高中物理 第2章 恒定電流 第11節(jié) 簡單的邏輯電路課件 新人教版選修3-1.ppt

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第11節(jié)簡單的邏輯電路 教師參考 一 教學(xué)目標(biāo)知識與技能1 知道數(shù)字電路和模擬電路的概念 了解數(shù)字電路的優(yōu)點(diǎn)2 知道 與 門 或 門 非 門電路的特征 邏輯關(guān)系及表示法3 初步了解 與 門 或 門 非 門電路在實(shí)際問題中的應(yīng)用過程與方法突出自主探究 交流合作為主體的學(xué)習(xí)方式情感態(tài)度與價值觀1 感受數(shù)字技術(shù)對現(xiàn)代生活的巨大改變2 體驗物理知識與實(shí)踐的緊密聯(lián)系 二 教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)三種門電路的邏輯功能教學(xué)難點(diǎn)1 理解 與 門 或 門 非 門在實(shí)際電路中的應(yīng)用2 簡單組合邏輯電路的邏輯功能及其應(yīng)用三 重難點(diǎn)突破方略 非 門電路的突破方略 演示 一盞神奇的燈 閉合開關(guān) 燈熄滅 投影如圖所示的電路 并提問 問題1 閉合開關(guān)A對電路中的燈泡起什么控制作用 學(xué)生 閉合開關(guān)A 使電路中的燈泡短路 燈就熄滅了 問題2 開關(guān)A斷開時 燈泡是亮的 閉合開關(guān)A 燈泡熄滅了 這是 與 邏輯關(guān)系 還是 或 邏輯關(guān)系 學(xué)生 既不是 與 邏輯關(guān)系 也不是 或 邏輯關(guān)系 教師 這是 非 邏輯關(guān)系 問題3 把開關(guān)接通定義為1 斷開定義為0 燈泡亮為1 熄為0 輸入為1時輸出為多少 輸入為0時輸出又為多少 請同學(xué)們自己探究輸出狀態(tài)和輸入狀態(tài)間的關(guān)系 說明什么是 非 邏輯關(guān)系 學(xué)生討論 得出結(jié)論 輸入為1時 輸出為0 輸入為0時 輸出為1 輸出狀態(tài)和輸入狀態(tài)成相反的邏輯關(guān)系為 非 邏輯關(guān)系 教師 具有 非 邏輯關(guān)系的電路稱為 非 門電路 簡稱 非 門 符號 問題4 請同學(xué)們完成 非 門的真值表 學(xué)生 非 門的真值表如下 自主學(xué)習(xí) 課堂探究 達(dá)標(biāo)測評 自主學(xué)習(xí)課前預(yù)習(xí) 感悟新知 教師參考 情境鏈接數(shù)字信號只有兩個對立的狀態(tài) 有 或者 沒有 也即高電平 1 低電平 0 而模擬信號則是連續(xù)變化的電壓信號 調(diào)節(jié)收音機(jī)的音量 聲音連續(xù)變化 聲音信號就是 模擬 量 模擬信號和數(shù)字信號圖像如圖所示 據(jù)此你認(rèn)為什么是模擬信號和數(shù)字信號 信息電壓信號隨時間連續(xù)變化的叫模擬信號 電壓信號不隨時間連續(xù)變化的叫數(shù)字信號 教材梳理 一 門電路分析教材第72頁圖2 11 1 識別模擬信號與數(shù)字信號 1 數(shù)字信號在變化中的兩個對立狀態(tài) 或者 2 數(shù)字電路 1 概念 處理的電路 2 功能 研究電路的功能 二 與 門閱讀教材第72 74頁 與 門 部分 了解 與 邏輯關(guān)系 知道 與 門的符號 1 邏輯關(guān)系 一個事件的都滿足后 該事件才能發(fā)生 有 沒有 