《上海地區(qū)優(yōu)秀高一物理 第九章 D 簡單邏輯電路教案 滬科版》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《上海地區(qū)優(yōu)秀高一物理 第九章 D 簡單邏輯電路教案 滬科版（17頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、 高考資源網(wǎng)第九章 D 簡單邏輯電路 一、教學(xué)任務(wù)分析 “簡單邏輯電路”是按新課程標(biāo)準(zhǔn)加入的全新的知識。按照課程標(biāo)準(zhǔn)的要求，讓學(xué)生認(rèn)識最基本的邏輯電路，為下一節(jié)開展學(xué)習(xí)包－“自動控制與模塊機器人”的學(xué)習(xí)做好準(zhǔn)備。 學(xué)習(xí)本節(jié)內(nèi)容所需準(zhǔn)備的知識和技能主要有：（1）電子技術(shù)的初步知識；（2）電路的組成和簡單的串聯(lián)高考資源網(wǎng)、并聯(lián)組合電路知識。 通過演示實驗，介紹模擬信號和數(shù)字信號，模擬電路和數(shù)字電路概念。 通過開關(guān)電路模擬實驗，理解開關(guān)在電路中的作用以及反映的邏輯關(guān)系，然后用數(shù)字電路替代模擬電路中的開關(guān)實現(xiàn)相同作用和邏輯關(guān)系，從而使學(xué)生認(rèn)識各種邏輯電路的功能。 通過實例分析和

2、實驗驗證，理解“與”門、“或”門、“非”門在實際電路中的應(yīng)用。在簡單邏輯電路應(yīng)用中，進一步理解電勢概念和分壓原理。 通過設(shè)計簡單組合邏輯電路，在學(xué)習(xí)中解決生產(chǎn)、生活中的實際問題，感受模塊化設(shè)計的思想。 通過“觀察實驗－分析現(xiàn)象－概括歸納”這一基本程序，讓學(xué)生理解物理概念的形成過程，體會抽象出物理概念所用的科學(xué)研究方法。其中，“或”門、“非”門概念的形成過程和“與”門概念形成過程相類似，因此要特別注意類比這一科學(xué)研究方法在教學(xué)過程中所起的作用。 二、教學(xué)目標(biāo) 1、知識與技能 （1）知道模擬信號和數(shù)字信號，模擬電路和數(shù)字電路的概念。 （2）知道最基本的邏輯電路的功能：“與”門、“或”門

3、、“非”門的開關(guān)電路，邏輯關(guān)系，符號，真值表，* 邏輯表達(dá)式及輸入輸出信號變化規(guī)律。（注：“*”為選學(xué)內(nèi)容，下同） （3）學(xué)會識別各種不同的門電路，初步學(xué)會分析和設(shè)計較簡單的邏輯電路。 （4）在簡單邏輯電路應(yīng)用中理解電勢概念和分壓原理，理解“與”門、“或”門、“非”門在實際電路中的應(yīng)用。 （5）知道可變電阻、熱敏電阻、光敏電阻，常用傳感器等元件的特性和符號。 （6）* 知道簡單組合邏輯電路：“與非”，“或非”，“與或”，“與或非”門的邏輯功能。 2、過程與方法 （1）通過觀察實驗，對比分析實驗現(xiàn)象，歸納概括現(xiàn)象本質(zhì)的過程，感受研究自然科學(xué)的一般方法，鍛煉和提高思維能力。 （2）通

4、過模擬電路與數(shù)字電路的比較，認(rèn)識類比的思想方法。 （3）通過對邏輯電路應(yīng)用實例的分析和實驗探究，經(jīng)歷實驗探究的一般過程。 （4）在設(shè)計簡單組合邏輯電路的過程中，認(rèn)識模塊化設(shè)計的思想方法。 3、情感、態(tài)度與價值觀 （1）通過介紹信息技術(shù)和數(shù)字電路的發(fā)展歷史，數(shù)字電路應(yīng)用的社會調(diào)查，體驗信息技術(shù)對人類文明和社會進步的影響，領(lǐng)略數(shù)字電路的優(yōu)點。 （2）通過門電路在生產(chǎn)、生活中應(yīng)用實例的分析，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，形成“生活蘊藏著物理，物理服務(wù)于生活”的科學(xué)認(rèn)識觀。 三、教學(xué)重點和難點 教學(xué)重點：三種最基本邏輯電路的功能。 教學(xué)難點： （1）理解“與”門、“或”門、“非”門在實際電路中的應(yīng)用

