2021-2022高中物理3-1學案：第4章第4節(jié)邏輯電路與自動控制

學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精PAGE15-版權所有@高考資源網(wǎng)學必求其心得，業(yè)必貴于專精第4節(jié)邏輯電路與自動控制［學習目標]1．初步了解簡單的邏輯電路及表示符號。（物理觀念)2．通過實驗理解“與”“或”和“非”門電路在邏輯電路中的結果與條件的邏輯關系，會用真值表表示一些簡單的邏輯關系。(科學思維)3．初步了解集成電路的作用及其發(fā)展情況。（科學態(tài)度與責任)一、簡單邏輯電路1．“與”門（1）“與"邏輯：如果要求輸出Z為1，只有輸入A和B都為1才能實現(xiàn),否則輸出為0。(2)“與”門的符號：。(3）“與"門的真值表：輸入輸出ABZ0000101001112．“或”門(1）“或”邏輯：如果要求輸出Z為1,只要輸入A或B有一個是1就能實現(xiàn).（2）“或"門的符號：.（3)“或”門的真值表：輸入輸出ABZ0000111011113．“非”門（1）“非”邏輯：輸出Z是輸入A的否定。(2）“非”門的符號:。（3)“非”門的真值表：輸入輸出AZ0110二、邏輯電路的應用及集成電路1．邏輯電路是自動控制電路的核心，在生產(chǎn)、生活中有著十分廣泛的運用。2．實例：恒溫熱水器、火警自動報警器等。3．半導體集成電路電子產(chǎn)品已經(jīng)廣泛深入到人們生活的方方面面,這與半導體集成電路的發(fā)展密不可分.如今,集成電路技術的發(fā)展,已經(jīng)成為一個國家電子技術發(fā)展的重要標志。4．集成電路的特點（1）可靠性高，壽命長。(2）專用性強，使用方便。（3）體積小，功能多。(4）應用領域廣,發(fā)展前景大。1．思考判斷(正確的打“√”，錯誤的打“×”）（1)如果一個事件的幾個條件都滿足后,該事件才能發(fā)生,這種關系叫“與"邏輯關系. (√）（2)一個門上有三把鑰匙,每把鑰匙都能單獨開門，它體現(xiàn)了“或”邏輯關系。 (√)(3)邏輯電路中的兩個狀態(tài)，“1”和“0"是邏輯關系的兩種可能的取值,不表示具體的數(shù)字。 (√）（4）邏輯電路中的兩個狀態(tài)，“1”表示該點與電源正極相連,“0”表示該點與電源負極相連。 (×）［提示］邏輯電路中“1"和“0”是表示邏輯信號的兩種狀態(tài)。(5）集成電路的特點體積小，功能多,但專用性不強. （×）［提示]集成電路的特點之一是專用性強。2．隧道里有一個警報器，在隧道的兩端各有一個開關，在出現(xiàn)險情時要求不論接通哪一個開關都能使警報器報警，那么應設計的電路為()A．“與”門電路 B．“或”門電路C．“非"門電路 D．上述選項都可以B［要求無論接通哪一個開關都能使警報器報警,這體現(xiàn)了“或”邏輯關系，故選項B正確。］3．某同學在設計邏輯電路時，要求從輸出端輸出的信號為“1”時，輸入端至少有一個信號為“1".則下列滿足要求的是()A．“與"門電路B．“或”門電路C．“非"門電路 D．都不可能B［要求輸出為“1”時，輸入信號中至少有一個為“1”，則就要求是“1＋1＝1”或是“1＋0＝1”，所以滿足要求的是“或”門電路。故B正確.］三種“門”電路的理解1．三種門電路的類比理解門電路種類電路圖邏輯關系“與”門兩個開關都閉合是燈亮的充分必要條件，邏輯關系可示意為eq\b\lc\\rc\}(\a\vs4\al\co1(A,B))＝C“或”門兩個開關都閉合是燈亮的充分但不必要條件，邏輯關系可示意為“非”門邏輯關系表示為A?－C，C表示結果成立，－C表示結果不成立2．邏輯1和0的確定1和0分別代表兩種相反狀態(tài)的代碼，例如開關斷開代表0狀態(tài)，接通代表1狀態(tài)。對邏輯電路的輸入、輸出來說，一般是高電平為1，低電平為0.對具體的數(shù)字電路來說，電壓高于某一值時為1，低于某一值時為0?！纠?】如圖是邏輯電路圖及其真值表,此邏輯電路為________門電路,在真值表中X處的邏輯值為________。輸入輸出ABZ00001110X111[解析］邏輯電路分為“或”門電路、“與”門電路和“非”門電路，本題為“或"門電路。由題圖及表中輸入和輸出的關系，得出X值應為1。[答案］“或"1邏輯電路分析的三點注意(1）熟記“與"“或”“非”三種門電路的邏輯關系。