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1、 简单的逻辑电路一、 课 题：简单的逻辑电路 二、教学目标：知识和技能：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”门以及“非”门电路的特征、逻辑关系及表示法。3、初步了解“与”门、 “或”门以及“非”门电路在实际问题中的应用。过程与方法：以实验教学为主体的媒体教学为辅的课堂教学模式；以对比教学为主线、联系生活实际为辅线开展课堂教学活动。情感、态度和价值观：感受数字技术对现代生活的巨大改变；体验物理知识与实践的紧密联系。三、教学重、难点：三种门电路的逻辑关系以及门电路的实际应用。四、教学过程：演示实验引入课题火警报警装置用火柴点燃放在图示位置，结果听到喇叭鸣
2、叫。问：1、为什么会有这样的实验现象？2、中间的“黑盒子”是什么元件？实验装置图：我们今天的这节课就是要来探究实验现象产生的原因以及“黑盒子”里的元件。为此让我们从稳恒电路的模拟世界进入实用的数字世界。一、数字电路和模拟电路电子电路中的信号：1、模拟信号：幅度随时间连续变化的信号例：正弦波信号、锯齿波信号等。2、 数字信号：数字信号：幅度不随时间连续变化,而是跳跃变化阅读材料（见附页）引：数字电路的基本单元是逻辑电路,逻辑电路中最基本的电路叫做 “门” 电路, （门电路是一种有一个或多个输入端，只有一个输出端的开关电路，是数字电路的基本单元。门电路就像一扇门，当具备开门条件时，输出端就有一个信
3、号输出；反之，门关闭） 。它们在工作时输入端和输出端的电势只有两种情况:一种为高电势 (如 12V)，另一种为低电势(如 0V), 电路工作好像处在一种 “是”和“非”的判断之中 ，因此叫做逻辑电路。首先来认识一下逻辑电路的种点燃的火柴 类：二、逻辑电路的种类“与”门、 “或”门、 “非”门以及“与非”门、 “或非”门和“异或”门（符号略）今天我们主要的任务是了解“与”门、 “或”门和“非”门的特点及其应用。三、逻辑电路的特点1、 “与”逻辑电路（ and）演示实验演示实验 （利用积件模拟教材演示实验）（利用积件模拟教材演示实验）这是一个搭积木的过程，教师在电脑屏幕上将积木这是一个搭积木的过程
4、，教师在电脑屏幕上将积木（元件）准备好，学生上讲台操作鼠标，按下其中任（元件）准备好，学生上讲台操作鼠标，按下其中任意一个意一个 Toggle Switch(键键 )， LED（灯）不亮；当按下（灯）不亮；当按下两个两个 Toggle Switch(键键 )， LED（灯）亮。此时记录实（灯）亮。此时记录实验现象：验现象：条条 件件 结结 果果开关开关 A 开关开关 B 灯泡灯泡 L断断 断断 熄熄断断 通通 熄熄通通 断断 熄熄通通 通通 亮亮积件简图：电路图：引：上述实验现象的描述能否简单化呢？用数学语言描述表中的关系，就是：开关接通定义为用数学语言描述表中的关系，就是：开关接通定义为 “
5、1”，断开定义为，断开定义为 “0”，灯亮定义为，灯亮定义为 “1”，熄定义为熄定义为 “0”。这样表格可以简化为：。这样表格可以简化为：（2） 真值表输输 入入 结结 果果A B Y0 0 00 1 01 0 01 1 1引：根据真值表归纳得出“与”逻辑的含义。（1）含义：与逻辑：决定事件发生的各条件中，所有条件都具备，事件才会发生（成立）想想在实际生活中有没有“与”逻辑关系？如：为了保险柜的安全，安装了三把锁，那么只有当这三把锁同时被打开时保险柜才可以打开，充分体现了“与”逻辑关系。在模拟电路中我们可以相应的符号来表示元件，如：电灯- ,电阻- 等。那么现在A YA YB& “与”门有没有
6、相应的符号呢？（3）符号：引：能否还用电脑积件来演示“与”门的逻辑关系演示 1：按下其中任意一个 Toggle Switch(键键 )，LED（灯）不亮（灯）不亮演示 2：按下两个 Toggle Switch(键键 )，LED（灯）亮（灯）亮这样的演示对于简单电路我们都认为是可信的，但对于我们刚刚认识的“与”门电路你们不觉得怀疑吗？下面我们来看真实的演示实验：演示：晶体二极管“与”门电路 让学生真正了解“与”门电路的内部。电路图： 实验装置图：分析左边电路图虚线框内电路特点，即“与”门电路的内部结构，当 A 或 B 接低电位（0）时，其中的一个二极管导通，用电器两端没有电压，不工作；只有当 A
7、 和 B 都接高电位（1）时，两个二极管都处于截止，用电器两端获得电压，用电器能正常工作。利用实验图进行实际操作，教师演示灯泡的亮、暗过程，学生演示喇叭、风扇的工作情况，学生能够通过实验感知“与”门电路的逻辑关系，有利于对知识的掌握。引：“与”门电路的逻辑关系清楚了，实际应用也体会了，运用刚才的思路我们继续来学习“或”逻辑电路。2、 “或”逻辑电路（ or）简单讲解教材演示实验，得出实验现象:条条 件件 结结 果果开关开关 A 开关开关 B 灯泡灯泡 L断断 断断 熄熄电路图：ABYR1 01 0用电器AB L 断断 通通 亮亮通通 断断 亮亮通通 通通 亮亮引：上述实验现象的描述同样可以用数
