第六节 示波器的奥秘
[学科素养与目标要求]
物理观念：1.了解带电粒子在电场中只受电场力作用时的运动情况.2.知道示波管的主要构造和工作原理．
科学思维：能综合运用力学和电学的知识分析、解决带电粒子在电场中的两种典型运动模型．
一、带电粒子的加速
1．基本粒子的受力特点：对于质量很小的基本粒子，如电子、质子等，它们受到重力的作用一般远小于静电力，故可以忽略．
2．带电粒子的加速：
(1)带电粒子在电场中做加速直线运动的条件：只受电场力作用时，初速度为零或电场力方向与初速度方向相同．
(2)质量为m，电荷量为q的粒子从静止开始，仅在电场力作用下，经电压为U的电场加速后，根据动能定理qU＝mv2，得粒子到达另一极板的速度v＝.
二、带电粒子的偏转
如图1所示，质量为m、带电荷量为q的基本粒子(忽略重力)，以初速度v0平行于两极板进入匀强电场，极板长为l，极板间距离为d，极板间电压为U.
图1
(1)运动性质：
①沿初速度方向：速度为v0的匀速直线运动．
②垂直v0的方向：初速度为零的匀加速直线运动．
(2)运动规律：
①偏移距离：因为t＝，a＝，所以偏移距离y＝at2＝.
②偏转角度：因为vy＝at＝，所以tanθ＝＝.
三、示波器探秘
1．结构
如图2所示为示波管的结构图．
图2
1．灯丝 2.阴极 3.控制极 4.第一阳极 5.第二阳极 6．第三阳极 7.竖直偏转系统
8.水平偏转系统 9．荧光屏
示波器的核心部件是示波管，示波管外部是一个抽成真空的玻璃管，
内部主要有：
(1)电子枪：由发射电子的灯丝及加速电极(阴极、阳极)组成；
(2)偏转系统：水平偏转系统，竖直偏转系统；
(3)荧光屏．
2．原理：
(1)扫描电压：XX′偏转电极接入的是由仪器自身产生的锯齿形扫描电压；
(2)灯丝被电源加热后，出现热电子发射，发射出来的电子经加速电场加速后，以很大的速度进入偏转电场，如果在YY′偏转极板上加一个随时间正弦变化的信号电压，在XX′偏转极板上加上适当的偏转电压，在荧光屏上就会出现按YY′偏转电压规律变化的可视图象．
1．判断下列说法的正误．
(1)质量很小的粒子如电子、质子等，在电场中受到的重力可忽略不计．(√)
(2)动能定理能分析匀强电场中的直线运动问题，不能分析非匀强电场中的直线运动问题．(×)
(3)带电粒子在匀强电场中偏转时，加速度不变，粒子的运动是匀变速曲线运动．(√)
(4)示波管电子枪的作用是产生高速飞行的电子束，偏转电极的作用是使电子束偏转，打在荧光屏不同位置．(√)