（2）準確分析條件與結果之間的邏輯關系。（3）根據(jù)門電路的特點正確填寫真值表。［跟進訓練]1．邏輯電路的信號有兩種狀態(tài)：一是高電位狀態(tài),用“1”表示；另一種是低電位狀態(tài),用“0”表示。關于這里的“1”和“0”，下列說法中正確的是(）A．“1”表示電壓為1V，“0"表示電壓為0VB．“1"表示電壓為大于或等于1V，“0”表示電壓一定為0VC．“1”和“0”是邏輯關系的兩種可能取值，不表示具體的數(shù)字D．“1"表示該點與電源正極相連，“0"表示該點與電源負極相連C［門電路是用來控制信號的“通過”或“截斷”的一種開關電路.根據(jù)指定條件，門電路對輸入、輸出的因果關系作出判斷.門電路的輸入、輸出信號都以電位的高低來表示。若把高電位看作有信號，表示某個條件存在或信號能通過，且以符號“1”表示；把低電位看作無信號,表示某個條件不存在或信號不能通過，以符號“0”表示。這種邏輯關系稱為正邏輯，反之則稱為負邏輯.在通常情況下,不加說明的都指正邏輯，所以“1”和“0”只是兩個符號，是兩種變量的可能的取值。故C選項正確。]簡單的復合門電路1．“與非”門一個“與”門電路和一個“非”門電路組合在一起，做成一個復合門電路,稱為“與非"門，如圖所示?？珊喕癁槠湔嬷当頌檩斎胼敵鲚斎胼敵鯝1B1Z1A2Z2000010100110001111102．“或非”門一個“或"門電路和一個“非"門電路組合在一起,組成一個“或非”門,如圖所示?？珊喕癁槠湔嬷当頌檩斎胼敵鲚斎胼敵鯝1B1Z1A2Z200001011101011011110【例2】如圖所示，低電位報警器由兩個基本門電路與蜂鳴器組成，該報警器只有當輸入電壓過低時蜂鳴器才會發(fā)出警報.其中(）A．甲是“與門”,乙是“非門”B．甲是“或門”,乙是“非門”C．甲是“與門”,乙是“或門” D．甲是“或門”，乙是“與門”B［由“與門”和“非門”的真值表可知選項A錯。由“或門”和“非門”的真值表可判斷，選項B正確。由“與門”和“或門”的真值表可以判斷，選項C錯。由“或門”和“與門"的真值表可判斷，選項D錯。]復合門電路真值表的確定方法（1)如果A、B輸入分別經(jīng)過一個“非”門電路，它們各自的輸出Z1、Z2又組成一個“與”門電路或“或”門電路，最后輸出Z,則Z的值直接取決于Z1、Z2。(2）判斷復合門電路的最終輸出結果時,分析思路一般是“從前向后”，先分析第一個門電路的輸出結果，再判斷第二個，依此類推.[跟進訓練]2．如圖所示為兩個“非”門和一個“或”門組成的復合門電路,請在表中填寫該門電路的真值表.輸入輸出ABZ［解析]由“非"門電路和“或”門電路的真值表可以確定此復合門電路的真值表，如表所示:輸入輸出ABZ001101011110［答案]見解析課堂小結知識脈絡3個門電路：“與”門、“或”門、“非”門2種狀態(tài)表示:1、01個表格:真值表1．（多選）兩個人負責安裝一個炸藥包,然后起爆，兩個人分別控制兩個串聯(lián)的開關。只有當兩個人都撤出危險區(qū),在安全區(qū)把開關接通時，炸藥包才能爆炸。如果有一個人未撤出危險區(qū)，開關沒有接通,炸藥包就不能起爆，這就是“與”的概念。如果用“0”表示不起爆,“1”表示起爆，用符號“×”表示“與”的運算符號，則下列運算式正確的是(）A．0×0＝0，表示二人都不起爆，炸藥包不爆炸B．0×1＝1，表示一人不起爆,另一人起爆,炸藥包爆炸C．1×0＝1,表示一人起爆,另一人不起爆,炸藥包爆炸D．1×1＝1,表示二人都起爆,炸藥包爆炸AD［“與”邏輯關系表示所有條件都滿足時,輸出端才能達到目的，本題中只要有一個人不起爆,炸藥包就不爆炸。故選項A、D正確。］2．如圖是一個三輸入端復合門電路,當C端輸入“1”時,A、B端輸入為何值時輸出端Z輸出“1"(）A．00B．01C．10D．11D［此復合門電路由兩個“與門”組成,故A、B輸入都是“1”時，Z輸出“1”，故D正確。］3．如圖為某報警裝置示意圖,該報警裝置在一扇門、兩扇窗上各裝有一個聯(lián)動開關，門、窗未關上時，開關不閉合,只要有一個開關未閉合,報警器就會報警.該報警裝置中用了兩個串聯(lián)的邏輯電路，虛線框甲內應選用________門電路，虛線框乙內應選用________門電路.(均選填“與”“非”或“或")[解析］由題意知只要有一個開關未閉合,報警器就會報警,結合“或”門的特點知,虛線框甲內應選用“或”門；虛線框乙