2019-2020年高中物理第二章恒定电流第11节简单的逻辑电路教学案新人教版选修3.doc

2019-2020年高中物理第二章恒定电流第11节简单的逻辑电路教学案新人教版选修3一、门电路1门电路(1)数字电路：处理数字信号的电路。(2)逻辑电路：具有逻辑功能的数字电路叫做逻辑电路。门电路是最基本的逻辑电路。2“与”门(1)定义：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“与”逻辑关系；具有“与”逻辑关系的电路，称为“与”门电路，简称“与”门。(2)真值表： (3)符号：。3“或”门(1)定义：如果几个条件中，只要有一个条件得到满足，某事件就会发生，这种关系叫做“或”逻辑关系；具有“或”逻辑关系的电路称为“或”门。(2)真值表： (3)符号：。4“非”门(1)定义：输出状态和输入状态相反的逻辑关系叫做“非”逻辑关系；具有“非”逻辑关系的电路叫做“非”门。(2)真值表： (3)符号：。5集成电路(1)构成：将组成电路的各种元器件和连线集成在同一基片上。(2)优点：可靠性高、运算速度快、成本低廉等。说明三种门电路的类比理解选一选逻辑电路的信号有两种状态：一是高电位状态，用“1”表示；另一种是低电位状态，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 VB“1”表示电压为大于或等于1 V，“0”表示电压一定为0 VC“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解析：选C门电路是用来控制信号的“通过”或“截断”的一种开关电路。根据指定条件，门电路对输入、输出的因果关系作出判断。门电路的输入、输出信号都以电位高低来表示。若把高电位看做有信号，表示某个条件存在或信号能通过，用符号“1”表示；把低电位看做无信号，表示某个条件不存在或信号不能通过，用符号“0”表示，这种逻辑关系称为正逻辑。反之，则称为负逻辑。在通常情况下不加说明的都指正逻辑。所以“1”和“0”只是两个符号，是两种变量的两种可能的取值。C选项正确。二、逻辑电路的应用逻辑电路在实际中有着广泛的应用，有些试题往往要求通过设计一些简单的门电路完成相关的逻辑功能，要对门电路的种类进行准确的选取，这就要求(1)准确地对一些实例分析条件与结果之间的逻辑关系。(2)熟记“与”“或”“非”三种门电路的逻辑关系意义。(3)理解条件与结果之间的关系。门电路的问题分析中，门电路往往要和一些常用的电学元件(如电阻、电键、热敏电阻、光敏电阻、二极管等)一起构成电路，通过电路中某一部分的变化(电键的通断、电阻的变化等)实现门电路输入端的电压变化，即电势的高低变化，从而通过门电路的输出端达到控制电路的目的，因此在分析这类问题时，除熟练掌握各种门电路的作用外，还要熟练地掌握电路的动态变化规律的分析，准确判断出电路中，尤其是门电路部分的电势高低的变化，从而达到正确解决问题的目的。选一选走廊里有一盏电灯，在走廊两端各有一个开关，我们希望不论哪一个开关接通都能使电灯点亮，那么由此设计的电路为( )A“与”门电路 B“非”门电路C“或”门电路 D上述答案都有可能解析：选C任何一个开关接通都能使灯点亮，符合“只要一个条件成立结果就成立”的逻辑关系，为或门电路，C正确。1.逻辑1和0的确定，1和0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，一般是高电平为1，低电平为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。2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”和“0”是逻辑关系中的两种取值，不表示具体数字。典型例题例1.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、丙三名裁判的裁判意见为逻辑变量A、B、C，裁判结果为Z，并且对于A、B、C，设：判上举合格为逻辑“1”，不合格为逻辑“0”。对于Z，设：上举合格为逻辑“1”，不合格为逻辑“0”。根据题意及上述假设列出真值表如下表所示。答案见解析即时巩固1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”；P灯亮记“1”，不亮记“0”。试完成如下真值表。解析： 由图可知，开关A、B、C只要有一个闭合时，灯泡便亮。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得到满足就能出现某一结果，所以这是一个“或”门电路。真值表如下表所示答案：“或”门真值表见解析1.“与非”门一个“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。其真值表为2.“或非”门一个“或”门电路和一个“非”门电路组合在一起，组成一个“或非”门，如图所示。其真值表为 典型例题例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()A1和0B0和1 C1和1 D0和0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”，C正确。答案C点评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。即时巩固2如图所示，低电位报警器由两个基本的门电路与蜂鸣器组成，该报警器只有当输入电压过低时蜂鸣器才会发出警报，其中()A甲是“与”门，乙是“非”门B甲是“或”门，乙是“非”门C甲是“与”门，乙是“或”门D甲是“或”门，乙是“与”门解析：选B由基本门电路的符号和特点可知，乙是“非”门，蜂鸣器工作时需要一个高电势，即“非”门输出为“1”，则此时“非”门需要输入“0”；门电路甲已输入一个低电势“0”，由于要求只有当输入电压过低即输入为“0”门电路甲的输出为“0”时蜂鸣器才会发出警报，所以甲是“或”门，B正确。 典型例题例3.如图所示，其中RH为热敏电阻，RL为光敏电阻。当温度升高时，RH的阻值远小于R1；当光照射RL时，其阻值远小于R2。为使电动机在温度升高或受到光照时能自动启动，电路中虚线框内应选_门逻辑电路；若要提高光照时电动机启动的灵敏度，可以_(填“增大”或“减小”)R2的阻值。解析为使电动机在温度升高或受到光照时能自动启动，即热敏电阻或光敏电阻的电阻值小时，输入为“1”，输出为“1”，所以虚线框内应选“或”门。若要提高光照时电动机启动的灵敏度，需要在光照较弱即光敏电阻阻值较大时输入为“1”，输出为“1”，所以要增大R2的阻值。答案或增大即时巩固3在车门报警电路中，两个按钮开关分别装在汽车的两扇门上，只要有开关处于断开状态，报警灯就发光。能实现此功能的电路是( )解析：选D能实现此功能的电路是或门电路，选项D正确。1联合国安理会每个常任理事国都拥有否决权，试设计一个表决器，常任理事国投反对票时输入“0”，投赞成票或弃权时输入“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”门B“非”门C“或”门 D“与非”门解析：选A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”门的逻辑关系一致。2在逻辑门电路中，若输入信号中至少有一个为“1”，则输出为“1”的逻辑门电路是( )A与门电路 B或门电路 C非门电路 D都不可能解析：选B要求输入信号中至少有一个为“1”，输出为“1”，则就要求为“111”或是“101”，所以满足要求的是或门电路。3如图所示，用1表示有信号输入，用0表示无信号输入，用1表示有信号输出，用0表示无信号输出，则当A、B、C的输入分别为0、1、0时，在输出端Y的结果是( )A0 B1 C0或1 D无法确定解析：选BA、B输入分别为0、1，由“或”门逻辑关系知“或”门将输出1，C输入0，由“非”门的逻辑关系知，“非”门将输出1，“与”门的两个输入都为1，由“与”门的逻辑关系知，“与”门将输出1，即Y为1，B正确，A、C、D错误。4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_。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 15试判断：这是一个什么逻辑门电路？A、B、C闭合时记为“1”，断开时记为“0”，Y灯亮记为“1”，灯不亮记为“0”，试完成真值表： 解析：由题图可知，开关A、B、C必须都合上灯才亮，所以这是一个“与”门电路，其真值表如表：