5、。 （2）* 簡單組合邏輯電路的邏輯功能及其應(yīng)用。 四、教學(xué)資源 1、器材： （1）實物展示：聲控玩具狗，自動控制彩燈，簡易火警報警器，避障小車等。 （2）“與”門、“或”門、“非”門開關(guān)電路的演示實驗：電源，小燈泡，電鍵等。 （3）研究“與”門、“或”門、“非”門輸入、輸出信號之間邏輯關(guān)系的學(xué)生實驗：邏輯電路實驗器。 （4）其他配套器材。 2、課件：自制課件、Flash動畫等。 五、教學(xué)設(shè)計思路 本設(shè)計的內(nèi)容主要包括四個方面：一是邏輯電路的基本概念；二是“與”門、“或”門、“非”門的功能；三是門電路在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用；四是簡單組合邏輯電路的功能。 本設(shè)計的基本思路是：

6、以實物展示、實驗探究、PPT演示和實例分析為基礎(chǔ)，通過觀察實驗、分析現(xiàn)象、歸納結(jié)論、實際應(yīng)用、知識遷移，理解門電路的功能及其應(yīng)用。 本設(shè)計要突出的重點是：三種最基本邏輯電路的功能。方法是：通過實例分析、引出“與”、“或”、“非”邏輯關(guān)系；通過門電路開關(guān)的演示，列表記錄開關(guān)通斷與每種情況所對應(yīng)的燈泡亮暗變化；通過對開關(guān)電路的數(shù)字化，引出真值表；然后，給出門電路的定義，電路符號，*邏輯表達(dá)式；最后，通過邏輯電路實驗器，研究門電路輸入與輸出信號之間變化的規(guī)律。 本設(shè)計要突破的難點是：理解“與”門、“或”門、“非”門在實際電路中的應(yīng)用；簡單組合邏輯電路的邏輯功能及其應(yīng)用。方法是：通過介紹開關(guān)、可變

7、電阻、熱敏電阻、光敏電阻等相關(guān)知識，了解它們的特性、符號及其表示方法；通過實例分析、自主活動，運用電勢概念和分壓原理，明確門電路的功能；* 通過簡單組合邏輯電路的設(shè)計，引出模塊化設(shè)計的思想。 本設(shè)計強調(diào)新知識與生產(chǎn)、生活、科技的聯(lián)系，重視基本概念的形成過程以及伴隨這一過程的科學(xué)方法，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)心生活，發(fā)現(xiàn)物理知識的應(yīng)用價值，著重培養(yǎng)學(xué)生觀察、分析、歸納的能力。 完成本設(shè)計的教學(xué)任務(wù)需2課時。 六、教學(xué)流程 活動VI 拓展聯(lián)想 模塊化 思想 或非門 與或門 與或非門 或非門 組合邏輯 電路 問題I 設(shè)問 邏輯電路和門電路 模擬電路 和 數(shù)字電路

8、 模擬信號 和 數(shù)字信號 情景 實驗 大家談 活動III “與”門應(yīng)用 活動IV “或”門應(yīng)用 活動V “非”門應(yīng)用 活動II 類比探究 交流評價 “非”門的功能 “或”門的功能 活動I 實例分析 電路模擬 邏輯電路 實驗 “與”門的功能 1、 教學(xué)流程圖 2、教學(xué)流程圖說明及主要環(huán)節(jié) 情景 實驗，大家談 先進行聲控玩具狗，自動控制彩燈，簡易火警報警器，避障小車等實物展示及功能演示，然后以“大家談”的形式討論、

9、交流生產(chǎn)生活中常見自動控制電路，打開思路，為引入邏輯電路的概念做好準(zhǔn)備。 問題 設(shè)問I 通過設(shè)問“這些產(chǎn)品的原理是怎樣的，它的功能是如何實現(xiàn)的呢？”，引出邏輯電路的基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)。 活動Ⅰ 實例分析 電路模擬 DIS實驗 通過實例分析、門電路開關(guān)的演示、開關(guān)電路的數(shù)字化，得出“與”的定義，電路符號，真值表，*邏輯表達(dá)式；通過邏輯電路實驗器，研究“與”門電路輸入、輸出信號之間變化的規(guī)律。 活動Ⅱ 類比探究 交流評價 類比建立“與”門的方法，通過小組探究，交流評價，建立“或”門和“非”門的概念，理解“或”門、“非”門的功能。 活動III IV V “與”、“或”、“非”門的