8、学语言来进行简化。由此可以得到“或”门的真值表 。（2）真值表输输 入入 结结 果果A B Y0 0 00 1 01 0 01 1 1引：根据真值表归纳得出或逻辑的含义。（1）含义：或逻辑：决定事件发生的各条件中，有一个或一个以上的条件具备，事件就会发生（成立）“或”逻辑关系在实际生活中有吗？如：我们同学的集体宿舍，每个同学都配有钥匙，无论谁开门都能够进入宿舍。（3）符号：引：在清楚了基本知识之后，我们也来进行演示实验，体会“或”门的逻辑关系。演示：晶体二极管“或”门电路电路图：B1 01 0用电器A YR实验装置图：分析左边电路图虚线框内电路特点，即“或”门电路的内部结构，当 A 和 B 接
9、低电位（0）时，二极管截止，用电器两端没有电压，不工作；当 A 或 B 接高电位（1）时，就有一个二极管导通，用电器两端即获得电压，用电器能正常工作。该实验由学生来分析和操作，课堂互动效果很好，另外实验现象比较明显，课堂气氛可以调节。引：对于“非”门电路的学习我想请学生仔细阅读教材，并根据前面知识得出相应内容：3、 “非”逻辑电路（ not）讲解教材演示实验，得出实验现象:电路图：A YB1 条件条件 结结 果果开关开关 A 灯泡灯泡 L断断 亮亮通通 暗暗引：上述实验现象的描述同样可以用数学语言来进行简化。由此可以得到“非”门的真值表 。（2）真值表条件条件 结结 果果A Y0 11 0引：
10、根据真值表归纳得出“非”逻辑的含义。（1）含义：非逻辑：决定事件发生的条件只有一个，条件不具备时事件发生（成立） ，条件具备时事件不发生。（ 3）符号）符号 强调符号与前面两个符号的不同点引：三个门电路的知识我们学了，下面我们回到本节课的开始：火警报警演示实验。进入例题一例题 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
11、小一些？电路图：分析：略。利用实验器材进行演示，并揭开本节课开始引入的实验中黑盒子原来是“非”门元件。其中的第三小问题作为科学探究的第一个作业题。例题 2、某同学设计了一个路灯自动控制门电路，天黑了，让路灯自动接通，天亮了，让路灯自动熄灭。图中 RG是一个光敏电阻，当有光线照射时，光敏电阻的阻值会显著地减小。 R 是可调电阻，起分压作用。J 为路灯总开关控制继电器。1、请在虚线框内填入需要的门电路.2、如果路灯开关自动接通时天色还比较亮，现要调节自动控制装置，使得它在天色较暗时才会自动接通电路图：AYA Y1RXRt+5V电铃0VPD火警报警装置自然光自然光 开关，应如何调节 R？说明道理。R
12、RGJ分析：略。利用实验器材让学生进行操作，用手电筒来控制光敏电阻，感受路灯的自动控制情况。其中的第二小问题作为科学探究的第二个作业题。四、基本逻辑关系的扩展学生参阅教材“问题与练习”第四小题 与逻辑电路的种类相呼应五、集成门电路介绍“科学漫步” ，并讲述集成电路在科技、生活中的广泛应用阅读材料（见附页）布置第三个科学探究课题：集成电路的历史、现在以及未来。总结全课内容，布置作业：问题与练习：1、2。板书设计含义 “门”电路 真值表符号 科学探究 1含义简单的逻辑电路 “或”电路 真值表 科学探究 2 实际应用符号含义 科学探究 3“非”电路 真值表符号附：阅读材料模模 拟拟 路灯路灯悟理 模
13、拟信号与数字信号的特点模拟信号的特点：抗干扰能力较弱；对模拟信号进行处理；可能产生非线性失真，特别是在信号比较强的情况下；模拟信号记录载体在记录和重放时都是靠转动机构动转；因此无法避免抖晃现象；难以压缩。数子信号的特点：抗干扰能力强，无噪声积累；便于加密处理；与计算机联网，便于用计算机对数字信号进行存储、处理和交换，可使通信网的管理、维护实现自动化、智能化；设备便于集成化、微型化；便于构成综合数字网和综合业务数字网；占用信道频带较宽。一路模拟电话的频带为 4kHz，一路数字电话约占 64kHz，这是模拟通信目前仍有生命力的主要原因。周期性的模拟信号可以看作是一系列按正弦函数变化的信号的叠加，如
14、图（a）所示。数字信号是将模拟信号以一定的时间间隔，取出信号的大小，经过采样和处理后换成二进制数的信号，如图（b）所示。(a)模拟信号 （b）数字信号集成电路发展“年谱”1906 年，美国物理学家德福列斯特研制成功了世界上第一根三极电子管，实现了电子技术的第一次重大突破，1947 年，美国人巴丁和布拉塔因一起发明了晶体管，实现了电子技术的第二次重大突破。1958 年 9 月，美国的杰克基尔发明了第一个锗集成电路，这一发明具有划时代的意义，它揭开了半导体科学与技术史上全新篇章，是人类在 20 世纪电子技术领域的第三次重大突破，为此，基尔比在 2000 年获得了诺贝尔物理奖。集成电路的发展历史经历了以下阶段：1962 年，制造出包含 12 个晶体管的小规模集成电路。1966 年，发展到集成度为 1001000 个晶体管一中规模集成电路。19671973 年，研制出 1000100000 个晶体管的大规模集成电路。1977 年，研制出在 30mm2的硅晶片上集成度为 15 万个晶体管的超大规模集成电路，这 是电子技术的第四次重大突破，从此真正迈入了微电子技术时代。从 1993 年至今，集成度已由 1000 万个达到 10 亿个，称为超级大规模电路，并以每 18个月翻一番的速度发展。版权所有：
