第四章 闭合电路欧姆定律和逻辑电路 第4节 逻辑电路与自动控制

第四章闭合电路欧姆定律和逻辑电路
第4节逻辑电路与自动控制
【教材分析】
课程标准的要求是“通过实验，观察门电路的基本作用。

初步了解逻辑电路的基本原理以及在自动控制中的应用。

”从中可以看出：第一、这里的要求很低；第二、学习逻辑电路必须做实验。

学生刚学完稳恒电流及复杂电路分析，对电势等概念比较清晰，但分析复杂电路的水平有限，加上教材中本节属于对稳恒电流的补充，对后面的传感器知识起引领。

故准备重点讲解“与”门、“或”门以及“非”门电路的特征、逻辑关系及表示法。

【教学目标】
1.知识与技能
（1）知道三种门电路的逻辑关系、符号及真值表；
（2）会用真值表表示一些简单的逻辑关系；
（3）会分析、设计一些简单的逻辑电路。

2.过程与方法：
（1）通过实例与实验，理解“与”、“或”、“非”逻辑电路中结果与条件的逻辑关系；
（2）通过简单的逻辑电路设计，体会逻辑电路在生活中的意义。

3.情感态度价值观：
(1）感受数字技术对现代生活的巨大改变，关注我国集成电路以及元器件研究的发展情况；
（2）体验物理知识与实践的紧密联系；学生在自主探究、交流合作中获得知识，体会学习的快乐。

【教学重点】三种门电路的真值表及符号。

【教学难点】数字电路的意义。

【教学方法】实验法、讨论法
【教学媒体】门电路演示板、多媒体课件
【课时安排】1课时
【教学过程】
1.新课引入:让学生列举我们家庭生活中有哪些数字设备?
提出问题:这些数字设备是如何工作的?它们是如何记录信号和传输信号的?我们就像生活在数字化技术的“海洋”里，越来越多的数字电子设备正在走进我们的千家万户，那么什么是数字化技术？有什么优点？让我们一起走进数字信号技术的基础电路——门电路。

首先说明：在计算机中用二进制数“0”和“1”表示假和真可以使计算速度加快。

而在门电路中也用0和1表示条件不成立或成立。

2.与门电路
实物投影课本实验一——如右图:
请同学们观察与思考下列问题:
(1)只有S1闭合，灯泡亮吗？
(2)只有S2闭合，灯泡亮吗？
(3)什么时候灯泡才亮？
(4)假设开关闭合，逻辑“真”，用
“1”表示，反之“假”用“0”表示；同理灯 泡亮，用“1”，灯泡灭，用“0”，完成课本的真值表.如右图所示。

教师:与门的输出输入看起来象数学的什么运算？ ——乘法 教师：对，与门的“与”在逻辑上就是共同的意思，即当全部条件共同具备时，才能产生一定的结果。

与门符号如右。

论书本利用二极管实现与门功能的电路图。

体会二极管的单向导电性在这里所起的作用。

3. 或门电路
实物投影课本实验二—右图:
请同学们观察与思考下列问题:
(1) 只有S1闭合，灯泡亮吗？
(2)只有S2闭合，灯泡亮吗？ (3)S1、S2同时闭合,灯泡亮吗? (4)开关闭合，逻辑“真”，用“1”表示，反之“假”用“0”表示；同理灯泡亮，用“1”，灯泡灭，用“0”，请同学们完成课本上或逻辑真值表.（如右图） 或门符号: （如右图）
4. 非门电路
实物投影课本实验三—右图:请同学们观察与思
考下列问题:
(1) 灯泡什么时候亮?
(2)灯泡什么时候熄灭? (3) 开关闭合，逻辑“真”，用“1”表示，反之“假”用“0”表
示；同理灯泡亮，用“1”，灯泡灭，用“0”，请同学们完成课本上非逻辑真值表.
非门符号如右图。

5.门电路的应用
三种基本的门电路在实践中更多的是以组合的形式出现复合门电路,这此复合的门电路可以制成各种编码器,译码器,计数器,触发器,存储器等,广泛应用于社会生产和人们生活中,如本节课开头我们列举的数字设备等.下面通过实验来探究门电路的逻辑功能.
（1）非门电路的应用实例: 简易火警报警器——请同学们看书
本P87，右下角的图。

讨论其电路结构。

请大家画成常见的电
路图形式。

（如右图所示）可以看出，该电路图是一个应用非门
构成的电路．图中R是可变电阻，R’是一个热敏电阻，L是一
个蜂鸣器，G是一个非门。

请大家回顾上一节课的分组实验中，老师请你们测过热敏电阻，它有什么特点？（温度升高时阻值降低）——对，这是一种负温度系数的热敏电阻，当温度较低时，热敏电阻的电阻值非常大，而在电路中是由R和R’串联分压。

R’远大于R;使A点表现为高电势——1，输出为0，蜂鸣器两端无电势差，不发声。

而当火警发生时，热敏电阻的阻值就会降低，从而远小于电阻R的阻值．从而使输入端A点的电势接近0，非门输出端为高电势，这样蜂鸣器两端获得一个能发声的工作电压，蜂鸣器就会发出声音报警．[拓展]由于电阻R和R’之间存在一个分配电压的问题，因此，调节可变电阻尺，可以改变报警器的灵敏度．想一想，为了使报警器更灵敏，R应取得大一些，还是小一些? （2）与门电路的应用实例：温度和水位自动控制电路（如书P85）
在锅炉、冰箱、空调和热水器等用电器上都需要温度控制。

比如热水器，我们希望设定温度为80ºC的话，要是水温经散热后一低于该设定，就能自动加热。

但是又要防止一个危险，如果水位低于某处，加热器是不能启动的，因为这时内部空气多，加热容易使容器爆裂。

请大家思考一下，这里的条件和加热器启动的结果之间有什么逻辑关系？可以用什么门电路来实现？
学生讨论——把温度低于设定值做为一个条件；把水位高于临界线做为一个条件，只有当两个条件都是真——1的情况，加热器才能启动——1；这是与的关系。

教师：很好。

我们来看看书上的电路图，请大家具体讨论一下，A的电势高低是怎样表达了温度高时为0，温度低时为1的条件的？（类似于火警报警器，可用Y与R T串联分压来解释）B的电势为什么又和水位能联系起来？（当水位低时，R所在线断路，R为等势体，其电势为零，水位高与接触器时，R电路接通，B电势为+5V——输入为1）而J为继电器，教师简单画出电磁铁和衔铁，略述继电器的构造和原理。

但AB条件同时成立时输出的Z为高电势1，所以J两端有电势差，将有电流产生磁性，吸引衔铁，接同加热电路。

使水温升高。

6.小结——门电路可以看作是一种条件开关。

它有一个或多个输入端和一个输出端。

只有当输入信号满足一定的条件时，门才开启，信号才能通过。

条件得不到满足，门就关闭，信号就不能通过。

换句话说，门电路的输出和输入之间存在着一定的逻辑关系。

不同的门电路，输出与输入之间的逻辑关系也不同。

【教学反思】。