2022年高中物理第3章从电表电路到集成电路3.5逻辑电路与集成电路学案沪科版选修.pdf

名师精编优秀教案3.5 逻辑电路与集成电路学 习 目 标知 识 脉 络1. 了解简单的逻辑电路，通过实验，了解“与”“或”和“非”逻辑电路的逻辑关系( 重点、难点 ) 2. 体会逻辑电路在现实生活中的意义 . 电 荷 先填空 1数字电路(1) 处理数字信号的电路叫做数字电路又称逻辑电路逻辑电路是由三种最基本的门电路构成的(2) 逻辑电路的信号只有两种状态：一种是“通”状态，用1 表示；另一种是“断”状态，用 0 表示2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3若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”门电路，简称“或”门4输出状态和输入状态呈相反的逻辑关系，叫做“非”逻辑关系，具有“非”逻辑关系的电路被称为“非”门电路，简称“非”门 再判断 1“与”电路中，只要AB两个输入端有一个是“ 1”时，输出端就是“ 1”( )2“非”门电路的逻辑关系是输出状态与输入状态相反( ) 3输入端为“ 1”时输出端是“ 0”的电路就是“或”电路( ) 后思考 名师精编优秀教案图 3-5-1某单位财务室为了安全，规定不准一个人单独进入为此， 在门上以如图3-5-1 的方式安装了两把锁 只有甲与乙两个人同时打开各自的锁时，门才可以打开， 这体现了什么逻辑关系？【提示】“与”逻辑关系 合作探讨 探讨 1：“与”门、“或”门、“非”门分别用什么符号表示？【提示】“与”门：；“或”门：“非”门：探讨2：如果输出端输出的是“1”，“与”门、“或”门、“非”门输入端各是什么状态？【提示】“与”门两个输入端都输入“1”“或”门两个输入端必有一个输入“1”“非”门输入端应输入“0” 核心点击 三种门电路的比较门电路种类类比电路图逻辑关系“与”门两个电键都闭合是灯亮的充分必要条件，逻辑关系可示意为ABC“或”门两个电键都闭合是灯亮的充分但不必要条件，逻辑关系可示意为名师精编优秀教案“非”门逻辑关系表示为A? C，C表示结果成立，C表示结果不成立1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：只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【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A正确【答案】A 2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】根据逻辑电路可知，只要有开关处于断开状态，报警灯就发光属于或门电路，所以只有D项正确【答案】D 3. 电动机的自动控制电路如图3-5-2 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，电路中的虚线框内应选_门逻辑电路； 若要提高光照时电动机启动的灵敏度，可以_R2的阻值 ( 选填“增大”或“减小”) 名师精编优秀教案图 3-5-2【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减小时，输入为1，输出为1，所以是“或”门因为若要提高光照时电动机启动的灵敏度，需要在光照较小，即光敏电阻较大时输入为1，输出为 1，所以要增大R2. 【答案】或增大逻 辑 电 路 的 应 用 和 集 成 电 路 先填空 1逻辑电路的应用(1) 电热水器的水位传感器和水温传感器连结的是“与”门电路(2) 车门报警器是“或”门电路2集成电路(1) 组成：集成电路是将二极管、三极管、电阻和电容等元件，按照电路结构的要求制作在一小块半导体材料上，形成一个完整的、具有一定功能并经过封装而制成的电路(2) 优点：集成电路与由分立元件组装的普通电路相比，具有重量轻、体积小、性能好和省电等多项明显优势 再判断 1电热水器只有在水箱充满水，而且水温低于某一温度时，加热开关才接通，因此可采用“或”门电路 ( )2汽车的两个车门其中一个被打开时，发光二极管就会报警，因此可以采用“或”门电路 ( )3集成电路的优点是重量轻、体积小，性能好和省电等( ) 后思考 楼梯上经常安装声控、光控开关来控制楼梯灯这种灯的打开条件是，在无光的条件下，当有声音发出时，灯的开关被打开，这种电路是一种什么样的逻辑电路？【提示】“与”逻辑电路 合作探讨 探讨 1：由一个“与”门和“非”门组合的电路称为“与非”门当“与”门的两个输入端都输入“ 1”时，“非”门的输出端是什么状态？【提示】“非”门输出端输出“ 0”探讨 2：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，常任理事名师精编优秀教案国投反对票时输入“ 0”， 投赞成票或弃权时输入“1”， 提案通过为“ 1”， 通不过为“ 0”，所有常任理事国都不反对，提案才能通过，则这个表决器应具有哪种逻辑关系？【提示】应具有“与”门的逻辑关系 核心点击 1逻辑电路中“ 1”和“ 0”的意义“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”2复合门电路的真值表(1) 与非门：由一个与门和一个非门组成它具有的逻辑关系用真值表表示为：(2) 或非门：由一个或门和一个非门组成参考与非门，它具有的逻辑关系用真值表表示为：4. 如图 3-5-3 ，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( ) 【导学号： 29682020】图 3-5-3A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”门名师精编优秀教案【解析】由题图知乙为“非”门，如果蜂鸣器发出警报表明乙的输入端为低电压，即甲的输出端为低电压，而此时甲的输入端为低电压，故甲为“或”门或“与”门若甲为“与”门， 则甲的输入端为高电压时，蜂鸣器也发出警报，与题意不符，故甲为“或”门电路，故 B正确【答案】B 5如图 3-5-4 所示为三个门电路符号，A输入端全为“ 1”，B输入端全为“ 0”下列判断正确的是 ( ) 图 3-5-4A甲为“非”门，输出为“1”B乙为“与”门，输出为“0”C乙为“或”门，输出为“1”D丙为“与”门，输出为“1”【解析】甲为“非”门， 输出为“ 0”， 乙为“或”门， 输出为“ 1”， 丙为“与”门，输出为“ 0”，故C正确【答案】C 6楼梯过道中的电灯往往采用如图3-5-5 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，并列出真值表图 3-5-5输入输出A B Z【解析】设高电压为“ 1”，低电压为“ 0”由题图可知A接低电压，B接低电压，灯不亮；A接低电压，B接高电压，灯亮；A接高电压，B接低电压，灯亮；A接高电压，B接高电压，灯不亮列出真值表如下. 输入输出A B Z名师精编优秀教案000 011 101 110 【答案】见解析复合门电路真值表的确定方法1 如果A、B输入分别经过一个“非”门电路，它们各自的输出Z1、Z2又组成一个“与”门电路或“或”门电路，最后输出Z，则Z的值直接取决于Z1、Z2. 2判断复合门电路的最终输出结果时，分析思路一般是“从前向后”，先分析第一个门电路的输出结果，再判断第二个，依此类推。