高中物理-示波管的工作原理教學(xué)設(shè)計(jì)學(xué)情分析教材分析課后反思

不波管的工作原理》教學(xué)設(shè)計(jì)

教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)備注

【新課引入】

播放示波器顯示《Apple》的視頻，引出本觀看視頻并思考引發(fā)學(xué)生求知欲

節(jié)課內(nèi)容：示波器是如何顯示出有趣的圖像的？

【新課講授】

一、示波器的組成

了解示波器的組成

介紹示波器的組成，重點(diǎn)介紹核心部件：示

初步形成對(duì)示波器結(jié)

波管通過(guò)介紹電子槍、相互垂直的偏轉(zhuǎn)電極、和

對(duì)比上一節(jié)所學(xué)的構(gòu)的認(rèn)識(shí)

熒光屏，讓學(xué)生回顧上一節(jié)帶電粒子在電場(chǎng)中的

物理情景

加速和偏轉(zhuǎn)。

二、回顧舊知

結(jié)合學(xué)案設(shè)計(jì)的題目，帶學(xué)生回顧偏轉(zhuǎn)量和

回顧“勻加速直線一

什么因素有關(guān)。

類平拋一勻速直線從類似的物理情境入

提問(wèn)：一價(jià)氫離子和二價(jià)氮離子的混合物

運(yùn)動(dòng)”幾個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程手，拉近學(xué)生與新授

會(huì)不會(huì)分為兩束？

明確影響偏轉(zhuǎn)量的課的距離，增強(qiáng)學(xué)生

推導(dǎo)出熒光屏上的點(diǎn)偏離中心位置的距離

因素自信心

（偏轉(zhuǎn)電壓）

得出結(jié)論

（板書關(guān)鍵性結(jié)論）

（做箔記）鞏固已有的理論基礎(chǔ)

（為后續(xù)的推論打好

三、驗(yàn)證結(jié)論

理論基礎(chǔ)）

播放陰極射線管中電子束在偏轉(zhuǎn)電壓作用下

觀看視頻，理解偏轉(zhuǎn)

偏轉(zhuǎn)的視頻

電極可以控制電子眼見(jiàn)為實(shí)，進(jìn)一步加

電壓反向，反向偏轉(zhuǎn)

束的運(yùn)動(dòng)方向深理論認(rèn)識(shí)

四、制作模型

指導(dǎo)學(xué)生用準(zhǔn)備好的透明塑料瓶和老師打制作模型有助于學(xué)生加深對(duì)

印出的“熒光屏”“偏轉(zhuǎn)極板”制作一體會(huì)水平和豎直方向示波管的結(jié)構(gòu)的認(rèn)

個(gè)簡(jiǎn)單的示波管模型上的兩對(duì)偏轉(zhuǎn)極板是識(shí)，在制作過(guò)程中

在哪個(gè)方向上控制電理解兩對(duì)偏轉(zhuǎn)極板

子束的運(yùn)動(dòng)是如何控制兩個(gè)方

向上的偏轉(zhuǎn)的

在黑板上畫熒光屏和偏轉(zhuǎn)極板的對(duì)應(yīng)關(guān)

系便于接下來(lái)老師對(duì)

問(wèn)

題的表述和學(xué)生對(duì)

上

?'偏達(dá)電”

下左右的感知和描

述

五、提問(wèn)分析

問(wèn)；設(shè)想兩對(duì)兒極板沒(méi)有接入電壓信

利用模型思考并回學(xué)生通過(guò)瓶口從電子

號(hào)，

答束射入的方向觀察偏

打開(kāi)瓶蓋看向瓶底的熒光屏，由你的眼

轉(zhuǎn)電場(chǎng)的作用，很容

晴

易表述熒光點(diǎn)的位

射出的加速后的電子將會(huì)打到坐標(biāo)軸的

置。

坐標(biāo)原點(diǎn)0,現(xiàn)在我們?cè)谪Q直方向上加

上一個(gè)恒定的電壓（上+下一）電子會(huì)

打到哪個(gè)熒光屏的哪一個(gè)位置呢？

思考電壓方向?qū)ζ?/p>

（結(jié)合PPT展示）轉(zhuǎn)方向的影響

問(wèn)：如麻卿副反X向軸呢負(fù)？半軸/X軸正半軸

的熒感受水平方向偏轉(zhuǎn)