數(shù)字信號 邏輯 幾個條件 2 真值表 有 用 1 表示 沒有 用 0 表示 0 1 想一想在登錄你的電子信箱的過程中 要有兩個條件 一個是用戶名 一個是登錄密碼 要完成這個事件 它們所體現(xiàn)的邏輯關(guān)系是什么 答案 是 與 邏輯關(guān)系 三 或 門閱讀教材第74 75頁 或 門 部分 了解 或 邏輯關(guān)系 知道 或 門的符號 1 邏輯關(guān)系 幾個條件中 只要有得到滿足 某事件就會發(fā)生 一個條件 2 真值表 0 1 1 想一想隧道里有個報警器 在隧道的兩端各有一個開關(guān) 在出現(xiàn)危險時要求不論接通哪個開關(guān)都能使報警器報警 那么應(yīng)設(shè)計的電路是什么邏輯關(guān)系 答案 或 邏輯關(guān)系 四 非 門閱讀教材第75 76頁 非 門 部分 了解 非 邏輯關(guān)系 知道 非 門的符號 1 邏輯關(guān)系 輸出狀態(tài)和輸入狀態(tài) 相反 2 真值表 1 1 想一想為了節(jié)約用電 一種新型雙門電冰箱安裝了如下控制裝置 只要有一扇門沒有關(guān)緊 報警器就鳴響 如果規(guī)定 門關(guān)緊時輸入信號為 0 未關(guān)緊時輸入信號為 1 當(dāng)輸出信號為 1 時 報警器就鳴響 輸出信號為 0 時 報警器就不鳴響 那么應(yīng)設(shè)計的電路是什么邏輯關(guān)系 答案 非 邏輯關(guān)系 五 集成電路1 構(gòu)成 將組成電路的元器件 如電容 電阻 晶體管 和連線集成在同一上 2 優(yōu)點(diǎn) 小 方便 可靠 適于系列化 標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)等 基片 體積 自主檢測 1 聯(lián)合國安理會每個常任理事國都擁有否決權(quán) 假設(shè)設(shè)計一個表決器 常任理事國投反對票時輸入 0 投贊成或棄權(quán)時輸入 1 提案通過為 1 通不過為 0 則這個表決器應(yīng)具有哪種邏輯關(guān)系 A 與 B 非 C 或 D 與非 A 解析 聯(lián)合國規(guī)定 只要常任理事國有一個反對 提案就不能通過 這和 與 邏輯關(guān)系一致 2 邏輯電路的信號有兩種狀態(tài) 一是高電位狀態(tài) 用 1 表示 二是低電位狀態(tài) 用 0 表示 關(guān)于這里的 1 和 0 下列說法中正確的是 A 1 表示電壓為1V 0 表示電壓為0VB 1 表示電壓為大于或等于1V 0 表示電壓一定為0VC 1 和 0 是邏輯關(guān)系的兩種可能的取值 不表示具體的數(shù)字D 1 表示該點(diǎn)與電源正極相連 0 表示該點(diǎn)與電源負(fù)極相連 C 解析 邏輯電路的信號有兩種狀態(tài) 用 1 和 0 分別表示對應(yīng)的 高電位 和 低電位 兩種狀態(tài) 因此選項C正確 A B D錯誤 3 為了保障行駛安全 一種新型雙門電動公交車安裝了如下控制裝置 要有一扇門沒有關(guān)緊 汽車就不能啟動 如果規(guī)定車門關(guān)緊時為 1 未關(guān)緊時為 0 當(dāng)輸出信號為 1 時 汽車可以正常啟動行駛 當(dāng)輸出信號為 0 時 汽車不能啟動 能正確表示該控制裝置工作原理的邏輯門是 A 與 門B 或 門C 非 門D 與非 門 A 解析 由題意知只要有一扇門沒有關(guān)緊 汽車就不能啟動 也就是說只有兩扇門都關(guān)緊 汽車才能正常啟動 所以該控制裝置工作原理的邏輯門是 與 門 