《导与练》人教版物理选修3-1 同步教学课件：第2章 第11节 简单的逻辑电路43张PPT

课件43张PPT。第11节　简单的逻辑电路(教师参考)
一、教学目标
知识与技能
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
过程与方法
突出自主探究、交流合作为主体的学习方式
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
2.体验物理知识与实践的紧密联系二、教学重点难点
教学重点
三种门电路的逻辑功能
教学难点
1.理解“与”门、“或”门、“非”门在实际电路中的应用
2.简单组合逻辑电路的逻辑功能及其应用
三、重难点突破方略
“非”门电路的突破方略
【演示】 一盏神奇的灯,闭合开关,灯熄灭.投影如图所示的电路,并提问.【问题1】 闭合开关A对电路中的灯泡起什么控制作用?
学生:闭合开关A,使电路中的灯泡短路,灯就熄灭了.
【问题2】 开关A断开时,灯泡是亮的,闭合开关A,灯泡熄灭了,这是“与”逻辑关系,还是“或”逻辑关系?
学生:既不是“与”逻辑关系,也不是“或”逻辑关系.
教师:这是“非”逻辑关系.
【问题3】 把开关接通定义为1,断开定义为0,灯泡亮为1,熄为0,输入为1时输出为多少?输入为0时输出又为多少?请同学们自己探究输出状态和输入状态间的关系,说明什么是“非”逻辑关系.
学生讨论,得出结论:输入为1时,输出为0;输入为0时,输出为1.输出状态和输入状态成相反的逻辑关系为“非”逻辑关系.
教师:具有“非”逻辑关系的电路称为“非”门电路,简称“非”门,符号:【问题4】 请同学们完成“非”门的真值表.学生:“非”门的真值表如下自主学习课堂探究达标测评自主学习 课前预习·感悟新知(教师参考)
情境链接
数字信号只有两个对立的状态:“有”或者“没有”,也即高电平“1”、低电平“0”.而模拟信号则是连续变化的电压信号,调节收音机的音量,声音连续变化,声音信号就是“模拟”量.模拟信号和数字信号图像如图所示.据此你认为什么是模拟信号和数字信号?信息
电压信号随时间连续变化的叫模拟信号;电压信号不随时间连续变化的叫数字信号.教材梳理一、门电路
　　分析教材第72页图2.11-1,识别模拟信号与数字信号.
1.数字信号在变化中的两个对立状态: ,或者 .
2.数字电路
(1)概念:处理 的电路.
(2)功能:研究电路的 功能.
二、“与”门
　　阅读教材第72～74页“‘与’门”部分,了解“与”逻辑关系,知道“与”门的符号.
1.逻辑关系:一个事件的 都满足后,该事件才能发生.“有”“没有”数字信号逻辑几个条件2.真值表:“有”用“1”表示,“没有”用“0”表示01想一想 在登录你的电子信箱的过程中,要有两个条件,一个是用户名,一个是登录密码,要完成这个事件,它们所体现的逻辑关系是什么?
答案:是“与”逻辑关系.
三、“或”门
　　阅读教材第74～75页“‘或’门”部分,了解“或”逻辑关系,知道“或”门的符号.
1.逻辑关系:几个条件中,只要有 得到满足,某事件就会发生.一个条件2.真值表011想一想 隧道里有个报警器,在隧道的两端各有一个开关,在出现危险时要求不论接通哪个开关都能使报警器报警,那么应设计的电路是什么逻辑关系?
答案:“或”逻辑关系.
四、“非”门
　　阅读教材第75～76页“‘非’门”部分,了解“非”逻辑关系,知道“非”门的符号.
1.逻辑关系:输出状态和输入状态 .相反2.真值表11想一想 为了节约用电,一种新型双门电冰箱安装了如下控制装置:只要有一扇门没有关紧,报警器就鸣响.如果规定:门关紧时输入信号为“0”,未关紧时输入信号为“1”;当输出信号为“1”时,报警器就鸣响,输出信号为“0”时,报警器就不鸣响.那么应设计的电路是什么逻辑关系?
答案:“非”逻辑关系.
五、集成电路
1.构成:将组成电路的元器件(如电容、电阻、晶体管)和连线集成在同一
上.