光點(diǎn)？

板的作用

感受兩個(gè)方向偏轉(zhuǎn)初步感知兩個(gè)方向分

問(wèn)：如果同時(shí)輸入上+下一、左一右十的電

的登加效果運(yùn)動(dòng)的疊加

信號(hào)呢？PPT展示Ujt、Uy-t圖像如

何得到第三象限/第二象限的熒光點(diǎn)？

問(wèn)：怎樣使熒光點(diǎn)上移/右移？認(rèn)識(shí)到可以通過(guò)兩再次回顧理論分析中

對(duì)兒偏轉(zhuǎn)極板控制得出的結(jié)論，偏轉(zhuǎn)電

顯示屏上點(diǎn)的位置壓越大，偏離中心位

置越遠(yuǎn)

聯(lián)系U和t,y和

問(wèn)：剛才我們分析的都是電壓恒定的情況，U,為后面學(xué)生理解示波

如果電壓不是一個(gè)恒定的值，會(huì)隨時(shí)間發(fā)找出這幾個(gè)物理量器顯示電壓信號(hào)隨時(shí)

生改變，那么會(huì)看到什么現(xiàn)象呢？（留出的關(guān)系間的變化規(guī)律做鋪墊

思考時(shí)間）

動(dòng)畫模擬豎直和水平方向的偏轉(zhuǎn)電壓變化觀看視頻感受熒光點(diǎn)的移動(dòng)

對(duì)熒光點(diǎn)位置的影響

問(wèn)：怎么讓熒光點(diǎn)沿X軸自左向右沿X軸嘗試畫出滿足條件反向思考滿足要求的

的變化圖像電壓信號(hào)應(yīng)具有什么

移動(dòng)到關(guān)于0點(diǎn)對(duì)稱的點(diǎn)？你能畫出滿足

條件的變化圖像嗎？（一名學(xué)生上黑板特點(diǎn)

作圖）

指出：如果我們想讓它一直這樣掃描下去，

就讓電壓重復(fù)這一變化，（補(bǔ)上周期性變化理解電壓信號(hào)周期讓學(xué)生感知高頻率對(duì)

圖像），畫出來(lái)像鋸齒一樣，又稱作鋸齒形和頻率對(duì)圖像的影圖像的影響

掃描電壓。響

如果頻率較大，由于熒光屏的殘光效應(yīng)和

視覺(jué)暫留，會(huì)看到一條水平亮線。

動(dòng)畫演示鋸齒形掃描電壓的效果

問(wèn)：如何增大掃描范圍？再理解

問(wèn)：怎么讓這條水平亮線向上平移？在水平方向加恒定再理解兩個(gè)方向偏轉(zhuǎn)

PPT展示幾個(gè)有代表性的時(shí)間點(diǎn)電壓的疊加

問(wèn)：如果在豎直方向上加正弦式交變電壓，思考正弦式交變電

會(huì)看到什么？壓隨時(shí)間變化的特

PPT分析會(huì)出現(xiàn)的圖像

模擬示波器展示結(jié)果

問(wèn)：能不能想個(gè)辦法讓熒光屏上顯示出正結(jié)合前面所講的兩層層滲透，引發(fā)學(xué)生

弦函數(shù)的波形呢？個(gè)方向偏轉(zhuǎn)的疊思綜合已有知識(shí)分析問(wèn)

考解決方案題

示波器展示加了掃描電壓之后的效果點(diǎn)明示波器正是通過(guò)

PPT解釋為什么會(huì)出現(xiàn)這種情況這一方式將待測(cè)信號(hào)

變得可視化。

問(wèn)：為什么會(huì)看到好幾個(gè)周期的圖像？關(guān)注兩個(gè)方向上所問(wèn)題升級(jí)，加深理解

加電壓的周期關(guān)系掃描電壓和待測(cè)電壓

的周期關(guān)系

六，示波器的應(yīng)用

解釋導(dǎo)入視頻中圖像出現(xiàn)的原因解開(kāi)開(kāi)始時(shí)留有的示波器的應(yīng)用

介紹示波器的分類疑惑

視頻展示數(shù)字示波器用于汽車檢修的實(shí)例了解示波器的廣泛

應(yīng)用

《示波管的工作原理》學(xué)情分析

學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了帶電粒子在電場(chǎng)中的加速和偏轉(zhuǎn)，并且掌握了用牛

