2017-2018学年高中物理第4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鲁科版PPT课

第4节逻辑电路与自动控制思维激活1.十字路口的红绿灯是我们非常熟悉的，你知道红绿灯交替亮灭的原理是什么吗？2.有一种声控感应灯出现在我们的日常生活中，像住宅楼中楼梯间的灯，在有光或者没有声音时，灯都不会亮，而在无光有声音时，灯就会自动点亮，你能自己探索一下逻辑关系吗？答案：1.提示：红绿灯电路就是将简单的门电路组合起来的逻辑电路，应用的就是门电路原理.2.提示：与非门原理.自主整理1.简单的逻辑电路处理数字信号的电路叫做数字电路.数字电路主要研究电路的___________功能.逻辑电路是由___________电路构成的.逻辑电路的信号只有两种状态：一是___________状态，用1表示；一是___________状态，用0表示.按输入、输出关系的不同，可以将基本的逻辑门电路分为___________门、___________门、___________门等.(1)“与”门：如果有一个是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，具有“与”逻辑关系的电路称为___________电路，简称“与”门. (2)“或”门：若几个条件中只要有一个条件得到满足某事件就会发生，这种关系叫做“或”逻辑关系，具有“或”逻辑关系的电路称为___________电路，简称“或”门.(3)“非”门：输出状态和输入状态呈相反的逻辑关系，叫做“非”关系，具有“非”逻辑关系的电路被称为___________电路，简称“非”门.2.逻辑电路的运用生活中的声控光控开关，这种灯的打开条件是，在无光的条件下，当有声音发出时，灯的开关被打开，这应该是___________逻辑电路.3.半导体集成电路的发展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电路系统，这就是___________电路.它具有分立元件无可比拟的优点.答案：1.逻辑基本逻辑门高电位低电位“与” “或” “非”(1)“与”门(2)“或”门(3)“非”门2.“与”3.集成高手笔记1.对三种基本逻辑电路的理解(1)“与”门电路如果一个事件和几个条件相联系，当这几个条件都满足后，该事件才能发生，这种关系叫“与”逻辑关系.具有这种逻辑关系的电路称为“与”门电路，简称“与”门.如图，若把电键A闭合作为条件A满足，把电键B闭合作为条件B满足，把电灯L亮作为结果C成立，则“与”逻辑关系可以示意为：C B A ⇒⎭⎬⎫(2)“或”门电路若一个事件和几个条件相联系，当这几个条件中有一个满足，事件就会发生，这种关系叫“或”逻辑关系，具有这种逻辑关系的电路称为“或”门电路，简称“或”门.如图，若把电键A 闭合当作条件A 满足，把电键B 闭合当作条件B 满足，把电灯L 亮当作结果C 成立，则“或”逻辑关系可以示意为：(3)“非”门电路设正常逻辑关系为：当条件A 满足时，结果C 发生；当条件A 不满足时，结果C 不发生.与正常逻辑关系相反，如果条件A 满足时，结果C 不发生；条件A 不满足时，结果C 发生，这种关系叫“非”逻辑关系.具有这种逻辑关系的电路叫“非”门电路，简称“非”门.如图，若把电键A 闭合当作条件A 满足，把电灯亮当作结果C 成立，把电灯L 灭当作结果-C 成立，则正常逻辑关系为：A ⇒-C2.各种基本的门电路的符号与真值表 (1)“与”门 符号：(2)“或”门 符号：(3)“非”门符号：名师解惑二极管“与”门电路的工作原理剖析：A、B为输入端，Z为输出端.而A、B端都可以接高电位或低电位，据此可以画出其两种等效电路图如图(1)(2)所示.如图(1)所示，当脉冲电源使得其中一个输入端(如B端)为低电压(0 V)时，二极管D B导通，D B输出端Z=0(近似为0，实际上为二极管的正向电压降，硅管约0.7 V，锗管约0.3 V)；如果输入端A为低电位(0 V)时，二极管D A导通，输出端也是Z=0；当输入端A和B为低电位(0 V)时，二极管D A和D B都导通，输出端仍是Z=0.如图(2)所示，当输入端A和B为高电位(3 V)时，二极管D A和D B都不导通，这时输出端Z 的电压为电源电压，即为高电位Z=3 V.(1)(2)讲练互动【例】在举重比赛中，有甲、乙、丙三名裁判，其中甲为主裁判，乙、丙为副裁判，当主裁判和一名以上(包括一名)副裁判认为运动员上举合格后，才可发出合格信号，试列出真值表.解析：设甲、乙、丙三名裁判的裁判意见为逻辑变量A、B、C，裁判结果为Z，并且对于A、B、C，设：判上举合格为逻辑“1”，不合格为逻辑“0”.对于Z，设：上举合格为逻辑“1”，不合格为逻辑“0”.绿色通道实际问题中的逻辑关系，可分别用数字“1”和“0”简单表示事件的两种相反结果. 变式训练某单位的保险柜上有三把锁，三把锁的钥匙分别由经理、会计和出纳三人掌管，三人同时到位时才能把保险柜打开，请你根据这些情况列出真值表.解析：三个人员分别用A、B、C表示，结果用Z表示.到位的逻辑值为“1”，不到位的逻辑体验探究问题：夜晚停电时，楼道里没有灯会很危险，你能通过本节所学的知识，设计一个简单的楼道应急灯的控制电路吗？(只需作出简单的原理图即可)导思：楼道应急灯应在停电时，即电网断电时亮，而在平时应该是不亮的，由此我们能够判断应该用非门电路来完成这个电路设计.探究：当电网停电时，应急灯自动打开，来电时，应急灯自动熄灭.图中R1、R2为分压电阻，以使门电路获得合适的电压，J是应急灯开关控制继电器(图中未画应急灯电路).电网停电时，门电路输入端的电势要减小，应急灯要点亮，必须有高电势输入才行，所以门电路的输出要求是高电势，所以此处门电路应为“非”门电路.此时，如电路中来电时，高电势输入，低电势输出门电路，应急灯不亮.。

思考 1 号、 2 号、 5 号干电池体积依次增大,其电动势是否也依次增
大?