10、應(yīng)用 通過實例分析、實驗探究，運用電勢概念和分壓原理，理解門電路在實際中的運用。 活動VI * 拓展聯(lián)想 通過設(shè)問“如何根據(jù)不同的設(shè)計要求，實現(xiàn)較為復(fù)雜的自動控制功能”，引出組合邏輯電路的概念及其功能的學(xué)習(xí)，感受模塊化設(shè)計思想。 2、教學(xué)的主要環(huán)節(jié) 本設(shè)計可分為三個主要的教學(xué)環(huán)節(jié)： 第一環(huán)節(jié)，創(chuàng)設(shè)情景、設(shè)疑激趣 通過聲控玩具狗，自動控制彩燈等演示實驗創(chuàng)設(shè)情景，激發(fā)興趣，通過設(shè)問設(shè)疑，并引入課題。 第二環(huán)節(jié)，示范引領(lǐng)、拋磚引玉 采用“數(shù)字信號→數(shù)字電路→邏輯電路→門電路”遞進方式，通過實驗觀察和分析，激發(fā)學(xué)生自主活動，知道簡單邏輯電路。 第三環(huán)節(jié)，小組活動，類比探究

11、 讓學(xué)生在自主活動中，通過實驗觀察、類比探究，認(rèn)識簡單邏輯電路的基本結(jié)構(gòu)和工作原理。 第四環(huán)節(jié)：聯(lián)系實際，學(xué)以致用 選擇聯(lián)系實際的實例，通過自主活動和實驗探究，了解簡單邏輯電路在實際中的應(yīng)用。 第五環(huán)節(jié)：拓展聯(lián)想，知識遷移 通過拓展聯(lián)想，引出簡單組合邏輯電路，以拓展學(xué)生的思維活動空間，提高知識遷移的能力。 七、教案示例 （一）創(chuàng)設(shè)情景、設(shè)疑激趣 數(shù)字化、信息化的時代，信息技術(shù)迅猛發(fā)展。我們身邊的數(shù)碼產(chǎn)品、家用電器、計算機、DIS實驗等都離不開邏輯電路。例如： 實驗：聲控玩具狗，自動控制彩燈，簡易火警報警器，避障小車燈實物展示及功能演示。 大家談：生活中還有哪些常見的自動控

12、制電路？ 提出問題：這些產(chǎn)品的原理是怎樣的，它的功能是如何實現(xiàn)的呢？ （二）示范引領(lǐng)、拋磚引玉 在解釋這些現(xiàn)象之前，先讓我們了解一下邏輯電路的基礎(chǔ)知識。 1、 數(shù)字信號→數(shù)字電路→邏輯電路→門電路 1）模擬信號和數(shù)字信號 模擬信號：電壓信號隨時間連續(xù)變化的電信號，如圖1。 數(shù)字信號：電壓信號不連續(xù)變化的電信號，如圖2。 t 圖2 U 0 U t 圖1 0 2）模擬電路和數(shù)字電路 模擬電路：處理模擬信號的電路。 數(shù)字電路：處理數(shù)字信號的電路。 3）邏輯電路和門電路： 邏輯電路：數(shù)字電路的基本單元。 門電路：邏輯電路中最基本的電路。

13、 下面，我們將學(xué)習(xí)數(shù)字電路中最基本的邏輯電路－門電路。 2、 “與”門 【實例分析】：簡單防盜報警器：當(dāng)放在保險箱前地板上的按鈕開關(guān)被腳踩下而閉合同時安裝在保險箱內(nèi)的光敏電阻被手電筒照射時就會發(fā)出鳴叫聲。 1）“與”邏輯關(guān)系：有兩個控制條件作用會產(chǎn)生一個結(jié)果，當(dāng)兩個條件都滿足時，結(jié)果才會成立，這種關(guān)系稱為“與”邏輯關(guān)系。 【開關(guān)電路實驗】模擬“與”邏輯關(guān)系，如圖3 （1）列表記錄開關(guān)通斷與每種情況所對應(yīng)的燈泡亮暗情況，見表1。 （2）開關(guān)電路的數(shù)字化：規(guī)定開關(guān)閉合為 “1”, 斷開為 “0”； 燈泡 L 亮為 “1”, 燈 L 滅為“0”， 見表2。 條件 結(jié)果 開關(guān)