故選項A正確 4 在舉重比賽中 有甲 乙 丙三名裁判 其中甲為主裁判 乙 丙為副裁判 當(dāng)主裁判和一名以上 包括一名 副裁判認(rèn)為運(yùn)動員上舉合格后 才可發(fā)出合格信號 試列出真值表 解析 設(shè)甲 乙 丙三名裁判的意見為邏輯變量A B C 結(jié)果為Y 并且對于A B C 設(shè)上舉合格為邏輯 1 不合格為邏輯 0 對于Y 設(shè)上舉合格為邏輯 1 不合格為邏輯 0 根據(jù)題意綜合上述假設(shè)列出真值表如表所示 答案 見解析 課堂探究核心導(dǎo)學(xué) 要點(diǎn)探究 要點(diǎn)一 三種門電路 問題導(dǎo)引 1 如圖所示 兩個開關(guān)A B串聯(lián)起來控制同一燈泡Y 顯然 只有A與B同時閉合時 燈泡Y才會亮 在這個事件中 A B同時閉合 是條件 燈泡Y亮 是結(jié)果 那么 1 事件的兩個條件需滿足幾個 事件才能發(fā)生 2 在下表中填寫對應(yīng)條件下事件的結(jié)果 燈泡Y是亮還是熄 答案 1 兩個條件都滿足 2 熄熄熄亮 3 如果把開關(guān)的 通 記為1 斷 記為0 把燈 亮 記為 1 熄 記為 0 把上面表格用1 0表示 答案 3 2 如何確定邏輯 1 與 0 答案 1 和 0 是分別代表兩種相反狀態(tài)的代碼 例如開關(guān)斷開代表 0 狀態(tài) 接通代表 1 狀態(tài) 對邏輯電路的輸入 輸出來說 一般是高電壓為 1 低電壓為 0 對具體的數(shù)字電路來說 電壓高于某一值時為 1 低于某一值時為 0 例1 下面是邏輯電路圖及其真值表 此邏輯電路為門電路 在真值表中X處的邏輯值為 思路探究 從真值表中能看出什么問題 答案 只要有一個輸入為 1 則輸出即為 1 解析 邏輯電路分為 或 門電路 與 門電路和 非 門電路 本題為 或 門電路 由題圖表中輸入和輸出的關(guān)系 得出X值應(yīng)為1 答案 或 1 誤區(qū)警示對數(shù)字 0 1 的理解條件成立或結(jié)果成立對應(yīng)邏輯門電路中的 1 相反時對應(yīng) 0 1 0 是邏輯關(guān)系中的兩種取值 不表示具體數(shù)字 教師備用 例1 1 如圖所示為三個基本邏輯電路的符號 A輸入端全為 1 B輸入端全為 0 以下判斷正確的是 A 甲為 非 邏輯電路符號 輸出為 1 B 乙為 或 邏輯電路符號 輸出為 1 C 乙為 與 邏輯電路符號 輸出為 0 D 丙為 與 邏輯電路符號 輸出為 1 解析 根據(jù)門電路的符號特點(diǎn)可知 甲為 非 邏輯電路符號 A輸入端為 1 時 輸出為 0 選項A錯誤 乙為 或 邏輯電路符號 A輸入端為 1 B輸入端為 0 時 輸出為 1 選項B正確 C錯誤 丙為 與 邏輯電路符號 A輸入端為 1 B輸入端為 0 時 輸出為 0 選項D錯誤 B 針對訓(xùn)練1 如圖為監(jiān)控汽車安全帶使用情況的報警電路 S為汽車啟動開關(guān) 汽車啟動時S閉合 駕駛員未系安全帶時開關(guān)S 閉合 系好安全帶時S 斷開 要求當(dāng)駕駛員啟動汽車但未系安全帶時蜂鳴器報警 則在圖中虛線框內(nèi)應(yīng)接入的元件是 A 非 門B 或 門C 與 門D 與非 門 解析 只有當(dāng)駕駛員啟動汽車且未系安全帶時蜂鳴器才報警 體現(xiàn)了一種 與 邏輯關(guān)系 故選項C正確 C 要點(diǎn)二 簡單的復(fù)合門電路 問題導(dǎo)引 一個 與 門電路和一個 非 門電路組合在一起 組成一個復(fù)合門電路 稱為 與非 門 如圖所示 試填寫真值表的輸出欄 