物理选修311 简单的逻辑电路学案

高中物理人教版选修3-1复习2.10《逻辑电路》教学案

一、          教材分析

课程标准的要求是“通过实验，观察门电路的基本作用。初步了解逻辑电路的基本原理以及在自动控制中的应用。”从中可以看出：第一、这里的要求很低；第二、学习逻辑电路必须做实验。

二 、教学目标 

1．知识与技能

　　（1）知道三种门电路的逻辑关系、符号及真值表；

　　（2）会用真值表表示一些简单的逻辑关系；

　　（3）会分析、设计一些简单的逻辑电路。

2．过程与方法

　　（1）通过实例与实验，理解“与”、“或”、“非”逻辑电路中结果与条件的逻辑关系；

　　（2）通过简单的逻辑电路设计，体会逻辑电路在生活中的意义。

3．情感态度与价值观

　　（1）感受数字技术对现代生活的巨大改变，关注我国集成电路以及元器件研究的发展情况；

　　（2）体验物理知识与实践的紧密联系；

　　（3）学生在自主探究、交流合作中获得知识，体会学习的快乐。

三、教学重点 难点

重点：三种门电路的真值表及符号。

难点：数字电路的意义。

五、教学方法 

实验法、讨论法

六、课前准备

 门电路演示板、多媒体课件

七、课时安排  1课时

八、教学过程

（一）预习检查、总结疑惑  

 （二）情景引入、展示目标

讲解：楼道自动控制灯。

　　①白天，灯不亮。

　　②没有声音，灯不亮。

　　③通电，夜晚，拍手，灯亮。

　　师：像这样，现在很多电器中都包含了“智能”化逻辑关系，实现这些逻辑功能离不开数字信号。

请同学们举例。

　　生：遥控器、机器人等。

　　　师介绍：

　　①模拟信号：连续变化的电压信号。②数字信号：只有两个对立的状态，高电平“1”，低电平“0”。

数字信号的“0”和“1”好比事件的“是”与“非”，而处理数字信号的电路——数字电路，就有了辨别“是”、“非”的逻辑功能。

　　这节课我们学习数字电路中最基本的逻辑电路——门电路。

（三）合作探究、精讲点播

　1．“与”门

　　师：门是一种条件开关，只有当输入信号满足一定条件时，门才能被打开，才有输出信号。

<自主活动>：

某财务室的门上有两把锁，如何才能打开大门？在这个事件中体现怎么样的逻辑关系呢？

（1）投影：

　 　引导学生分析开关A、B对电路的控制作用，体会“与”逻辑关系。

　　(当两个条件都满足时，结果才会成立)

（2）思考与讨论，让学生体会生活中的“与”逻辑关系。

　 　师：具有“与”逻辑关系的电路称为“与”门电路，简称“与”门。

（3）引导学生把图2．10-2结果与条件的关系用表格表示。

　　引导学生：把开关接通定义为“1”，断开定义为“0”；灯亮定义为“1”，灯熄定义为“0”，用数字语言描述上表：

　　师：这是“与”门的真值表，图2．10-2中A、B是有逻辑关系的机械开关，实用的门电路则是半导体材料制成的。

（4）“与”门的符号    （5）演示“与”门电路。

2．“或”门

<自主活动>：

新学期开学了，芜湖十二中416寝室的6名同学都到宿管办报到，宿管办的老师分别发给他们每人一把钥匙，方便他们单独出入，大家谈谈在这个事件中体现怎么样的逻辑关系呢？

（1）       投影：

（2）       引导学生分析开关A、B对电路的控制作用，体会“或”逻辑关系(在几个控制条件中，只要有一个条件得到满足，结果就会发生)

（2）思考与讨论，让学生体会生活中的“或”逻辑关系。

　　  师：具有“或”逻辑关系的电路称为“或”门电路，简称“或”门。

（3）引导学生把图2．10-6结果与条件的关系用表格表示。

　　引导学生：把开关接通定义为“1”，断开定义为“0”；灯亮定义为“1”，灯熄定义为“0”，用数字语言描述上表：

　　师：这是“或”门的真值表。

（4）“或”门的符号。（5）演示“或”门电路。

3．“非”门

（1）投影：分析开关A、B对电路的控制作用    （2）非门真值表：        （3）非门符号：

（三）实例探究

师：介绍集成电路的优点。让学生了解几个“或”门的集成电路和几个“非”门的集成电路的外引线图。

例1、如图，一个火警报警装置的逻辑电路图。Rt是一个热敏电阻，低温时电阻值很大，高温时电阻值很小，R是一个阻值较小的分压电阻。

（1）要做到低温时电铃不响，火警时产生高温，电铃响起。在图中虚线处应接入怎样的元件？

（2）为什么温度高时电铃会被接通？

（3）为了提高该电路的灵敏度，即报警稳定调的稍底些，R的值应大一些还是小一些？

例2、由某门电路构成的一简单控制电路如图，其中r为光敏电阻，光照时电阻很小，R为变阻器，L为小灯泡。其工作情况是：当光敏电阻受到光照时，小灯L不亮，不受光照时，小灯L亮。

