《简单逻辑电路》教材分析

简单逻辑电路教材分析,编写目的,随着电子技术的飞速发展，数字电路在日常生活中应用十分广泛。 新高中教材中增加了简单的逻辑电路体现了教学内容的时代性。 学生从日常生活、数学、信息学等方面已获得了对数字电路的一些初步认识，因而对这部分知识很感兴趣，因此有必要在物理学中引入这一内容。 为中学开展探究活动，提供了重要素材！,内容分析,教学内容较为抽象，知识点较多，学生现有知识体系是建立在直流电路的基础上，对数字电路的思维方法、电路结构、物理符号、工作原理等缺少相应的知识铺垫和迁移，教学的台阶很高,学生难理解.如本节编在在交流电示波器以后，让学生的学习较好。将来或成为高考的一个重要内容，也是学生实践活动的重要内容。,教学建议1,本节教学重点应放在“与”门的教学上，因为“与”门的逻辑关系、（二进制表示）真值表、工作原理、集成电路理解了，其它门电路也就好掌握了。 本节教学难点是逻辑关系的认识、逻辑电路的应用。 教学时数最好是两课时,第一课时主要讲解概念,第二课时重点讲解用门电路设计的控制电路。有条件的学校还可引导学生开展课外研究。,教学建议2,关于模拟信号和数字信号的教学 建议下简单的定义，并举例说明之。不要下严格定义。 模拟信号：电压信号随时间连续变化的电信号。（用CoolEdit软件采集音频信号观察 ） 数字信号：电势高低不同的脉冲电信号。高电势对应二进制的“1”低电势对应二进制的“0” （用于数字电路中）,教学建议3,关于数字电路、逻辑电路、门电路的教学 1、数字电路的基本单元是逻辑电路，逻辑电路是反映一定的逻辑关系的电路，最基本的逻辑电路叫做“门”电路 (开关电路）。门电路就像一扇门，当具备开门条件时，输出端就有一个信号输出；反之，门关闭，就有另一个信号输出。建议做简单的引入，不下严格定义。 2、什么是逻辑关系？（此时提出有利于化解学生的困惑）学生已不陌生，建议引导学生回忆在数学里已学习了“且、或、非”的逻辑关系。教学中加以比较，对后面理解与、或、非很有好处。,教学建议4,关于“与”门的教学 1 、概念：当决定一件事情(果)的各个（两个）条件(因)全部具备这一件事情就会发生，这种因果关系，我们称之为“与”逻辑关系。（建议电路分析后在和学生共同举例说明，激发学生学习兴趣，加深对与理解） 2、真值表：表示逻辑真假关系的表（现在用0、1表示）学生在数学中已学过，不必下定义。 3、建议画对应的数字信号图。,教学建议4,关于“与”门的演示实验 1、教材中演示图有误，建议采用下图。 2、关键是讲清一个真实的“与”门的结构和工作原理，可以用二极管组装，也可以直接用与门的集成块做实验。考虑到这一节的学习，可以在前面二极管的教学中适当讨论这里的电路。实验重在对电路的分析。 3、建议将图（2.10-11)与图（2.10-5）一并讲解.因为用图2.10-5给出了与门的内结构和5条外引线（两个输入A、B一个输出Y，一个共有正极，一个共有的负极）,再直接分析图2.10-11学生容易理解。另外要告诉学生图2.10-5中A、B输入的时直流电压，而在实际的数字电路中应是两个关于0、1的脉冲信号。,教学建议5,关于“或”门的教学 1、概念：当决定一件事情(果)的各个条件(因)中，只要具备一个或者一个以上的条件这一件事情就会发生。这种因果关系我们称之为“或逻辑关系”。（可以和学生共同举例说明，激发学生学习兴趣） 2、关键是讲好逻辑关系和对应的真值表， 建议画对应的数字信号图为后面的学习做铺垫。 3、关于演示实验关键是讲清一个真实的“或”门的结构和工作原理，（可以用二极管组装）考虑到这一节的学习，可以在前面二极管的教学中适当讨论这里的电路。实验重在对电路的分析。,真值表,波形图,教学建议6,关于“非”门的教学 1、概念：非就是反，就是否定。（可以和学生共同举例说明，激发学生学习兴趣。） 2、建议直接讲解非的逻辑电路及真值表，画对应的数字信号图。讲解图2.10-12的集成块（结构为一个晶体三极管反向器，有四条引线）。不一定演示图2.10-13的实验,因为这个实验需要一个脉冲信号源，一个非门的电路块，一个示波器，比较麻烦。,真值表,波形图,Y,教学建议7,本节课一定要注意课堂的总结，因为相关知识容易混淆。通过总结可以形成一定的整体的认识。例题和应用部分可以放在第二学时讨论。,逻辑关系,真值表,与门 或门 非门,符号,实际结构,数字信号,重视对门电路的应用的教学。这是本节学习的一个重要目的，将来新高考也许是一个重要考点。