提示:电动势均为 1.5 V。
3.闭合电路欧姆定律 (1)内容 :闭合电路的电流跟电源的电动势成正比,跟内、外电路的电阻 之和成反比。 (2)表达式 :I=
������ 。 ������+������
(3)常用的变形式 :E=IR+Ir,E=U 外+U 内,U 外=E-Ir。 (4)适用范围 : ①I=
探究一
探究二
探究三
●名师精讲● 1.解决闭合电路问题的一般步骤 (1)分析电路,认清各元件的串、并联关系,必要时画等效电路图,特别注 意电压表和电流表对应的电路。 (2)求总电流 I :若已知内、 外电路上所有电阻的阻值和电源电动势,可用 闭合电路欧姆定律直接求出;若内外电路上有多个未知电阻,可利用某一部 分电路的已知电流和电压求总电流 I; 当以上方法都行不通时,可以应用联 立方程求出 I。 (3)根据串、 并联电路的特点或部分电路欧姆定律求各部分电路的电压 和电流。 (4)注意适用条件 :外电路含有非纯电阻元件时(如电动机、电解槽)等, 不能直接用欧姆定律解决电流问题,可以根据串、 并联电路特点或能量守恒 定律进行列式计算。
������ 、E=IR+Ir ������+������
只适用于外电路为纯电阻的闭合电路。
②U 外=E-Ir、E=U 外+U 内适用于任意的闭合电路。
思考手电筒中的电池用久了,虽然电动势没减少多少,但小灯泡却
不怎么亮,为什么?
提示:电池用久了,电动势并没明显减小,但内阻却明显变大,因而使电 路中的电流很小,导致小灯泡很暗。
探究一
探究二
探究三

高中物理新课标教材目录·必修1第一章运动的描述1 质点参考系和坐标系2 时间和位移3 运动快慢的描述──速度4 实验：用打点计时器测速度5 速度变化快慢的描述──加速度第二章匀变速直线运动的研究1 实验：探究小车速度随时间变化的规律2 匀变速直线运动的速度与时间的关系3 匀变速直线运动的位移与时间的关系4 匀变速直线运动的位移与速度的关系5 自由落体运动6 伽利略对自由落体运动的研究第三章相互作用1 重力基本相互作用2 弹力3 摩擦力4 力的合成5 力的分解第四章牛顿运动定律1 牛顿第一定律2 实验：探究加速度与力、质量的关系3 牛顿第二定律4 力学单位制5 牛顿第三定律806 用牛顿运动定律解决问题〔一〕7 用牛顿运动定律解决问题〔二〕高中物理新课标教材目录·必修2第五章曲线运动1 曲线运动2平抛运动3实验：研究平抛运动4 圆周运动5 向心加速度6 向心力7 生活中的圆周运动第六章万有引力与航天1 行星的运动2 太阳与行星间的引力3 万有引力定律4 万有引力理论的成就5 宇宙航行6 经典力学的局限性第七章机械能守恒定律1 追寻守恒量2 功3 功率4 重力势能5 探究弹性势能的表达式6 实验：探究功与速度变化的关系7 动能和动能定理8 机械能守恒定律9 实验：验证机械能守恒定律10 能量守恒定律与能源高中物理新课标教材目录·选修1-1 【高二〔上〕】第一章电流一、电荷库仑定律二、电场三、生活中的静电现象五、电流和电源六、电流的热效应第二章磁场一、指南针与远洋航海二、电流的磁场三、磁场对通电导线的作用四、磁声对运动电荷的作用五、磁性材料第三章电磁感应一、电磁感应现象二、法拉第电磁感应定律三、交变电流四、变压器五、高压输电六、自感现象涡流七、课题研究：电在我家中第四章电磁涉及其应用一、电磁波的发现二、电磁光谱三、电磁波的发射和接收四、信息化社会五、课题研究：社会生活中的电磁波以下为选修：高中物理新课标教材目录·选修1-2第一章分子动理论内能一、分子及其热运动二、物体的内能三、固体和液体四、气体第二章能量的守恒与耗散一、能量守恒定律二、热力学第一定律三、热机的工作原理四、热力学第二定律五、有序、无序和熵六、课题研究：家庭中的热机第三章核能一、放射性的