     ①请在电路中虚线框内画出该门电路符号；  ②该门电路是        。

　　教师引导学生完成对例题的分析和求解，通过实例分析加深对所学知识的理解。

（四）反思总结、当堂检测 作业

1、思考并回答P81“问题与练习”中的题目。

2、课下阅读课本80页“科学漫步”中的文章《集成电路》。

 （五）发导学案、布置作业 

1.阅读科学漫步──集成电路。

2.处理课后问题与练习。

 九、板书设计 

                                  含义

“门”电路     真值表

                                  符号      科学探究1

                                  含义

简单的逻辑电路   “或”电路     真值表    科学探究2    实际应用

                                  符号

                                  含义      科学探究3

“非”电路     真值表

               符号

十、教学反思

这里的内容也是为选修3-2中传感器的教学做准备的。3-2里关于传感器的学生实验，多数都要借助逻辑电路才能完成。实际上，也只有做过3-2中关于传感器的实验后才能学好逻辑电路的知识。

第十节 简单的逻辑电路学案

 课前预习学案 

一、          预习目标

1、知道数字电路和模拟电路的概念，了解数字电路的优点。

2、知道“与”门、“或”门、“非”门电路的特征、逻辑关系及表示法。

3、初步了解“与”门、“或”门、“非”门电路在实际问题中的应用

二、预习内容 

1.数字电路：处理            的电路叫做数字电路。

2.门电路：就是一种开关，在一定条件下它允许              ；如果条件不满足，信号就被阻挡在“门”外。

3.如果一个事件的几个条件都满足后，该事件才能发生，我们把这种关系叫做            。具有           的电路称为“与”门电路。

4.如果几个条件中，只要有一个条件得到满足，某件事就会发生，这种关系叫做                 ，具有                     的电路叫做“或”门电路。

5.输出状态和输入状态呈现                      的逻辑关系，叫做“非”逻辑，具有         的电路叫做“非”门电路。

三 、提出疑惑           

课内探究学案

一、          学习目标 

1、感受数字技术对现代生活的巨大改变；

2、体验物理知识与实践的紧密联系；

3、突出自主探究、交流合作为主体的学习方式

二、学习过程 

1.按照输入和输出关系的不同，可以将基本的逻辑门电路分为“与”门、“或”门、“非”门等。

（1）“与”门

理解：当几个条件同时具备才能出现某一结果，这些条件与结果之间的关系称为“与”逻辑，具有这种逻辑的电路称为“与”门。

符号：如图

特点： ①当A、B输入都为“0”时，Y输出为“0”；

②当A输入为“0”B输出为“1”或A输入为“1”B输出为“0”时，Y输出为“0”；

③当A、B输入都为“1”时，Y输出为“1”。

（2）“或”门

理解：当几个条件中只要有一个或一个以上具备就能出现某一结果，则这些条件与结果之间的关系称为“或”逻辑，具有这种逻辑的电路称为“或”门。

符号：如图

特点： ①当A、B输入都为“0”时，Y输出为“0”；

②当一个输入“0”另一个输入为“1”时，Y输出为“1”；

③当A、B输入都为“1”时，Y输出为“1”。

（3）“非”门

理解：当一种结果出现时，另一种结果一定不出现。即输出Y是输入A的否定，这就是“非”逻辑，具有这种逻辑的电路称为“非”门。

符号：如图

特点： ①当A输入为“1”时，Y输出为“0”；

②当A输入为“0”时，Y输出为“1”.

2.真值表

真值表是包含各种可能性在内的逻辑关系表，它包括两部分，一部分是所有输入逻辑变量的各种可能组合；另一部分是相应的输出。右图是一种具有“与”逻辑功能的门电路。把开关接通记为1,开关断开记为0,灯亮记为1，灯灭记为0,它的真值表为[

例题：如图所示，试判断这是一个什么逻辑门电路。A、B、C闭合时记“1”，断开时记“0”，Y灯亮时记“1”，不两记“0”。试完成下面真值表。]

解析：由图可知，开关A、B、C只要有一个闭合时，灯泡就亮，所以这个电路满足“或”门电路逻辑。即当几个条件中只要有一个或一个以上具备就能出现某一结果，所以这是一个“或”门电路。真值表如下：

三、反思总结  

 四、当堂检测

1. 走廊里有一盏灯，在走廊两端各有一个开关，我们希望不论那一个开关接通都能使灯点亮，那么设计的电路为  （   ）

A.“与”门电路                    

B.“非”门电路

C.“或”门电路                    

D.上述答案都有可能

2. 如图所示电路为    （     ）

A.“与”门电路

B.“非”门电路

C.“或”门电路

D.无法判定

3.下面是逻辑电路及其真值表，此逻辑电路为      ，在真值表中X除的逻辑值为        。

课后练习与提高

1.如图所示电路为    （   ）

A.“与”门电路                     B.“非”门电路

C.“或”门电路                     D.无法判定

2.有一个逻辑门电路的真值表如下表，试判断这是一个              门电路，并在右图中画出电路符号。

3.下面是逻辑电路及其真值表，此逻辑电路为      ，在真值表中X除的逻辑值为        。

4.下图左端表示输入端A、B的电势随时间变化的关系。如果它们是“或”门的输入端，请在方框中画出输出端的电势随时间变化的关系。

探究：

下图是一个简单的车门报警电路图，图中的开关S1、S2分别装在汽车的两扇门上，只要有车门打开（电路处于开路状态），发光二极管就发光报警，请根据报警装置的要求，指出虚线方框是何种门电路。

第十节 简单的逻辑电路参考答案

课内探究学案

1.数字信号 2.信号通过 3.“与”逻辑关系  “与”逻辑关系4. “或”逻辑关系“或”逻辑关系5. 相反  “非”逻辑关系

当堂检测

1、C  2、B  

3、或     1  

课后练习与提高

1、C 

2、非  

3、或，  1

4、解答：