?
(3)豎直位移(或?qū)憺椤┧轿灰疲ɑ驅(qū)憺椤?
2、如圖所示,圖甲為示波器上
8、的面板,圖乙為一信號源.
(1)若要觀測此信號源發(fā)出的如圖丙所示的正弦交流信號,應將信號源的a端與示波器面板上的_______接線柱相連,b端與_______接線柱相連。
(2)若示波器顯示屏上顯示的波形如圖丁所示,要使波形橫向展寬,應調(diào)節(jié)______旋鈕.
(3)若將信號源改為一節(jié)干電池的直流電源,并已正確接入示波器,此時DC、AC開關應置于___________位置(填“DC”或“AC”)
解析:“Y輸入”、“X輸入”、“地”分別是對應方向的。
信號輸入電壓的接線柱和公共接地的接線柱,因此應將信號源的a端與示面板上的“Y輸入”接線柱相連,b端與“地"接線柱相連。使波形橫向
9、展寬,應調(diào)節(jié)“X增益".交直流選擇開關的作用是用于所加信號電壓的情況的.因此,將一節(jié)干電池的直流電源接入示波器時,此時應將DC、AC開關置于“DC”位置.
答案:(1)Y輸入、地(2)X增益(3)DC
3、某學生用示波器觀察按正弦規(guī)律變化的電壓圖線時,他將掃描范圍旋鈕置于第一擋(10 Hz~100 Hz).把衰減調(diào)節(jié)旋鈕置于“"擋,把同步極性選擇開關置于“+"位置,調(diào)節(jié)掃描微調(diào)旋鈕,在屏上出現(xiàn)了如圖甲所示的正弦曲線.后來他又進行了兩步調(diào)節(jié),使圖像變成如圖乙所示的曲線,這兩步調(diào)節(jié)可能是( )
A。將衰減調(diào)節(jié)旋鈕換擋并調(diào)節(jié)標有“↓↑”的豎直位移旋鈕
B。將衰減調(diào)節(jié)旋鈕換擋并調(diào)節(jié)Y
10、增益旋鈕
C。調(diào)節(jié)掃描范圍旋鈕和調(diào)節(jié)Y增益旋鈕
D。將同步極性選擇開關置于“-”位置并調(diào)節(jié)Y增益旋鈕
答案:D
【課后測評】
1、用示波器觀察頻率為900 Hz的正弦電壓信號.把該信號接入示波器Y輸入.
①當屏幕上出現(xiàn)如圖所示的波形時,應調(diào)節(jié)_____鈕。如果正弦波的正負半周均超出了屏幕的范圍,應調(diào)節(jié)_____鈕或________鈕,或這兩個鈕配合使用,以使正弦波的整個波形出現(xiàn)在屏幕內(nèi)。
②如需要屏幕上正好出現(xiàn)一個完整的正弦波形,應將___鈕置于____位置,然后調(diào)節(jié)___鈕.
答案:①豎直位移↓↑、衰減、Y增益②掃描范圍1 k檔、掃描微調(diào)
2、在“練習使用示波器”實驗中
11、,某同學將衰減調(diào)節(jié)旋鈕置于最右邊的“”擋,掃描范圍旋鈕置于“外X”擋,“X輸入”與“地"之間未接信號輸入電壓,他在示波器熒光屏上看到的圖象可能是圖中的_____。
答案:B
3、在“練習使用示波器”的實驗中:
(1)為觀察亮斑在豎直方向上的偏移,應該將掃描范圍旋鈕置于“外X”擋,使亮斑位于屏的____,然后,應把“DC-AC"開關置于位置________,以給示波器輸入一個直流電壓.
(2)為給示波器輸入一個Y方向的直流電壓(要求電壓從零開始逐漸增加),請將下列器材與示波器連成正確的電路.
(3)如果在示波器熒光屏上發(fā)現(xiàn)水平方向有一自左向右的移動圖形, 現(xiàn)要使它在水平方向出現(xiàn)
12、一條直線的方法是( )
A.逆時針旋轉(zhuǎn)輝度調(diào)節(jié)旋鈕
B.調(diào)節(jié)掃描范圍旋鈕和掃描微調(diào)旋鈕,減小掃描頻率
C.調(diào)節(jié)衰減旋鈕
D.調(diào)節(jié)掃描范圍旋鈕和掃描微調(diào)旋鈕,增大掃描頻率
(4)若在示波器的“Y輸入"和“地”之間加上如下圖所示的電壓,而掃描范圍旋鈕置于“外X”擋,則此時屏上應出現(xiàn)的情形是下圖中的( )
解析:當把掃描范圍旋鈕置于“外X”擋,調(diào)整水平位移、豎直位移旋鈕,使亮斑位于屏的中心。然后,應把“DC-AC”開關置于“DC"位置,以給示波器輸入一個直流電壓。電路的連接要求符合電壓是從零開始逐漸增加的,故Y輸入端電勢要比接地端電勢高,電路連接圖如圖所示.當圖形自左
13、向右移動,若速度更快,便可成為一條亮線,故應增加掃描頻率.在“Y輸入”與“地”之間加一恒定電壓,掃描范圍旋鈕置于“外X"擋時,在光屏上出現(xiàn)的是豎直方向上的一個亮斑,C正確。
答案:(1)中心DC(2)電路圖如圖(3)D(4)C
4、某同學在科技活動中,設計一個實驗裝置來研究彈簧振子的運動規(guī)律,其結構如圖所示,當滑決A在光滑的水平桿上做簡諧運動時,滑塊A發(fā)生位移并帶動P在光滑的電阻絲上運動從而在BC間輸出電壓信號,成為示波器的信息源.已知A的質(zhì)量為m,彈簧勁度系數(shù)為k、自然長度為L0,電源電動勢為E、內(nèi)阻不計,光滑電阻絲的總長度為L,電阻分布均勻,D是電阻絲的中點,系統(tǒng)靜止時滑片P在D點
14、,當A做簡諧運動時帶動滑片P在電阻絲上運動。請回答下列問題:
(1)當滑塊A做簡諧運動帶動滑片P在光滑電阻絲上運動時,求出在B、C間得到的電壓與滑塊A相對于平衡位置位移x的關系式(設取位移向右為正)。
(2)為了研究彈簧振子的運動規(guī)律,可以用示波器觀察在B、C間得到的電壓信號的變化規(guī)律,則B點需接______線柱,C點需接_______接線柱.這時“衰減”旋鈕不能置于“_____”,“掃描范圍"不能置于_______擋.若信號水平方向的幅度過小或過大,應該用_______旋鈕進行調(diào)整,若信號過于偏向屏幕下方,應該用旋鈕進行調(diào)整。
解析:若B點接示波器Y輸入,C點接示波器的地接線柱.“"輸入的為內(nèi)部提供的交流信號。
答案:(1)當觸點P偏離平衡位置位移為x,其到D點的電阻為,所以加在其兩端的電壓為
(2)B點接示波器Y輸入,C點接示波器的地接線柱.“”,“外X”,“X增益旋鈕”,“豎直位移旋鈕”。
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