高中物理 《邏輯電路與自動(dòng)控制》教案 魯科版選修3-1（通用）

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1、第四章 第四節(jié)??邏輯電路與自動(dòng)控制 【教學(xué)目的】 1、認(rèn)識(shí)與、或、非門(mén)電路的邏輯符號(hào)，知道它們的邏輯真值關(guān)系； 2、能對(duì)與門(mén)、或門(mén)、非門(mén)電路進(jìn)行簡(jiǎn)單的應(yīng)用．由這三種基本門(mén)電路組成的復(fù)合門(mén)電路廣泛應(yīng)用于自動(dòng)控制、數(shù)控車(chē)床、全自動(dòng)洗衣機(jī)的程序控制等方面 【教學(xué)重點(diǎn)】 三種門(mén)電路的邏輯功能 【教學(xué)難點(diǎn)】 理解邏輯關(guān)系的涵義以及動(dòng)手操作驗(yàn)證基本門(mén)電路的邏輯功能 【教學(xué)媒體】 【教學(xué)安排】 【新課導(dǎo)入】 新課引入:讓學(xué)生列舉我們家庭生活中有哪些數(shù)字設(shè)備? 提出問(wèn)題:這些數(shù)字設(shè)備是如何工作的?它們是如何記錄信號(hào)和傳輸信號(hào)的? 我們就像生活在數(shù)字化技術(shù)的“海洋”里，越來(lái)越多的

2、數(shù)字電子設(shè)備正在走進(jìn)我們的千家萬(wàn)戶(hù)，那么什么是數(shù)字化技術(shù)？有什么優(yōu)點(diǎn)？讓我們一起走進(jìn)數(shù)字信號(hào)技術(shù)的基礎(chǔ)電路——門(mén)電路。 首先說(shuō)明：在計(jì)算機(jī)中用二進(jìn)制數(shù)“0”和“1”表示假和真可以使計(jì)算速度加快。而在門(mén)電路中也用0和1表示條件不成立或成立。 【新課內(nèi)容】 1. 與門(mén)電路 實(shí)物投影課本實(shí)驗(yàn)一——如右圖: 請(qǐng)同學(xué)們觀察與思考下列問(wèn)題: (1)只有S1閉合，燈泡亮嗎？ (2)只有S2閉合，燈泡亮嗎？ (3)什么時(shí)候燈泡才亮？ (4)假設(shè)開(kāi)關(guān)閉合，邏輯“真”，用“1”表示，反之“假”用“0”表示；同理燈 泡亮，用“1”，燈泡滅，用“0”，完成課本的真值表.如右圖所示。 輸入

3、 輸出 A（S1） B（S2） Z（Q） 0 0 0 1 1 0 1 1 教師:與門(mén)的輸出輸入看起來(lái)象數(shù)學(xué)的什么運(yùn)算？ ——乘法 教師：對(duì)，與門(mén)的“與”在邏輯上就是共同的意思，即當(dāng)全部條件共同具備時(shí)，才能產(chǎn)生一定的結(jié)果。 與門(mén)符號(hào)如右。 論書(shū)本利用二極管實(shí)現(xiàn)與門(mén)功能的電路圖。體會(huì)二極管的單向?qū)щ娦栽谶@里所起的作用。 2. 或門(mén)電路 實(shí)物投影課本實(shí)驗(yàn)二—右圖: 請(qǐng)同學(xué)們觀察與思考下列問(wèn)題: (1)只有S1閉合，燈泡亮嗎？ (2)只有S2閉合，燈泡亮嗎？ (3)S1、S2同時(shí)閉合,燈泡亮嗎? 輸入 輸出 A（S1） B（

4、S2） Z（Q） 0 0 0 1 1 0 1 1 (4)開(kāi)關(guān)閉合，邏輯“真”，用“1”表示，反之“假”用“0”表示；同理燈泡亮，用“1”，燈泡滅，用“0”，請(qǐng)同學(xué)們完成課本上或邏輯真值表.（如右圖） 或門(mén)符號(hào): （如右圖） 3. 非門(mén)電路 實(shí)物投影課本實(shí)驗(yàn)三—右圖:請(qǐng)同學(xué)們觀察與思考下列問(wèn)題: (1) 燈泡什么時(shí)候亮? (2) 燈泡什么時(shí)候熄滅? 輸入 輸出 S Q 1 0 (3) 開(kāi)關(guān)閉合，邏輯“真”，用“1”表示，反之“假”用“0”表示；同理燈泡亮，用“1”，燈泡滅，用“0”，請(qǐng)同學(xué)們完