2.优点: 小,方便、可靠,适于系列化、标准化生产等.基片体积自主检测1.联合国安理会每个常任理事国都拥有否决权,假设设计一个表决器,常任理事国投反对票时输入“0”,投赞成或弃权时输入“1”,提案通过为“1”,通不过为“0”,则这个表决器应具有哪种逻辑关系(　 　)
A.“与” B.“非” C.“或” D.“与非”A解析:联合国规定,只要常任理事国有一个反对,提案就不能通过.这和“与”逻辑关系一致.2.逻辑电路的信号有两种状态:一是高电位状态,用“1”表示;二是低电位状态,用“0”表示,关于这里的“1”和“0”,下列说法中正确的是(　 　)
A.“1”表示电压为1 V,“0”表示电压为0 V
B.“1”表示电压为大于或等于1 V,“0”表示电压一定为0 V
C.“1”和“0”是逻辑关系的两种可能的取值,不表示具体的数字
D.“1”表示该点与电源正极相连,“0”表示该点与电源负极相连C解析:逻辑电路的信号有两种状态,用“1”和“0”分别表示对应的“高电位”和“低电位”两种状态,因此选项C正确,A,B,D错误.3.为了保障行驶安全,一种新型双门电动公交车安装了如下控制装置:要有一扇门没有关紧,汽车就不能启动.如果规定车门关紧时为“1”,未关紧时为“0”;当输出信号为“1”时,汽车可以正常启动行驶,当输出信号为“0”时,汽车不能启动.能正确表示该控制装置工作原理的逻辑门是(　 　)
A.“与”门 B.“或”门 C.“非”门 D.“与非”门A解析:由题意知只要有一扇门没有关紧,汽车就不能启动,也就是说只有两扇门都关紧,汽车才能正常启动,所以该控制装置工作原理的逻辑门是“与”门,故选项A正确.4.在举重比赛中,有甲、乙、丙三名裁判,其中甲为主裁判,乙、丙为副裁判,当主裁判和一名以上(包括一名)副裁判认为运动员上举合格后,才可发出合格信号,试列出真值表.解析:设甲、乙、丙三名裁判的意见为逻辑变量A,B,C,结果为Y.并且对于A,B,C,设上举合格为逻辑“1”,不合格为逻辑“0”.对于Y,设上举合格为逻辑“1”,不合格为逻辑“0”.
根据题意综合上述假设列出真值表如表所示:答案:见解析课堂探究 核心导学·要点探究要点一三种门电路【问题导引】
1.如图所示,两个开关A,B串联起来控制同一灯泡Y,显然,只有A与B同时闭合时,灯泡Y才会亮.在这个事件中,“A,B同时闭合”是条件,“灯泡Y亮”是结果.那么:
(1)事件的两个条件需满足几个,事件才能发生?
(2)在下表中填写对应条件下事件的结果(灯泡Y是亮还是熄).
答案:(1)两个条件都满足　(2)熄　熄　熄　亮(3)如果把开关的“通”记为1,“断”记为0,把灯“亮”记为“1”,“熄”记为“0”,把上面表格用1,0表示.答案:(3)2.如何确定逻辑“1”与“0”?答案:“1”和“0”是分别代表两种相反状态的代码,例如开关断开代表“0”状态,接通代表“1”状态.对逻辑电路的输入、输出来说,一般是高电压为“1”,低电压为“0”.对具体的数字电路来说,电压高于某一值时为“1”,低于某一值时为“0”.【例1】 下面是逻辑电路图及其真值表,此逻辑电路为　　 　门电路,在真值表中X处的逻辑值为　　　.??思路探究?从真值表中能看出什么问题?
答案:只要有一个输入为“1”,则输出即为“1”.
解析:逻辑电路分为“或”门电路、“与”门电路和“非”门电路,本题为“或”门电路.由题图表中输入和输出的关系,得出X值应为1.
答案:“或”　1误区警示 对数字“0”“1”的理解
条件成立或结果成立对应逻辑门电路中的“1”,相反时对应“0”,“1”
“0”是逻辑关系中的两种取值,不表示具体数字.(教师备用)
例1-1:如图所示为三个基本逻辑电路的符号,A输入端全为“1”,B输入端全为“0”.以下判断正确的是(　 　)
A.甲为“非”逻辑电路符号,输出为“1”
B.乙为“或”逻辑电路符号,输出为“1”
C.乙为“与”逻辑电路符号,输出为“0”
D.丙为“与”逻辑电路符号,输出为“1”解析:根据门电路的符号特点可知,甲为“非”逻辑电路符号,A输入端为“1”时,输出为“0”,选项A错误;乙为“或”逻辑电路符号,A输入端为“1”,B输入端为“0”时,输出为“1”,选项B正确,C错误;丙为“与”逻辑电路符号,A输入端为“1”,B输入端为“0”时,输出为“0”,选项D错误.B针对训练1:如图为监控汽车安全带使用情况的报警电路,S为汽车启动开关,汽车启动时S闭合.驾驶员未系安全带时开关S′闭合,系好安全带时S′断开.要求当驾驶员启动汽车但未系安全带时蜂鸣器报警.则在图中虚线框内应接入的元件是(　 　)
A.“非”门 B.“或”门
C.“与”门 D.“与非”门解析:只有当驾驶员启动汽车且未系安全带时蜂鸣器才报警,体现了一种“与”逻辑关系,故选项C正确.C要点二简单的复合门电路【问题导引】
一个“与”门电路和一个“非”门电路组合在一起,组成一个复合门电路,称为“与非”门,如图所示.