頓運(yùn)動(dòng)定律和動(dòng)能定理計(jì)算的方法，也能將類平拋運(yùn)動(dòng)分解為兩個(gè)方

向上的分運(yùn)動(dòng)，通過(guò)列方程推出偏轉(zhuǎn)量、偏轉(zhuǎn)角等結(jié)論。但是在熟

練運(yùn)用公式解決問(wèn)題方面還有欠缺?？紤]到示波器在學(xué)生的生活中接

觸很少，學(xué)生很難將實(shí)際問(wèn)題通過(guò)構(gòu)建物理模型梳理出已知量和待測(cè)

量，這也不利于學(xué)生掌握示波管的工作原理。

更重要的是，這部分知識(shí)對(duì)學(xué)生的空間想象力有很高的要求，如何

將電子束在空間中兩個(gè)方向上的偏轉(zhuǎn)與熒光屏上的圖像對(duì)應(yīng)起來(lái)是擺在

學(xué)生面前最大的困難。

高二的學(xué)生已經(jīng)具備了一定的抽象思維能力，但對(duì)于復(fù)雜的物理情

景，仍需要借助具象思維幫助理解和分析，所以在教學(xué)過(guò)程中要注重

問(wèn)題的設(shè)置，循序漸進(jìn)地引導(dǎo)學(xué)生深入地分析問(wèn)題。

《示波管的工作原理》效果分析通過(guò)學(xué)習(xí)示波管的工

作原理，學(xué)生學(xué)會(huì)了應(yīng)用昔電粒子在電場(chǎng)中的加速和偏轉(zhuǎn)的結(jié)論分析問(wèn)

題，鞏固了對(duì)偏轉(zhuǎn)電極控制電子束運(yùn)動(dòng)方向的理解；在自制示波管模

型的過(guò)程中，學(xué)生打消了對(duì)抽象物理現(xiàn)象建模的畏懼，能夠在老師的

引導(dǎo)下觀察、分析并推理，完成了將復(fù)雜的物理情境模型化的過(guò)程。

此外，通過(guò)示波管應(yīng)用的實(shí)例，學(xué)生能夠?qū)⑺鶎W(xué)知識(shí)與社會(huì)生活聯(lián)

系起來(lái)，體會(huì)到科學(xué)技術(shù)變革的力量，也提高了物理學(xué)習(xí)的興趣和社

會(huì)使命感。

《示波管的工作原理》教材分析

“示波管的工作原理”選自人教版高中物理選修-第一章第九

節(jié)“帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)”一節(jié)。這節(jié)內(nèi)容由“帶電粒子的加速”

帶電粒子的偏轉(zhuǎn)”“示波管的原理”三部分組成，教學(xué)內(nèi)容的梯度十

分明顯，也符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。

人教版和魯科版都將“示波管的工作原理”作為靜電場(chǎng)中力學(xué)與電

學(xué)綜合應(yīng)用的提升課，這乜為學(xué)生學(xué)習(xí)“帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)”奠定

了基礎(chǔ)。這部分內(nèi)容可以自然地把力學(xué)和電學(xué)知識(shí)聯(lián)系起來(lái)，培養(yǎng)學(xué)

生學(xué)科內(nèi)綜合能力。兩個(gè)版本的教師用書上也都提供了有關(guān)示波器應(yīng)

用的素材，旨在加強(qiáng)理論知識(shí)與社會(huì)生活的聯(lián)系，增強(qiáng)知識(shí)的應(yīng)用性

的同時(shí)也想借此調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的積極性。

由于力學(xué)與電學(xué)的綜合程度逐漸提高，學(xué)生的學(xué)習(xí)也出現(xiàn)了一些困

難，特別是“示波管原理”部分還要求學(xué)生有一定的空間想象力。為

此，教科書在“思考與討論”欄目中設(shè)置了四個(gè)問(wèn)題，也是四個(gè)臺(tái)階，

力圖留給學(xué)生足夠的思考時(shí)間，由淺入深地引領(lǐng)學(xué)生理解偏轉(zhuǎn)電極是

如何對(duì)電子束的運(yùn)動(dòng)方向進(jìn)行控制的。

本節(jié)課的教學(xué)重點(diǎn)：

帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)帶電粒子在兩個(gè)相互垂直方向上偏轉(zhuǎn)