发现二、原子核的结构三、放射性的衰变四、裂变和聚变五、核能的利用第四章能源的开发与利用一、热机的发展和应用二、电力和电信的发展与应用三、新能源的开发四、能源与可持续发展五、课题研究：太阳能综合利用的研究高中物理新课标教材目录·选修2-1第一章电场直流电路第1节电场第2节电源第3节多用电表第4节闭合电路的欧姆定律第5节电容器第二章磁场第1节磁场磁性材料第2节安培力与磁电式仪表第3节洛伦兹力和显像管第三章电磁感应第1节电磁感应现象第2节感应电动势第3节电磁感应现象在技术中的应用第四章交变电流电机第1节交变电流的产生和描述第2节变压器第3节三相交变电流第五章电磁波通信技术第1节电磁场电磁波第2节无线电波的发射、接收和传播第3节电视移动第4节电磁波谱第六章集成电路传感器第1节晶体管第2节集成电路第3节电子电脑第4节传感器高中物理新课标教材目录·选修2-2第一章物体的平衡第1节共点力平衡条件的应用第2节平动和传动第3节力矩和力偶第4节力矩的平衡条件第5节刚体平衡的条件第6节物体平衡的稳定性第二章材料与结构第1节物体的形变第2节弹性形变与范性形变第3节常见承重结构第三章机械与传动装置第1节常见的传动装置第2节能自锁的传动装置第3节液压传动第4节常用机构第5节机械第四章热机第1节热机原理热机效率第2节活塞式内燃机第3节蒸汽轮机燃气轮机第4节喷气发动机第五章制冷机第1节制冷机的原理第2节电冰箱第3节空调器高中物理新课标教材目录·选修2-3第一章光的折射第1节光的折射折射率第2节全反射光导纤维第3节棱镜和透镜第4节透镜成像规律第5节透镜成像公式第二章常用光学仪器第1节眼睛第2节显微镜和望远镜第3节照相机第三章光的干预、衍射和偏振第1节机械波的稍微和干预第2节光的干预第3节光的衍射第4节光的偏振第四章光源与激光第1节光源第2节常用照明光源第3节激光第4节激光的应用第五章放射性与原子核第1节天然放射现象原子结构第2节原子核衰变第3节放射性同位素的应用第4节射线的探测和防护第六章核能与反应堆技术第1节核反应和核能第2节核列变和裂变反应堆第3节核聚变和受控热核反应高中物理新课标教材目录·选修3-1第一章静电场1 电荷及其守恒定律2 库仑定律3 电场强度4 电势能和电势5 电势差6 电势差与电场强度的关系7 静电现象的应用8 电容器与电容9 带电粒子在电场中的运动第二章恒定电流1 电源和电流2 电动势3 欧姆定律4 串联电路和并联电路5 焦耳定律6 电阻定律7 闭合电路的欧姆定律8 多用电表9 实验：测定电池的电动势和内阻10 简单的逻辑电路第三章磁场1 磁现象和磁场2 磁感应强度3 几种常见的磁场4 磁场对通电导线的作用力5 磁场对运动电荷的作用力6 带电粒子在匀强磁场中的运动高中物理新课标教材目录·选修3-2第四章电磁感应1 划时代的发现2 探究电磁感应的产生条件3 楞次定律4 法拉第电磁感应定律5 电磁感应规律的应用6 互感和自感7 涡流第五章交变电流1 交变电流2 描述交变电流的物理量3 电感和电容对交变电流的影响4 变压器5 电能的输送第六章传感器1 传感器及其工作原理2 传感器的应用〔一〕3 传感器的应用〔二〕4 传感器的应用实例课题研究怎样把交流变成直流高中物理新课标教材目录·选修3-3第七章分子动理论1 物体是由大量分子组成的2 分子的热运动3 分子间的作用力4 温度和温标5 内能16第八章气体1 气体的等温变化2 气体的等容变化和等压变化3 理想气体的状态方程4 气体热现象的微观意义第九章物态和物态变化1 固体2 液体3 饱和汽与饱和汽压4 物态变化中的能量交换第十章热力学定律1 功和内能2 热和内能3 热力学第一定律能量守恒定律4 热力学第二定律5 热力学第二定律的微观解释6 能源和可持续发展高中物理新课标教材目录·选修3-4第十一章机械振动1 