教科版高中物理选修3-1课件第2章-8
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8
逻辑电路和控制电路
教师用书独具演示
●课标要求 1．通过实验，观察门电路的基本作用． 2． 初步了解逻辑电路的基本原理以及在自动控制中的作 用． 3．初步了解集成电路的作用． 4．关注我国集成电路以及元器件研究的发展情况．
●课标解读 1．初步了解简单的逻辑电路及表示符号． 2．通过实验理解“与”、“或”和“非”门电路在逻辑 电路中的结果与条件的逻辑关系，会用真值表表示一些简单 的逻辑关系． 3．初步了解集成电路的作用及发展情况． 4． 通过简单的逻辑电路的设计， 体会门电路的实际应用．
某逻辑电路的真值表如图，此逻辑电路为 ______电路，在真值表中 X 处的逻辑值为________. 输入 A 0 0 1 1 B 0 1 0 1 输出 Z 0 1 1 X
【审题指导】
首先明确门电路的构造特点，掌握各门
电路的输入、输出情况，找出输入与输出的关系． 【解析】 根据逻辑电路图可判断此电路为“或”门电
2.
图 2－8－5 如图 2－8－5 为了方便及节约用电，宿舍楼楼道里装有 声光控灯，这种灯在有光或没有声音时，不亮，而在无光又 有声音时，灯就会自动点亮，这里面有什么逻辑关系呢？
【解析】 满足时灯才亮．
【答案】
这里面有“与”逻辑关系，即两个条件同时
见解析
【备课资源】(教师用书独具) 数字电视 数字电视就是指从演播室到发射、传输、接收的所有环 节都是使用数字电视信号或对该系统所有的信号传播都是通 过由 0、1 数字串所构成的数字流来传播的电视类型． 数字电视技术与原有的模拟电视技术相比， 有如下优点： 1．信号杂波比和连续处理的次数无关． 2．可避免系统的非线性失真的影响．而在模拟系统中， 非线性失真会造成图像的明显损伤．
●教学地位 本节知识属于初步了解内容， 高考试题中出现的次数较 少，三种逻辑电路分析可能以选择题的形式出现.
●新课导入建议 随着科学技术的发展和社会的进步，数字信号逐渐取代 模拟信号，数字电视也逐步取代模拟信号电视进入家庭，那 么数字信号与模拟信号有何区别？数字信号是如何实现传输 与控制的呢？今天我们就来学习这部分知识．
【答案】 B
4．“或”门电路的逻辑关系可表示为 Z＝A＋B，则下 列结构正确的是( A．0＋0＝1 C．1＋0＝1 ) B．0＋1＝1 D．1＋1＝0
【解析】
“或”门电路由加法运算 A＋B≥1，即输出
“1”故 B、C 正确．
【答案】 BC
5．某高校自主招生，要求只有会考成绩七科 A 级的和 语数外通过自主招生考试的才算过关， 请分析这种逻辑关系．
图 2－8－3
③真值表 输入 输出 A 0 1 P 1 0
2.思考判断 (1)“非”门电路的逻辑关系是输出状态与输入状态相 反．(√) (2) 输 入端 为 “1” 时输出 端是 “0” 的电路 就是 “或”电 路．(×)
3．探究交流 (1)“或”电路的两个输入端输入“1”和“0”时，输出端输 出的是什么？ (2)“非”电路输出端输出的是 “0”时，输入端输入的是 什么？
路，根据“或”门电路逻辑关系特点，可得 X＝1.
