教科版高中物理选修3-1《逻辑电路和控制电路》名师教案

逻辑电路和控制电路
简单的逻辑电路——门电路教学设计
【教学目标】
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、逻辑关系及真值表。

3、初步了解“与”门、“或”门以及“非”门电路在实际问题中的应用。

【教学重点】
“与”门、“或”门和“非”门的功能。

【教学难点】
各种门电路的逻辑关系。

【教学器材】
多媒体设备、电路演示板、干电池、小灯泡、电键、导线等。

【教学过程】
一、引入课题
情景1：（投影）数码相机、数码摄影机、条形码、遥控器和数字电视机图片。

这些电子产品都是伴随数字技术的发展而出现的，还有信息高速公路，电脑多媒体，移动电话系统等也都运用到数字技术，为什么称之为数字技术呢？让我们先来看一下这样两类电信号。

情景2：模拟信号和数字信号（用多媒体课件演示两种信号）
设问：这两种信号有什么不一样？
如图1中的这种信号，它的电压随时间是连续变化的，比如音频电信号，我们把它叫做模拟信号。

如图2显示的电信号是跳跃式变化的，它们通常只有两种状态，即高电势（比如5v）和低电势（比如0v），高电势和低电势可以分别用数字“1”和“0”来表示，这样我们就可以用“1”和“0”组成的一串数字来表示这个电信号了，所以这类信号被称为数字信号。

数字技术中处理数字信号的电路叫做数字电路。

逻辑电路是数字电路的基本组成部分，今天我们就来学习逻辑电路中的基本门电路。

二、教学过程
1．“与”门我们先来看一个简单的电路（图3），让学生判断两个开关的状态怎样决定了这个灯是亮还是灭（见表1）。

1、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。

2、具有“与”逻辑关系的电路——“与”门电路
思考与讨论
某单位财务室为了安全，规定不准一个人单独进入。

为此，在门上以如图所示的方式安装两把锁。

只有甲与乙两个人同时打开各自的锁时，门才打开。

它体现了——“与”逻辑关系在生活中还有哪些事例体现了“与”逻辑关系？爱迪生：成功=99%汗水+1%天才即使再聪明的人也要勤奋，才能获得成功
如果规定开关闭合为“1”，断开为“0”，灯泡L亮为“1”，灭为“0”，那么表中开关和灯泡所处的状态就数字化了
表2中开关是控制条件，而灯泡L是控制的结果，我们把这种表示各种控制条件和对应控制结果的表格，叫做真值表。

在门电路中也有反映类似逻辑关系的电路，叫做“与”门。

它的两个输入端分别为A和B，有一个输出端Y。

当输入A与输入B均是高电势时，输出Y才是高电势。

直接给出“与门”的定义：输入A与输入B均是高电势时，输出Y才是高电势的逻辑电路叫做“与”门。

教师阐述：门电路就像一扇门，当具备开门条件时，输出端就有一个信号输出；反之，门关闭，就有另一个信号输出。

2．“或”门
1、“或”逻辑关系：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。

2、“或”门，具有或逻辑关系的逻辑电路
思考与讨论
某寝室的四名同学每人都配了一把门钥匙，各人都可以用自己的钥匙单独开门。

它体现了——“或”逻辑关系在生活中还有那些现象体现了“或”逻辑关系？All Roads Lead to Rome.—条条大路通罗马是指做成一件事的方法不只一种，人生的路也不只一条等着我们发现。

在这个电路中（图5），两个开关的状态如何决定这个灯的亮或灭呢？类比“与”门的学习过程，指导学生自主填写表格（表3和表4），阐述：在门电路中也有反映类似逻辑关系的电路，叫做“或”门；并启发学生给出“或”门的定义。

输入A与输入B中任一个或者两个都是高电势，输出Y就为高电势的逻辑电路叫做“或”门。

3．“非”门
游戏“一反常态”在这个电路中（如图7），这个开关的状态如何决定这个灯的
亮或灭呢？经历了“与”门、“或”门的学习过程，让学生完全自主填写表格（表5和表6），指出：在门电路中也有反映类似逻辑关系的电路，叫做“非”门，并让学生尝试给出“非”门的定义。

输入A为高电势时输出Y为低电势，输入A为低电势时输出Y为高电势的逻辑电路叫做“非”门。

复合门电路：由基本门电路组合而成。

1.与非门逻辑符号真值表
2.或非门逻辑符号真值表
实际应用
例1、一个机要仓库有一扇很大的电动仓库门，门上装有三把电动锁，三个机要员各有一把锁的钥匙，只有三人同时转动自己的钥匙（闭合自己的开关），才能通过一个继电器把门打开。

图中的S1、S2、S3是三个锁内的开关，J为继电
器（图中未画电动机的电路），请在方框内画出符合要求的门电路符号。

例2、下图是一个简单的车门报警电路图，图中的开关S1、S2分别装在汽车的两扇门上，只要有车门打开，发光二极管就发光报警，请根据报警装置的要求，指出虚线方框是何种门电路。

例
3、如图是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，即报警温度调得稍低些，R的值应大一些还是小一些？组卷
小结：今天我们学习的“与”门、“或”门、“非”门在工作时好像处在“是”和“非”的逻辑判断之中，因此得名逻辑电路。

“与”门、“或”门、“非”门是逻辑电路中最小的结构单位，因此把它们叫做基本门电路。

用这三个基本门可以组合成复合门（如“与非”门、“或非”门等）和更加复杂的逻辑电路。

逻辑电路是数字电路的基本组成部分，数字电路处理的是数字信号，受外界干扰的影响小，它具有高速度、高保真优点，因此现在一些高质量的电视机、音响、照相机、手机等都采用数字电路。