答案 其真值表為 例2 在如圖所示的邏輯電路中 當(dāng)A端輸入電信號 1 B端輸入電信號 0 時 則在C和D端輸出的電信號分別為 A 1和0B 0和1C 1和1D 0和0 C 思路探究 題圖中 非 門的輸出與 與 門是怎樣的關(guān)系 答案 由題圖知 非 門的輸出是 與 門的其中一個輸入 解析 首先從 非 門電路入手 當(dāng)B端輸入電信號 0 時 D端輸出電信號為 1 所以 與 門電路的兩輸入均為 1 因此C端輸出電信號為 1 因此選項C正確 規(guī)律方法復(fù)合門電路的分析思路分析復(fù)合門電路一般是按照從前向后的順序進(jìn)行 即先分析第一個門電路及輸出結(jié)果 再分析第二個門電路及輸出結(jié)果 依次類推 教師備用 例2 1 如圖是一個復(fù)合門電路 由一個x門電路與一個 非 門組成 若整個電路成為一個 與 門 則x電路應(yīng)是 A 與 門B 或 門C 與非 門D 或非 門 解析 根據(jù) 與 門的真值表 這個電路中若A B同時輸入 1 與 非 門的 1 相結(jié)合 到輸出端Y輸出為 0 所以x門電路的輸出應(yīng)為 0 所以x門電路應(yīng)為 與非 門電路 選項C正確 C 針對訓(xùn)練2 請根據(jù)下面所列的真值表 從四幅圖中選出與之相對應(yīng)的一個門電路 D 解析 從真值表可看出不是單一的 與 或 關(guān)系 更不是單一的 非 關(guān)系 一定對應(yīng)一個復(fù)合門電路 從真值表分析可得應(yīng)為 與非 復(fù)合門電路 故選項D正確 教師參考 教材探究 閱讀教材P73 思考與討論 思考下列問題 現(xiàn)在的銀行系統(tǒng)都設(shè)有自動取款機(jī) 自動取款過程中的事件與條件之間體現(xiàn)了一種怎樣的邏輯關(guān)系 答案 首先找出事件和條件 然后分析這個事件需要滿足的條件 從而判斷是哪一種邏輯關(guān)系 事件是取出現(xiàn)金 條件有兩個 一個是賬號 另一個是與賬號對應(yīng)的密碼 由于只有兩者同時具備才能取出現(xiàn)金 所以是一種 與 邏輯關(guān)系 達(dá)標(biāo)測評隨堂演練 檢測效果 1 下面為一邏輯門電路的真值表 試判斷這是一個什么類型的邏輯門電路 A 與 門B 非 門C 或 門D 與非 門 解析 由該邏輯門電路的真值表可以看出輸出端與輸入端是相反的關(guān)系 故選項B正確 B 2 學(xué)過邏輯電路知識后 同學(xué)們想設(shè)計一個夜間教室防盜報警電路 放學(xué)后教室的前門 后門都處于關(guān)閉狀態(tài) 只要有其中一扇門被非法打開 報警器就會報警 根據(jù)報警裝置的要求 他們需要的是以下的何種門電路 A 與 門電路B 非 門電路C 或 門電路D 無法判定 解析 由于前 后門中其中一扇門打開報警器就會報警 因此該電路為 或 門電路 選項C正確 C 3 下列關(guān)于圖中門電路的符號 說法正確的是 A 甲為 非 門 乙為 與 門 丙為 或 門B 甲為 與 門 乙為 或 門 丙為 非 門C 甲為 非 門 乙為 或 門 丙為 與 門D 以上說法都不正確 解析 由各種門電路符號規(guī)定知選項C正確 C 4 樓梯過道中的電燈往往采用如圖所示的電路控制 設(shè)高電壓為 1 低電壓為 0 試討論燈泡L的亮暗情況 完成真值表 解析 由題意高電壓為 1 低電壓為 0 由題圖可知A接低 B接低 燈不亮 A接低 B接高 燈亮 A接高 B接低 燈亮 A接高 B接高 燈不亮 真值表如下 答案 見解析 教師參考 課堂小結(jié) 謝謝觀賞