【答案】 “或” 1
逻辑电路在实际中有着广泛的应用，有些试题往往要求 通过设计一些简单的逻辑电路完成相关的逻辑功能，要对逻 辑电路的种类进行准确的选取，这就要求： 1．准确地对一些实例分析条件与结果之间的逻辑关系． 2． 熟记“与”“或”“非”三种逻辑电路的逻辑关系意 义． 3．理解条件与结果之间的关系．
1.知道最基本的逻辑 电路“与”门、“或” 门、“非”门．(重点) 2.知道各种逻辑电路 真值表的填写(重点) 3.能综合运用本节知 识设计逻辑电路．(难 点)
开关“与”电路
1.基本知识 (1)“与”逻辑关系：一个事件的几个条件都满足后该事 件才能发生． (2)开关“与”电路
图 2－8－1
(3)真值表 输出 A 0 0 1 1 B 0 1 0 1 输出 P 0 0 0 1
3． 数字设备输出信号稳定可靠． 因数字信号只有“0”、 “1” 两个电平， “1”电平的幅度大小只要满足处理电路中可以识别 出是“1”电平就可，大一点、小一点无关紧要． 4．易于实现信号的存储，而且存储时间与信号的特性无 关． 5．由于采用数字技术，与计算机配合可以实现设备的自 动控制பைடு நூலகம்调整．
6．数字技术可实现时分多路，充分利用信道容量，利用 数字电视信号中行、场消隐时间，可实现文字多工广播 (Teletext)． 7．压缩后的数字电视信号经数字调制后，可进行开路广 播，在设计的服务区内(地面广播 )，观众将以极大的概率实 现“无差错接收”(发“0”收“0”，发 “1”收“1”)，收看到的电 视图像及声音质量非常接近演播室质量． 8．可以合理地利用各种类型的频谱资源．
【问题导思】 1．“与”电路的真值表有什么特点． 2．“或”电路的真值表有什么特点． 3．“非”电路的真值表有什么特点．
1．准确地对一些实例分析条件与结果之间的逻辑关系． 2． 熟练记住“与”“或”“非”三种逻辑电路的逻辑关 系并理解这三种逻辑电路中条件与结果之间的关系． 3．逻辑电路的问题分析中，电路往往要和一些常用的电 学元件(如电阻、电键、热敏电阻、光敏电阻、二极管等 )一 起构成电路，通过电路中某一部分的变化(电键的通断、电阻 的变化等)实现逻辑电路输入端的电压变化， 即电势的高低变 化，从而通过逻辑电路的输出端达到控制电路的目的，因此 在分析这类问题时，除熟练掌握各种逻辑电路的作用外，还 要熟练地掌握电路的动态变化规律的分析，准确判断出电路 中，尤其是逻辑电路部分的电势高低的变化，从而达到正确 解决问题的目的．
三种逻辑电路的对比
【问题导思】 1．如果一个电路的两个开关同时闭合，电路中的用电器 才能工作，此电路存在什么逻辑关系？ 2．如果一个电路的两个开关任意闭合其中一个，电路中 的用电器都能工作，此电路存在什么逻辑关系呢？
1．上述都是电键闭合作为满足条件，灯泡亮作为结果成 立进行类比的． 2．条件成立或结果成立对应逻辑电路中的“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．
2.思考判断 (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)“与”电路中，只有 AB 两个输入端都是“0”时，输出 端才是“1”．(×)
3．探究交流 “与”电路中，当两个输入端分别输入“1”和“0”时，输 出端是什么？
【提示】 出的是“0” 两个输入端分别输入“1”和“0”时，输出端输
开关“或”电路和开关“非”电路
1.基本知识 (1)开关“或”电路 ①“或”逻辑关系：一个事件的几个条件中，只 要 有一个条件 ②开关“或”电路 得到满足，事件就会发生．
图 2－8－2
③真值表 输入 A 0 0 1 1 B 0 1 0 1 输出 P 0 1 1 1
(2)开关“非”电路 ①“非”逻辑关系：输出状态与输入状态 相反 ②开关“非”电路
【解析】 分析题意知， 条件为有七科会考成绩达 A 级， 同时又满足语数外通过自主招生考试， 两个条件都具备才行， 这是“与”逻辑关系．
【答案】 见解析
课时作业（十二）
●教学流程设计
演示结束
课
标
解
读
重
点
难
点
1.初步了解简单的逻辑电路及表示 符号． 2.通过实验理解“与”、“或”、 和“非”门电路在逻辑电路中的结 果与条件的逻辑关系，会用真值表 表示一些简单的逻辑关系． 3.初步了解集成电路的作用及发展 情况． 4.通过简单的逻辑电路的设计，体 会门电路的实际应用.
