2020_2021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学案鲁科版选修3_1

第一节常见的电路元器件第二节闭合电路的欧姆定律一、识别几种常见元器件1。

电阻器:(1)分为阻值固定的电阻器和阻值可变的电阻器。

(2)在电路图中,用字母“R”及符号“”表示。

2.电感器:（1）由绝缘导线绕成,通过电磁感应能把外部电路的电能储存在电感器内部的磁场中.(2）在电路图中用字母“L”及符号“"或“”表示. 3。

二极管：（1)在电路中，只允许电流由单一方向通过,反向时阻断。

（2）在电路图中，用字母“D”及符号“"表示,箭头表示正向电流的方向。

二、电动势市面上有形形色色的电池,它们产生电能的“本领”一样吗？如何比较不同电池发电“本领"的高低呢？提示：不一样。

通过比较电动势判断产生电能“本领”的高低。

1。

闭合电路：由导线、电源和用电器连成的电路叫作闭合电路。

用电器和导线组成外电路，电源内部是内电路。

2.非静电力的作用:在电源内部，非静电力把正电荷从负极搬运到正极,在该过程中非静电力做功,使电荷的电势能增加，将其他形式的能量转化为电势能。

3。

电动势:（1)定义:在电源内部，非静电力把正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功W与被移送电荷q的比值.（2）公式:E=（3）单位：伏特,简称：伏，符号：V。

(4)物理意义:反映电源非静电力做功本领大小的物理量。

(5）影响电动势大小的因素有：①①非静电力的性质②电源的体积③外电路结构④电源的新旧程度提醒：电动势的单位与电压的单位相同，但是两者是截然不同的两个概念。

三、闭合电路欧姆定律1.内阻:通常在电源内部也存在电阻,内电路中的电阻叫作内阻。

2。

闭合电路的电势:（1)在外电路中沿电流方向电势降低(选填“升高”或“降低”）。

(2）在内电路中沿电流方向电势升高（选填“升高”或“降低”）。

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)适用条件：外电路为纯电阻电路。

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.。

第4节逻辑电路与自动控制1.如果要求输出Z为1，只有输入A和B都为1才能实现，否则输出为0，这就是“与”逻辑。

2．如果要求输出Z为1，只要输入A和B有一个是1就能实现，这就是“或”逻辑。

3．输出Z是输入A的否定，这就是“非”逻辑。

1.逻辑电路计算机的核心是由一些被称为逻辑电路的基本逻辑门电路构成的。

这里所说的逻辑，是指“条件”与“结果”的关系。

在计算机中，所谓的条件就是一些用电位的高低表示的电信号，执行类似逻辑任务的是一些电子开关，即逻辑门电路。

逻辑门电路的信号只有两种状态，一是高电位状态，用1表示；一是低电位状态，用0表示。

2．各种基本的逻辑门电路符号、真值表及特点(1)“与”门①“与”逻辑：如果要求输出Z为1，只有输入A和B都为1才能实现，否则输出为0。

②“与”门的符号：& ABZ]。

③“与”门的真值表：(2)“或”门①“或”逻辑：如果要求输出Z为1，只要输入A或B有一个是1就能实现。

②“或”门的符号：。

③“或”门的真值表：(3)“非”门①“非”逻辑：输出Z是输入A的否定。

②“非”门的符号：。

③“非”门的真值表：1．联合国安理会每个常任理事国都拥有否决权，假设设计一个表决器，常任理事国投反对票时输入“0”，投赞成或弃权时输入“1”，提案通过为“1”，通不过为“0”，则这个表决器应具有哪种逻辑关系( )A．“与”门B．“非”门C．“或”门D．“与非”门解析：联合国规定，只要常任理事国有一个反对，提案就不能通过。

这和“与”门的逻辑关系一致。

答案：A(1)逻辑电路是自动控制电路的核心，在生产、生活中有着十分广泛的运用。

(2)实例：恒温热水器、火警自动报警器等。

(3)半导体集成电路：电子产品已经广泛深入到人们生活的方方面面，这与半导体集成电路的发展密不可分。

如今，集成电路技术的发展，已经成为一个国家电子技术发展的重要标志。

(4)集成电路的特点：①可靠性高，寿命长。

②专用性强，使用方便。

③体积小，功能多。