5、成課本上非邏輯真值表. 非門(mén)符號(hào)如右圖。 4. 門(mén)電路的應(yīng)用 三種基本的門(mén)電路在實(shí)踐中更多的是以組合的形式出現(xiàn)復(fù)合門(mén)電路,這此復(fù)合的門(mén)電路可以制成各種編碼器,譯碼器,計(jì)數(shù)器,觸發(fā)器,存儲(chǔ)器等,廣泛應(yīng)用于社會(huì)生產(chǎn)和人們生活中,如本節(jié)課開(kāi)頭我們列舉的數(shù)字設(shè)備等.下面通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)探究門(mén)電路的邏輯功能. （1）非門(mén)電路的應(yīng)用實(shí)例: 簡(jiǎn)易火警報(bào)警器——請(qǐng)同學(xué)們看書(shū)本P85，右下角的圖。討論其電路結(jié)構(gòu)。請(qǐng)大家畫(huà)成常見(jiàn)的電路圖形式。（如右圖所示） 可以看出，該電路圖是一個(gè)應(yīng)用非門(mén)構(gòu)成的電路．圖中R是可變電阻，R’是一個(gè)熱敏電阻，L是一個(gè)蜂鳴器，G是一個(gè)非門(mén)。 請(qǐng)大家回顧上一節(jié)課的分組實(shí)驗(yàn)中，

6、老師請(qǐng)你們測(cè)過(guò)熱敏電阻，它有什么特點(diǎn)？（溫度升高時(shí)阻值降低）——對(duì)，這是一種負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻，當(dāng)溫度較低時(shí)，熱敏電阻的電阻值非常大，而在電路中是由R和R’串聯(lián)分壓。R’遠(yuǎn)大于R;使A點(diǎn)表現(xiàn)為高電勢(shì)——1，輸出為0，蜂鳴器兩端無(wú)電勢(shì)差，不發(fā)聲。而當(dāng)火警發(fā)生時(shí)，熱敏電阻的阻值就會(huì)降低，從而遠(yuǎn)小于電阻R的阻值．從而使輸入端A點(diǎn)的電勢(shì)接近0，非門(mén)輸出端為高電勢(shì)，這樣蜂鳴器兩端獲得一個(gè)能發(fā)聲的工作電壓，蜂鳴器就會(huì)發(fā)出聲音報(bào)警． [拓展] 由于電阻R和R’之間存在一個(gè)分配電壓的問(wèn)題，因此，調(diào)節(jié)可變電阻尺，可以改變報(bào)警器的靈敏度．想一想，為了使報(bào)警器更靈敏，R應(yīng)取得大一些，還是小一些? （2）與門(mén)電

7、路的應(yīng)用實(shí)例：溫度和水位自動(dòng)控制電路（如書(shū)P85） 在鍋爐、冰箱、空調(diào)和熱水器等用電器上都需要溫度控制。比如熱水器，我們希望設(shè)定溫度為80oC的話(huà)，要是水溫經(jīng)散熱后一低于該設(shè)定，就能自動(dòng)加熱。但是又要防止一個(gè)危險(xiǎn)，如果水位低于某處，加熱器是不能啟動(dòng)的，因?yàn)檫@時(shí)內(nèi)部空氣多，加熱容易使容器爆裂。請(qǐng)大家思考一下，這里的條件和加熱器啟動(dòng)的結(jié)果之間有什么邏輯關(guān)系？可以用什么門(mén)電路來(lái)實(shí)現(xiàn)？ 學(xué)生討論——把溫度低于設(shè)定值做為一個(gè)條件；把水位高于臨界線(xiàn)做為一個(gè)條件，只有當(dāng)兩個(gè)條件都是真——1的情況，加熱器才能啟動(dòng)——1；這是與的關(guān)系。 教師：很好。我們來(lái)看看書(shū)上的電路圖，請(qǐng)大家具體討論一下，A的電勢(shì)高低

8、是怎樣表達(dá)了溫度高時(shí)為0，溫度低時(shí)為1的條件的？（類(lèi)似于火警報(bào)警器，可用Y與RT串聯(lián)分壓來(lái)解釋?zhuān)〣的電勢(shì)為什么又和水位能聯(lián)系起來(lái)？（當(dāng)水位低時(shí)，R所在線(xiàn)斷路，R為等勢(shì)體，其電勢(shì)為零，水位高與接觸器時(shí)，R電路接通，B電勢(shì)為+5V——輸入為1） 而J為繼電器，教師簡(jiǎn)單畫(huà)出電磁鐵和銜鐵，略述繼電器的構(gòu)造和原理。但AB條件同時(shí)成立時(shí)輸出的Z為高電勢(shì)1，所以J兩端有電勢(shì)差，將有電流產(chǎn)生磁性，吸引銜鐵，接同加熱電路。使水溫升高。 5. 鞏固練習(xí)： 手冊(cè)例3——要求學(xué)生用兩個(gè)門(mén)電路實(shí)現(xiàn)三人表決的功能（先一或門(mén)再一與門(mén)） 小結(jié)——門(mén)電路可以看作是一種條件開(kāi)關(guān)。它有一個(gè)或多個(gè)輸入端和一個(gè)輸出端。只有當(dāng)輸入信號(hào)滿(mǎn)足一定的條件時(shí)，門(mén)才開(kāi)啟，信號(hào)才能通過(guò)。條件得不到滿(mǎn)足，門(mén)就關(guān)閉，信號(hào)就不能通過(guò)。換句話(huà)說(shuō)，門(mén)電路的輸出和輸入之間存在著一定的邏輯關(guān)系。不同的門(mén)電路，輸出與輸入之間的邏輯關(guān)系也不同。 【課后作業(yè)】 【課后反思】