三步巧析示波管工作原理

张爱民

【摘要】虽然高中物理新课标考试大纲中对示波管的要求级别不高，但由于其工作原理涉及带电粒子在匀强电场中偏转的综合应用，而且其原理还可以用于分析打印机字体放大、电视图像放大等日常工作实例，所以在全国各地的高考试题中，每年都会有从不同的角度考查示波管工作原理的试题。由于示波管工作原理比较复杂，这就给学生解决问题带来了很大困难。下边笔者分三步解决这一教学和考试难点。

【关键词】示波管工作原理高中物理

【中图分类号】G633.7 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2014）06-0150-01

第一步 巧用结论

巧用结论1

新课标高中物理教材《选修3-1》第34页中，教材以例题形式详细的推导了带电粒子在电场中的偏移量y的表达式，这一推导过程和推导的结论是解决带电粒子在電场中偏转的基础。其推导结论是y=■。利用这一结论，分析一带电粒子通过电压为U0的加速电场加速后射入偏转电场。带电粒子在加速电场中应用动能定理qU0=■mv02-0。将以上两个方程联立求得：y=■。

巧用结论2

在新课标高中物理教材《必修2》研究平抛运动时，我们曾经得到一个结论：在平抛运动中任一点的速度的反向延长线必将这段时间内物体沿初始位置方向的水平位移平分。将这一结论应用在带电粒子经加速电场加速后，再经偏转场偏转最终打在荧光屏上，求其在荧光屏上的偏转距离Y的问题中（如图所示）。由数学知识得：■=■，所以Y=■y=（1+■）■U

第二步 巧用代换量

由于y=（1+■）■U这一结论比较繁琐，所以增大了学生对示波管工作原理理解的难度。但我们仔细分析一下这个结论就会发现公式中的y=（1+■）■这一部分是由示波管仪器自身决定的，而与带电粒子无关。所以我们不妨设k=（1+■）■。这样Y=（1+■）■U就改写成Y=kU，其中k是由示波管自身决定的物理量，从而简化了示波管的偏转量的表达式。

第三步 巧换参量

如果示波管的输入偏转电压为U，带电粒子在荧光屏的偏转距离为Y=kU。如果U是一个与时间有关的函数时，即U=f（t），则Y=kf（t）。这时我们就不难理解：当U=at+b或U=Asin（ωt）时，带电粒子束打在荧光屏上后，在屏上的成点规律了。