因此要讲清课本上的例题和书后的应用性习题(注意课本的习题有三值与门的电路）。 建议做好课本上例题的演示实验，并课后带领学生用与门和非门的集成块，作一些简单的设计。（因为原理图和实际电路图是不同的，只有进行设计才能真正理解门电路的应用，学校教学仪器有不少是关于应用方面的。）,教学建议8,例题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？,应用举例,应用举例,自然光,模拟路灯,1、自控路灯,应用举例,2、简单防盗报警器的电路图 下图是用一个逻辑电路和按钮开关、光敏电阻、蜂鸣器等元件组成的一个简单防盗报警器的电路图。该报警器的功能是 : 当放在保险箱前地板上的按钮开关 S 被脚踩下而闭合同时安装在保险箱里的光敏电阻 Ro 被手电筒照射时 , 蜂鸣器就会发出鸣叫声。试回答该报警器使用了哪一种门电路 , 并在电路的虚框内画出该门电路符号 .,应用举例,3、简单车门报警电路图 图中的两个按钮开关分别装在汽车的两道门上。只要其中任何一个开关处于开路状态 ( 即输入为逻辑 1), 那么输出也是逻辑 1, 发光二极管 ( 警报灯 ) 就发光。请你根据报警装置的要求 , 在电路图的虚线框内画出门电路符号 , 并完成该门电路的真值表。,0 0 0 1 0 1 0 1 1 1 1 1,应用举例,温度和水位自动控制电路,应用举例,门电路内容简介,1门电路的概念 在日常生活中我们所遇到的任一事物的发生、发展都遵循着一定的规律性，或者说存在着一定的因果关系。这种一定的规律性或一定的因果关系就是逻辑。 在数字电子技术中尤其侧重双值逻辑问题，双值逻辑关系在日常生活中比比皆是，如真与假 有与无是与非、好与坏、高与低、上与下等。与之相对应在逻辑运算中二进制运算总是取“0”与“1”两个值来反映这两种可能性。 一般用两个不同电位的脉冲的来代表“0”和“1”。因而人们就可以借助电路来完成这种逻辑运算 。能完成逻辑运算的电路叫逻辑电路。由于这种电路又像一扇“门”那样依一定的条件“开与关”因而又称门电路，通常也叫开关电路。,2与逻辑关系 当决定一件事情(果)的各个条件(因)全部具备这一件事情就会发生，这种因果关系，我们称之为“与逻辑关系”。 在日常生活中，这种逻辑关系举目皆是。在如图所示电路中只有当开关A 与B 全闭合时灯L才会亮，这种开关闭合与灯亮的关系就是“与逻辑关系”。 如:在某些电热水器中 , 有一种用 “ 与 ” 门设计而成的安全恒温器。在 “ 与 ” 门的两个输入端分别接上一个水位传感器和水温传感器 , 只有当水充满水箱 , 水箱中的温度低于某一温度时 , 与 门的输出端给电热水器开关输入一个导通信号 , 电热水器的加热开关才会接通电源 , 对水箱中的水进行加热。,门电路内容简介,门电路内容简介,3或逻辑关系 当决定一件事情(果)的各个条件(因)中，只要具备一个或者一个以上的条件这一件事情就会发生。这种因果关系我们称之为“或逻辑关系”。 在日常生活中或逻辑关系也是常见的在如图所示电路中只要开关A 和B 中之一闭合时灯L就会亮这种开关闭合与灯亮的关系就是或逻辑关系。 如:有的摩托车采用遥控点火和手动点火两种方式起动。,门电路内容简介,4非逻辑关系 非就是反，就是否定 如图所示电路中，开关A 闭合与灯L亮的关系就是非逻辑关系。 因为开关A 闭合灯L就熄灭，开关A断开，灯L就亮。,门电路内容简介,5二极管“与门” 实现与逻辑关系的电路叫“与门”,条件和结果的关系,Y=AB,门电路内容简介,6二极管“或门” 实现或逻辑关系的电路叫“或门”。,条件和结果的关系,Y=A+B,门电路内容简介,7非门(也称反相器) 实现非逻辑关系的电路叫“非门”,门电路内容简介,8.“与非” 门电路,门电路内容简介,9.“或非”门电路,结束语,随着电子技术的高速发展，数字逻辑电路的应用已十分广泛. 学生学习简单逻辑电路主要了解常见门电路的原理及应用,为今后进一步学好如计算机课程等打下坚实的基础。 我们对简单逻辑电路教学时，应侧重于应用，应注意它与基础物理知识的联系，应关注学生的经验，不要过于过深，应注意培养学生的知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观。 注意物理与生活的联系，注意物理与STS的联系，尽力提高学生的学习兴趣，使学生感受到知识的巨大用途，培养其能力全面发展，这也是课程标准的总目标“进一步提高科学素养，满足全体学生的终生发展需求”所倡导的。,