A(UA) B(UB) Z 1 1 1 1 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1 0 1 1 1 0 0 0 1 0 1 0 0 0
所以 UZ 随时间变化如图所示：
【答案】
见解析
一般情况下，用“1”来表示高电平，“0”表示低电平，只 有正确地列出真值表，找出 A、B 的逻辑关系，才能列出 Z 的真值表，画出 UZ 随时间变化的关系．
据“与”电路和“或”电路的真值表可知，
AB
3．隧道里有一个警报器，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一个开关都能使警报器报警， 那么应设计的电路为( A．“与”电路 C．“非”电路 ) B．“或”电路 D．上述答案都有可能
【解析】 要求不论接通哪一个开关都能使警报器报警， 这体现了“或”的逻辑关系，故只有 B 项正确，A、C、D 三 项都不对．
9．在同步转移模式(STM)的通信网络中，可实现多种业 务的“动态组合”(dynamic combination)． 10． 很容易实现加密/解密和加扰/解扰技术， 便于专业应 用(包括军用)以及广播应用(特别是开展各类收费业务)． 11．具有可扩展性、可分级性和可操作性，便于在各类 通信信道特别是异步转移模式 (ATM)的网络中传输，也便于 与计算机网络联通．
如图 2－8－4 所示，表示输入端 A、B 的电势 随时间的变化关系，如果它是“与”逻辑电路的输入端，请 画出这种逻辑电路输出端电势 Z 随时间的变化关系．
图 2－8－4
【审题指导】
“与”逻辑关系是当两个输入端都有信
号时，输出端才有信号输出，为了方便分析输出端的情况， 可以借用真值表进行分析．
【解析】 对“与”逻辑关系，先画出 A、B、Z 的真值 表，然后再确定输出 Z 与时间的变化关系：
12．可以与计算机“融合”而构成一类多媒体计算机系 统，成为未来 “ 国家信息基础设施 ”(NⅠⅠ)的重要组成部 分．
1．下列说法中正确的是( A．逻辑电路就是数字电路
)
B．逻辑电路可存在两种以上的状态 C．集成电路由三种最基本的门电路构成 D．集成电路可靠性高、寿命长，但耗电量高
【解析】
逻辑电路只存在两种状态即 “ 有 ” 或 “ 没
有”，没有第三种状态；集成电路是以半导体材料为基片， 将组成电路的各种元器件和连线集成在同一基片上，成为具 有一定功能的微电路系统．
【答案】 A
2．在基本逻辑电路中，何种逻辑关系是当所有输入均为 0 时，输出不是 1( A．与电路 C．非电路 ) B．或电路 D．都不可能
【解析】 A、B 正确． 【答案】
1 ．某逻辑电路的真值表如图，此逻辑电路为 ________ 电路，在真值表中 X 处的逻辑值为________. 输入 A 0 0 1 1 B 0 1 0 1 输出 P 0 0 X 1
【解析】
根据真值表可判断此电路为“与”电路，根
据“与”电路逻辑关系特点知 X＝0.
【答案】 “与” 0
逻辑关系的实际应用
【提示】 (1)输出“1” (2)输入“1”
用二极管实现“与”电路和“或”电 路
“与”电路和“或”电路的逻辑关系可通过 二极管 来 实现，“非”电路的逻辑关系可通过 三极管 来实现．其优点 是：速度快，可靠性高.