简谐运动2 简谐运动的描述3 简谐运动的回复力和能量4 单摆5 外力作用下的振动第十二章机械波1 波的形成和传播2 波的图象3 波长、频率和波速4 波的反射和折射5 波的衍射6 波的干预7 多普勒效应1 光的折射2 光的干预3 实验：用双缝干预测量光的波长4 光的颜色色散5 光的衍射6 光的偏振7 全反射8 激光第十四章电磁波1 电磁波的发现2 电磁振荡3 电磁波的发射和接收4 电磁波与信息化社会5 电磁波谱第十五章相对论简介1 相对论的诞生2 时间和空间的相对性3 狭义相对论的其他结论4 广义相对论简介课题研究社会生活中的电磁波高中物理新课标教材目录·选修3-5第十六章动量守恒定律1 实验：探究碰撞中的不变量2 动量守恒定律〔一〕3 动量守恒定律〔二〕4 碰撞5 反冲运动火箭6 用动量概念表示牛顿第二定律第十七章波粒二象性1 能量量子化：物理学的新纪元2 科学的转折：光的粒子性3 崭新的一页：粒子的波动性4 概率波5 不确定性关系第十八章原子结构1 电子的发现2 原子的核式结构模型3 氢原子光谱4 玻尔的原子模型1 原子核的组成2 放射性元素的衰变3 探测射线的方法4 放射性的应用与防护5 核力与结合能6 重核的裂变7 核聚变8 粒子和宇宙。

第4节逻辑电路与自动控制课堂互动三点剖析逻辑电路的应用1.如何确定逻辑“1”和“0”?“1”和“0”是分别代表两种相反状态的代码，例如开关断开代表“0”状态，接通代表“1”状态.对逻辑电路的输入、输出来说，一般是高电压为“1”，低电压为“0”.对具体的数字电路来说，电压高于某一值时为“1”，低于某一值时为“0”.2.两种简单的复合门电路如何用真值表表示?（1）与非门：由一个与门和一个非门组成.它具有的逻辑关系用真值表表示为：（2）或非门：由一个或门和一个非门组成.参考与非门，它具有的逻辑关系用真值表表示为：【例题】火警自动报警器用“非门”、电位器、热敏电阻、蜂鸣器和电池等按图4-4-1连接，调节电位器使蜂鸣器正好不报警，然后用火焰靠近热敏电阻，蜂鸣器就会发出报警信号.在不报警时，P为低电位记“0”，报警时，P为高电位记“1”.试问：（1）报警时，A点电位为高电位“1”还是低电位“0”?（2）当用火焰靠近热敏电阻时，热敏电阻的阻值是增大还是减小?解析：（1）报警时，P点为高电位“1”，由于此电路运用了“非”门电路，输出端P为高电位时，输入端A点一定是低电位“0”.图4-4-2（2）图4-4-1可等效为电路图4-4-2所示.当火焰靠近热敏电阻时，蜂鸣器报警，说明此时，P点为高电位，A点为低电位，也就是说热敏电阻两端的电压减小，由电路图4-4-2可知，热敏电阻的阻值减小.答案：（1）A是低电位（2）减小温馨提示要判断是何种电路，应先根据条件写出真值表，再根据真值表判断是何种门电路.所以五种门电路的真值表要记清.各个击破类题演练在铁路与公路的交叉路口，安装有自动控制的信号灯.当火车来的时候信号灯亮，火车过去时信号灯灭.图4-4-3是这种信号灯的控制电路图.S1、S2为两个光控开关，光照到时接通，没照到时断开.只有两个开关都接通时，信号灯才是灭的.请在方框内画出符合要求的门电路符号.图4-4-3解析：开关闭合时，输入为高电势，灯亮时输出为高电势.所以开关闭合为“1”，断开为答案：这是与非门真值表，所以框内应为：变式提升在举重比赛中，有甲、乙、丙三名裁判，其中甲为主裁判，乙、丙为副裁判，当主裁判和一名以上(包括一名)副裁判认为运动员上举合格后，才可发出合格信号.试列出其真值表.图4-4-1解析：设甲、乙、丙三名裁判的裁判意见为逻辑变量A、B、C，裁判结果为Z.并且对于A、B、C设：判上举合格为逻辑“1”，不合格为逻辑“0”.对于Z设：上举合格为逻辑“1”，不合格为逻辑“0”.根据题意及上述假设可列出真值表.。