的合成本節(jié)課的教學(xué)難點(diǎn)：

示波管的空間結(jié)構(gòu)

熒光屏上圖像顯示的原理

示波管的工作原理》課前導(dǎo)入練習(xí)實(shí)驗(yàn)表明：炙熱的電阻絲能夠源源

不斷地向外發(fā)射電子，如果讓金屬絲發(fā)射出的電子通過(guò)一個(gè)高壓電即

可獲得高速的電子流。

以表示為:

（電子的電荷量e,質(zhì)量m,加速電場(chǎng)電壓）

問(wèn)題二：

如圖所示，加速后的電子在沒(méi)有偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的情況下將沿虛線撞擊熒

光屏上。點(diǎn)，

若偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)電壓為，且偏轉(zhuǎn)后的電子沒(méi)有打到極板上，則離開(kāi)偏

轉(zhuǎn)電場(chǎng)的電子豎直方向的偏轉(zhuǎn)量可以表示為：

聯(lián)立兩個(gè)方程可得：

問(wèn)題三：

離開(kāi)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的電子將做什么運(yùn)動(dòng)?

電子打在熒光屏上的位置與。點(diǎn)的距離與的關(guān)系滿足:

綜上所述,

示波管的工作原理》課后鞏固練習(xí)

1,讓一價(jià)氫離子、一價(jià)氫離子和二價(jià)氮離子的混合物經(jīng)過(guò)同一加速電

場(chǎng)由靜止開(kāi)始加速，然后在同一偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)里偏轉(zhuǎn)，它們是否會(huì)分離

為三股粒子束？請(qǐng)通過(guò)計(jì)算說(shuō)明。

2.（多選）如圖所示是一個(gè)示波器工作原理圖，電子經(jīng)加速后以速

度v0垂直進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)偏轉(zhuǎn)量是h,兩平行板間的

距離為d,電勢(shì)差為U,板長(zhǎng)是L,每單位電壓引起的偏移量

（h/U）叫做示波器的靈敏度，為了提高靈敏度，可采用下列辦法

中的（）

A.增大兩極板間電勢(shì)差U

B.盡可能使板長(zhǎng)L做的長(zhǎng)些

C.盡可能使兩極板間距d減小些

D.使電子入射速度v0大些

《示波管的工作原理》課后反思

本節(jié)課作為“帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)”的最后一部分內(nèi)容，既是對(duì)

加速和偏轉(zhuǎn)的練習(xí)鞏固，又是加強(qiáng)學(xué)科知識(shí)與社會(huì)生活聯(lián)系的紐帶但

是，學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中往往對(duì)于示波管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理無(wú)法形成清

晰且正確的認(rèn)識(shí)，對(duì)于熒光屏上顯示的圖像也不能獨(dú)立地思考剖析，

因此，這節(jié)課旨在通過(guò)自制模型和動(dòng)畫模擬幫助學(xué)生建構(gòu)起對(duì)示波管工

作原理的正確認(rèn)識(shí)，同時(shí)也想鞏固學(xué)生對(duì)上一課時(shí)得出的偏轉(zhuǎn)角、偏

轉(zhuǎn)量的理解和應(yīng)用，把枯燥的公式變得生動(dòng)有趣。

可以看出，學(xué)生能夠在老師的引導(dǎo)下將熒光屏上的趣味圖像一點(diǎn)點(diǎn)

地分解為點(diǎn)和線，并能根據(jù)得出的結(jié)論有根據(jù)地推測(cè)出可能出現(xiàn)的結(jié)

果。然而，審視整堂課學(xué)生的反應(yīng)，或許他們還可以擁有更大的自主

權(quán)，老師的引領(lǐng)性還可以再弱化一些，讓生生互助代替一部分的師生

交流也許更有助于學(xué)生鍛煉科學(xué)思維能力。

另一方面，在示波器的應(yīng)用上，老師只是選取了兀個(gè)學(xué)生感興趣的

點(diǎn)，如果能