集成电路
集成电路是以半导体材料为基片，将组成电路的各种元 件(如：电阻、电容、二极管等 )和连线集成在同一基片上， 成为具有一定功能的微电路系统，这就是集成电路，它具有 分立元件无可比拟的优点，主要优点有：体积小、重量轻、 可靠性 高 、运算速度 快 、成本低廉等．
逻辑电路和控制电路
教师用书独具演示
●课标要求 1．通过实验，观察门电路的基本作用． 2． 初步了解逻辑电路的基本原理以及在自动控制中的作 用． 3．初步了解集成电路的作用． 4．关注我国集成电路以及元器件研究的发展情况．
●课标解读 1．初步了解简单的逻辑电路及表示符号． 2．通过实验理解“与”、“或”和“非”门电路在逻辑 电路中的结果与条件的逻辑关系，会用真值表表示一些简单 的逻辑关系． 3．初步了解集成电路的作用及发展情况． 4． 通过简单的逻辑电路的设计， 体会门电路的实际应用．
某逻辑电路的真值表如图，此逻辑电路为 ______电路，在真值表中 X 处的逻辑值为________. 输入 A 0 0 1 1 B 0 1 0 1 输出 Z 0 1 1 X
【审题指导】
首先明确门电路的构造特点，掌握各门
电路的输入、输出情况，找出输入与输出的关系． 【解析】 根据逻辑电路图可判断此电路为“或”门电
2.
图 2－8－5 如图 2－8－5 为了方便及节约用电，宿舍楼楼道里装有 声光控灯，这种灯在有光或没有声音时，不亮，而在无光又 有声音时，灯就会自动点亮，这里面有什么逻辑关系呢？
【解析】 满足时灯才亮．
【答案】
这里面有“与”逻辑关系，即两个条件同时
见解析
【备课资源】(教师用书独具) 数字电视 数字电视就是指从演播室到发射、传输、接收的所有环 节都是使用数字电视信号或对该系统所有的信号传播都是通 过由 0、1 数字串所构成的数字流来传播的电视类型． 数字电视技术与原有的模拟电视技术相比， 有如下优点： 1．信号杂波比和连续处理的次数无关． 2．可避免系统的非线性失真的影响．而在模拟系统中， 非线性失真会造成图像的明显损伤．
●教学地位 本节知识属于初步了解内容， 高考试题中出现的次数较 少，三种逻辑电路分析可能以选择题的形式出现.
●新课导入建议 随着科学技术的发展和社会的进步，数字信号逐渐取代 模拟信号，数字电视也逐步取代模拟信号电视进入家庭，那 么数字信号与模拟信号有何区别？数字信号是如何实现传输 与控制的呢？今天我们就来学习这部分知识．
【答案】 B
4．“或”门电路的逻辑关系可表示为 Z＝A＋B，则下 列结构正确的是( A．0＋0＝1 C．1＋0＝1 ) B．0＋1＝1 D．1＋1＝0
【解析】
“或”门电路由加法运算 A＋B≥1，即输出
“1”故 B、C 正确．
【答案】 BC
5．某高校自主招生，要求只有会考成绩七科 A 级的和 语数外通过自主招生考试的才算过关， 请分析这种逻辑关系．
图 2－8－3
③真值表 输入 输出 A 0 1 P 1 0
2.思考判断 (1)“非”门电路的逻辑关系是输出状态与输入状态相 反．(√) (2) 输 入端 为 “1” 时输出 端是 “0” 的电路 就是 “或”电 路．(×)
3．探究交流 (1)“或”电路的两个输入端输入“1”和“0”时，输出端输 出的是什么？ (2)“非”电路输出端输出的是 “0”时，输入端输入的是 什么？
路，根据“或”门电路逻辑关系特点，可得 X＝1.
