高中物理 第2章 恒定电流 第11节 简单的逻辑电路课件 新人教版选修3-1.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 0 1 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 0 1 1 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 1 1 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1V 0 表示电压为0VB 1 表示电压为大于或等于1V 0 表示电压一定为0VC 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0B 0和1C 1和1D 0和0 C 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 B 2 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 C 3 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 C 4 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 谢谢观赏