14、S1 開關(guān)S2 燈泡L 斷 斷 滅 斷 合 滅 合 斷 滅 合 合 亮 條件 結(jié)果 開關(guān)S1 開關(guān)S2 燈泡L 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 輸入 輸出 A B Z 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 圖3：開關(guān)電路模擬“與”邏輯 表1：燈泡亮暗變化情況 表2：開關(guān)電路數(shù)字化 表3：真值表 2）“與”門的定義，電路符號，真值表，*邏輯表達(dá)式 （1） “與”門：輸入 A 與輸入 B 均是高電勢時 , 輸出 Z 才是高電勢的邏輯電路。 圖4 （2

15、）電路符號：如圖4。 （3）真值表：見表3。 （4）*邏輯表達(dá)式：Z=A·B 3）“與”門的輸入與輸出信號之間的關(guān)系 【實驗】研究“與”門輸入與輸出信號之間的邏輯關(guān)系 （1）實驗器材：邏輯電路實驗器 （2）實驗步驟： （a）將兩只開關(guān)模塊分別插入與門模塊的輸入端，小燈模塊插入與門模塊的輸出端，如圖5所示。 圖5 （b）接通電源，當(dāng)開關(guān)的邏輯狀態(tài)為“1”時，與門模塊上對應(yīng)的綠色指示燈點亮；邏輯狀態(tài)為“0”時，對應(yīng)的指示燈熄滅。 （c）兩只開關(guān)有4種邏輯組合（00，01，10，11），觀察每種邏輯組合對應(yīng)的小燈泡的亮暗情況。 （3）實驗結(jié)論：“與”門電路輸入、輸出信號的規(guī)律：

16、有低出低，全高出高。 4）思考與討論：談?wù)勆钪心男┦吕w現(xiàn)了“與” 邏輯關(guān)系。 （三）小組活動，類比探究 類比建立“與”門的同樣方法，建立“或”門和“非”門的概念。要求：描述邏輯關(guān)系，會用開關(guān)電路模擬邏輯關(guān)系，給出門電路的定義，電路符號，真值表，*邏輯表達(dá)式，研究輸入與輸出信號之間的邏輯關(guān)系。 （小組探究，交流評價） 以下僅供參考： 3、 “或”門 【實例分析】車門報警電路：當(dāng)任意一個車門沒有關(guān)好時，報警器發(fā)出警報。 1）“或”邏輯關(guān)系：在幾個控制條件中，只要有一個條件得到滿足，結(jié)果就會發(fā)生，這種關(guān)系稱為“或”邏輯關(guān)系。 【開關(guān)電路實驗】模擬“或”邏輯關(guān)系，如圖6 1）

17、列表記錄開關(guān)通斷與每種情況所對應(yīng)的燈泡亮暗情況，見表4。 2） 開關(guān)電路的數(shù)字化；規(guī)定開關(guān)閉合為 “1”, 斷開為 “0”； 燈泡 L 亮為 “1”, 燈 L 滅為“0”，見表5。 條件 結(jié)果 開關(guān)S1 開關(guān)S2 燈泡L 斷 斷 滅 斷 合 亮 合 斷 亮 合 合 亮 條件 結(jié)果 開關(guān)S1 開關(guān)S2 燈泡L 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 輸入 輸出 A B Z 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 圖6：開關(guān)電路模擬“或”邏輯 表4：燈泡亮

18、暗變化情況 表5：開關(guān)電路數(shù)字化 表6：真值表 2） “或”門的定義，電路符號，真值表，*邏輯表達(dá)式： （1）“或”門：輸入 A 與輸入 B任一個或者兩個都為高電勢時, 輸出 Z 才是高電勢的邏輯電路。 圖7 （2）電路符號：如圖7。 （3）真值表：見表6。 （4）*邏輯表達(dá)式：Z＝A+Ｂ 3） “或”門電路的輸入與輸出信號之間的關(guān)系 【實驗】研究“或”門輸入與輸出信號之間的邏輯關(guān)系 （1）實驗器材：邏輯電路實驗器 （2）實驗步驟： 圖8 （a）將兩只開關(guān)模塊分別插入或門模塊的輸入端，小燈模塊插入或門模塊的輸出端，如圖8所示。 （b）接通電源，當(dāng)開關(guān)的邏輯狀態(tài)