【答案】 “或” 1
逻辑电路在实际中有着广泛的应用，有些试题往往要求 通过设计一些简单的逻辑电路完成相关的逻辑功能，要对逻 辑电路的种类进行准确的选取，这就要求： 1．准确地对一些实例分析条件与结果之间的逻辑关系． 2． 熟记“与”“或”“非”三种逻辑电路的逻辑关系意 义． 3．理解条件与结果之间的关系．
1.知道最基本的逻辑 电路“与”门、“或” 门、“非”门．(重点) 2.知道各种逻辑电路 真值表的填写(重点) 3.能综合运用本节知 识设计逻辑电路．(难 点)
开关“与”电路
1.基本知识 (1)“与”逻辑关系：一个事件的几个条件都满足后该事 件才能发生． (2)开关“与”电路
图 2－8－1
(3)真值表 输出 A 0 0 1 1 B 0 1 0 1 输出 P 0 0 0 1
3． 数字设备输出信号稳定可靠． 因数字信号只有“0”、 “1” 两个电平， “1”电平的幅度大小只要满足处理电路中可以识别 出是“1”电平就可，大一点、小一点无关紧要． 4．易于实现信号的存储，而且存储时间与信号的特性无 关． 5．由于采用数字技术，与计算机配合可以实现设备的自 动控制பைடு நூலகம்调整．
6．数字技术可实现时分多路，充分利用信道容量，利用 数字电视信号中行、场消隐时间，可实现文字多工广播 (Teletext)． 7．压缩后的数字电视信号经数字调制后，可进行开路广 播，在设计的服务区内(地面广播 )，观众将以极大的概率实 现“无差错接收”(发“0”收“0”，发 “1”收“1”)，收看到的电 视图像及声音质量非常接近演播室质量． 8．可以合理地利用各种类型的频谱资源．
【问题导思】 1．“与”电路的真值表有什么特点． 2．“或”电路的真值表有什么特点． 3．“非”电路的真值表有什么特点．
1．准确地对一些实例分析条件与结果之间的逻辑关系． 2． 熟练记住“与”“或”“非”三种逻辑电路的逻辑关 系并理解这三种逻辑电路中条件与结果之间的关系． 3．逻辑电路的问题分析中，电路往往要和一些常用的电 学元件(如电阻、电键、热敏电阻、光敏电阻、二极管等 )一 起构成电路，通过电路中某一部分的变化(电键的通断、电阻 的变化等)实现逻辑电路输入端的电压变化， 即电势的高低变 化，从而通过逻辑电路的输出端达到控制电路的目的，因此 在分析这类问题时，除熟练掌握各种逻辑电路的作用外，还 要熟练地掌握电路的动态变化规律的分析，准确判断出电路 中，尤其是逻辑电路部分的电势高低的变化，从而达到正确 解决问题的目的．
三种逻辑电路的对比
【问题导思】 1．如果一个电路的两个开关同时闭合，电路中的用电器 才能工作，此电路存在什么逻辑关系？ 2．如果一个电路的两个开关任意闭合其中一个，电路中 的用电器都能工作，此电路存在什么逻辑关系呢？
1．上述都是电键闭合作为满足条件，灯泡亮作为结果成 立进行类比的． 2．条件成立或结果成立对应逻辑电路中的“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．
2.思考判断 (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)“与”电路中，只有 AB 两个输入端都是“0”时，输出 端才是“1”．(×)
3．探究交流 “与”电路中，当两个输入端分别输入“1”和“0”时，输 出端是什么？
【提示】 出的是“0” 两个输入端分别输入“1”和“0”时，输出端输
开关“或”电路和开关“非”电路
1.基本知识 (1)开关“或”电路 ①“或”逻辑关系：一个事件的几个条件中，只 要 有一个条件 ②开关“或”电路 得到满足，事件就会发生．
图 2－8－2
③真值表 输入 A 0 0 1 1 B 0 1 0 1 输出 P 0 1 1 1
(2)开关“非”电路 ①“非”逻辑关系：输出状态与输入状态 相反 ②开关“非”电路
【解析】 分析题意知， 条件为有七科会考成绩达 A 级， 同时又满足语数外通过自主招生考试， 两个条件都具备才行， 这是“与”逻辑关系．
【答案】 见解析
课时作业（十二）
●教学流程设计
演示结束
课
标
解
读
重
点
难
点
1.初步了解简单的逻辑电路及表示 符号． 2.通过实验理解“与”、“或”、 和“非”门电路在逻辑电路中的结 果与条件的逻辑关系，会用真值表 表示一些简单的逻辑关系． 3.初步了解集成电路的作用及发展 情况． 4.通过简单的逻辑电路的设计，体 会门电路的实际应用.