试填写真值表的输出栏.答案:其真值表为【例2】 在如图所示的逻辑电路中,当A端输入电信号“1”、B端输入电信号“0”时,则在C和D端输出的电信号分别为(　 　)
A.1和0 B.0和1
C.1和1 D.0和0C?思路探究?题图中“非”门的输出与“与”门是怎样的关系?
答案:由题图知“非”门的输出是“与”门的其中一个输入.
解析:首先从“非”门电路入手,当B端输入电信号“0”时,D端输出电信号为“1”,所以“与”门电路的两输入均为“1”,因此C端输出电信号为“1”.因此选项C正确.规律方法 复合门电路的分析思路
分析复合门电路一般是按照从前向后的顺序进行,即先分析第一个门电路及输出结果,再分析第二个门电路及输出结果,依次类推.(教师备用)
例2-1:如图是一个复合门电路,由一个x门电路与一个“非”门组成.若整个电路成为一个“与”门,则x电路应是(　 　)
A.“与”门 B.“或”门
C.“与非”门 D.“或非”门
解析:根据“与”门的真值表,这个电路中若A,B同时输入“1”,与“非”门的“1”相结合,到输出端Y输出为“0”,所以x门电路的输出应为“0”,所以x门电路应为“与非”门电路.选项C正确.C针对训练2:请根据下面所列的真值表,从四幅图中选出与之相对应的一个门电路(　 　)D解析:从真值表可看出不是单一的“与”“或”关系,更不是单一的“非”关系,一定对应一个复合门电路,从真值表分析可得应为“与非”复合门电路,故选项D正确.(教师参考)
【教材探究】
阅读教材P73“思考与讨论”思考下列问题:现在的银行系统都设有自动取款机,自动取款过程中的事件与条件之间体现了一种怎样的逻辑关系?
答案:首先找出事件和条件,然后分析这个事件需要满足的条件,从而判断是哪一种逻辑关系.事件是取出现金,条件有两个:一个是账号,另一个是与账号对应的密码.由于只有两者同时具备才能取出现金,所以是一种“与”逻辑关系.达标测评 随堂演练·检测效果1.下面为一逻辑门电路的真值表,试判断这是一个什么类型的逻辑门电路(　 　)
A.“与”门 B.“非”门
C.“或”门 D.“与非”门解析:由该逻辑门电路的真值表可以看出输出端与输入端是相反的关系,故选项B正确.B2.学过逻辑电路知识后,同学们想设计一个夜间教室防盗报警电路.放学后教室的前门、后门都处于关闭状态,只要有其中一扇门被非法打开,报警器就会报警.根据报警装置的要求,他们需要的是以下的何种门电路(　 　)
A.“与”门电路 B.“非”门电路
C.“或”门电路 D.无法判定解析:由于前、后门中其中一扇门打开报警器就会报警,因此该电路为“或”门电路,选项C正确.C3.下列关于图中门电路的符号,说法正确的是(　 　)
A.甲为“非”门、乙为“与”门、丙为“或”门
B.甲为“与”门、乙为“或”门、丙为“非”门
C.甲为“非”门、乙为“或”门、丙为“与”门
D.以上说法都不正确解析:由各种门电路符号规定知选项C正确.C4.楼梯过道中的电灯往往采用如图所示的电路控制.设高电压为“1”,低电压为“0”,试讨论灯泡L的亮暗情况,完成真值表.解析:由题意高电压为“1”,低电压为“0”.由题图可知A接低,B接低,灯不亮;A接低,B接高,灯亮;A接高,B接低,灯亮;A接高,B接高,灯不亮.真值表如下.
答案:见解析(教师参考)
课堂小结
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