19、為“1”時，或門模塊上對應(yīng)的綠色指示燈點亮；邏輯狀態(tài)為“0”時，對應(yīng)的指示燈熄滅。 （c）兩只開關(guān)有4種邏輯組合（00，01，10，11），觀察每種邏輯組合對應(yīng)的小燈泡的亮暗情況。 （3）實驗結(jié)論：“或”門電路輸入、輸出信號的規(guī)律：全低出低，有高出高。 （4）思考與討論：談?wù)勆钪心男┦吕w現(xiàn)了“或” 邏輯關(guān)系。 4、“非”門 【實例分析】簡易的火警報警電路：正常情況下電鈴不響，當(dāng)火警發(fā)生時電鈴響起。 1）“非”邏輯關(guān)系：輸出狀態(tài)和輸入狀態(tài)相反的邏輯關(guān)系，叫做“非”邏輯。 【開關(guān)電路實驗】模擬“非”邏輯關(guān)系，如圖9 1） 列表記錄開關(guān)通斷與每種情況所對應(yīng)的燈泡亮暗情況，見表7。

20、 2） 開關(guān)電路的數(shù)字化；規(guī)定開關(guān)閉合為 “1”, 斷開為 “0”； 燈泡 L 亮為 “1”, 燈 L 滅為“0，見表8。 條件 結(jié)果 開關(guān)S 燈泡L 斷 亮 合 滅 條件 結(jié)果 開關(guān)S 燈泡L 0 1 1 0 輸入 輸出 A Z 0 1 1 0 圖9：開關(guān)電路模擬“非”邏輯 表7：燈泡亮暗變化情況 表8：開關(guān)電路數(shù)字化 表9：真值表 圖10 2）“非”門的定義，電路符號，真值表，*邏輯表達(dá)式： （1） “非”門：輸入 A 為高電勢時輸出 Z 為低電勢 , 輸入 A 為低電勢輸出 Z 為高電勢的邏輯電路，又叫反相器

21、。 （2）電路符號：如圖10。 （3）真值表：見表9。 圖11 （4）*邏輯表達(dá)式：Z＝ 3）“非”門電路的輸入與輸出信號之間的關(guān)系 【實驗】研究“非”門輸入與輸出信號之間的邏輯關(guān)系 （1）實驗器材：邏輯電路實驗器 （2）實驗步驟： （a）將一只開關(guān)模塊插入非門模塊的輸入端，小燈模塊插入非門模塊的輸出端，如圖11所示。 （b）接通電源，當(dāng)開關(guān)的邏輯狀態(tài)為“1”時，或門模塊上對應(yīng)的綠色指示燈點亮；邏輯狀態(tài)為“0”時，對應(yīng)的指示燈熄滅。 （c）一只開關(guān)有2種邏輯組合（0，1），觀察兩種邏輯組合對應(yīng)的小燈泡的亮暗情況。 （3）實驗結(jié)論：“非”門電路輸入、輸出信號的規(guī)律：逢低出

22、高，逢高出低。 （4）思考與討論：談?wù)勆钪心男┦吕w現(xiàn)了“非” 邏輯關(guān)系。 （四）聯(lián)系實際，學(xué)以致用 1、“與”門應(yīng)用 簡單防盜報警器：當(dāng)放在保險箱前地板上的按鈕開關(guān)被腳踩下而閉合同時安裝在保險箱內(nèi)的光敏電阻被手電筒照射時就會發(fā)出鳴叫聲。（如圖12） 圖13 上開關(guān) 光傳感器 蜂鳴器 ＋5V 0V ＆ 圖12 R0 S Z R2 R1 A B 原理：當(dāng)盜賊踩到裝在保險箱前地板上的按鈕開關(guān)S時，“與”門的A輸入端變?yōu)楦唠妱荩煌瑫r若安裝在保險箱內(nèi)的光敏電阻受到光照，其電阻值將變小，使“與”門的B輸入端也變?yōu)楦唠妱?/p>

23、，根據(jù)“與”門的特點輸出端Z變?yōu)楦唠妱荩娾張缶? 實驗驗證：如圖13所示。將“上開關(guān)”模塊和“光照傳感器”模塊分別插入與門模塊的輸入端，將“蜂鳴器”模塊插入與門模塊的輸出端。 2、“或”門應(yīng)用 簡單1證iyan