A(UA) B(UB) Z 1 1 1 1 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1 0 1 1 1 0 0 0 1 0 1 0 0 0
所以 UZ 随时间变化如图所示：
【答案】
见解析
一般情况下，用“1”来表示高电平，“0”表示低电平，只 有正确地列出真值表，找出 A、B 的逻辑关系，才能列出 Z 的真值表，画出 UZ 随时间变化的关系．
据“与”电路和“或”电路的真值表可知，
AB
3．隧道里有一个警报器，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一个开关都能使警报器报警， 那么应设计的电路为( A．“与”电路 C．“非”电路 ) B．“或”电路 D．上述答案都有可能
【解析】 要求不论接通哪一个开关都能使警报器报警， 这体现了“或”的逻辑关系，故只有 B 项正确，A、C、D 三 项都不对．
9．在同步转移模式(STM)的通信网络中，可实现多种业 务的“动态组合”(dynamic combination)． 10． 很容易实现加密/解密和加扰/解扰技术， 便于专业应 用(包括军用)以及广播应用(特别是开展各类收费业务)． 11．具有可扩展性、可分级性和可操作性，便于在各类 通信信道特别是异步转移模式 (ATM)的网络中传输，也便于 与计算机网络联通．
如图 2－8－4 所示，表示输入端 A、B 的电势 随时间的变化关系，如果它是“与”逻辑电路的输入端，请 画出这种逻辑电路输出端电势 Z 随时间的变化关系．
图 2－8－4
【审题指导】
“与”逻辑关系是当两个输入端都有信
号时，输出端才有信号输出，为了方便分析输出端的情况， 可以借用真值表进行分析．
【解析】 对“与”逻辑关系，先画出 A、B、Z 的真值 表，然后再确定输出 Z 与时间的变化关系：
12．可以与计算机“融合”而构成一类多媒体计算机系 统，成为未来 “ 国家信息基础设施 ”(NⅠⅠ)的重要组成部 分．
1．下列说法中正确的是( A．逻辑电路就是数字电路
)
B．逻辑电路可存在两种以上的状态 C．集成电路由三种最基本的门电路构成 D．集成电路可靠性高、寿命长，但耗电量高
【解析】
逻辑电路只存在两种状态即 “ 有 ” 或 “ 没
有”，没有第三种状态；集成电路是以半导体材料为基片， 将组成电路的各种元器件和连线集成在同一基片上，成为具 有一定功能的微电路系统．
【答案】 A
2．在基本逻辑电路中，何种逻辑关系是当所有输入均为 0 时，输出不是 1( A．与电路 C．非电路 ) B．或电路 D．都不可能
【解析】 A、B 正确． 【答案】
1 ．某逻辑电路的真值表如图，此逻辑电路为 ________ 电路，在真值表中 X 处的逻辑值为________. 输入 A 0 0 1 1 B 0 1 0 1 输出 P 0 0 X 1
【解析】
根据真值表可判断此电路为“与”电路，根
据“与”电路逻辑关系特点知 X＝0.
【答案】 “与” 0
逻辑关系的实际应用
【提示】 (1)输出“1” (2)输入“1”
用二极管实现“与”电路和“或”电 路
“与”电路和“或”电路的逻辑关系可通过 二极管 来 实现，“非”电路的逻辑关系可通过 三极管 来实现．其优点 是：速度快，可靠性高.
集成电路
集成电路是以半导体材料为基片，将组成电路的各种元 件(如：电阻、电容、二极管等 )和连线集成在同一基片上， 成为具有一定功能的微电路系统，这就是集成电路，它具有 分立元件无可比拟的优点，主要优点有：体积小、重量轻、 可靠性 高 、运算速度 快 、成本低廉等．