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2019-2020年高中物理 《走進(jìn)門電路》教案 粵教版選修3-1 一、設(shè)計思想 走進(jìn)門電路這一節(jié)是新教材中增加進(jìn)去，是討論數(shù)字電路的基礎(chǔ)——門電路的邏輯關(guān)系和功能。本節(jié)課的設(shè)計思想主要是探究實驗與理論實際相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力，實踐能力，自主學(xué)習(xí)能力。同時體現(xiàn)以學(xué)生為主的教育思想，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，以及學(xué)生實事求是和勇于探索的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神。提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和促進(jìn)學(xué)生的發(fā)展。這部分內(nèi)容對中學(xué)生來是是相對比較抽象，雖然同學(xué)們對家用數(shù)字設(shè)備(如數(shù)碼相機(jī),數(shù)碼攝像機(jī)等)比較熟悉，但是，對數(shù)碼設(shè)備記錄信息的原理比較陌生，教學(xué)中讓學(xué)生理解三種邏輯電路的基本邏輯關(guān)系是很本節(jié)課的重點。 二、《課標(biāo)》要求和教學(xué)內(nèi)容大體分析 《課標(biāo)》要求對本節(jié)課的要求: 本節(jié)課的結(jié)構(gòu)十分清晰，主要分為兩大模塊： 1、基本的邏輯關(guān)系。 2、基本門電路的邏輯功能，其中最關(guān)鍵的是讓學(xué)生理解邏輯關(guān)系的涵義以及動手操作驗證三種基本門電路的邏輯功能。 三、教學(xué)目標(biāo) 1、知識與技能 (1) 認(rèn)識與、或、非門電路的邏輯符號，知道它們的邏輯真值關(guān)系。 (2) 能對與門、或門、非門電路進(jìn)行簡單的應(yīng)用。由這三種基本門電路組成的復(fù)合門電路廣泛應(yīng)用于自動控制、數(shù)控車床、全自動洗衣機(jī)的程序控制等方面。 2、過程與方法 以實驗探索為主線，得出與、或、非門電路的輸入和輸出之間的邏輯真值關(guān)系。 3、情感態(tài)度與價值觀 通過實驗，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的探究和團(tuán)結(jié)協(xié)作的精神 四、教學(xué)重點、難點 本節(jié)教學(xué)的重點是三種門電路的邏輯功能，難點是理解邏輯關(guān)系的涵義以及動手操作驗證基本門電路的邏輯功能。 五、教學(xué)過程 1、新課引入 播放一段模擬視頻信號和數(shù)字視頻信號，讓學(xué)生觀察對比，哪段圖象清晰，并試分析其中的原因是什么？(學(xué)生討論)接著讓學(xué)生列舉我們家庭生活中有哪些數(shù)字設(shè)備？ 設(shè)問：這些數(shù)字設(shè)備是如何工作的？它們是如何記錄信號和傳輸信號的? 我們就像生活在數(shù)字化技術(shù)的“海洋”里，越來越多的數(shù)字電子設(shè)備正在走進(jìn)我們的千家萬戶，那么什么是數(shù)字化技術(shù)？有什么優(yōu)點？讓我們一起走進(jìn)數(shù)字信號技術(shù)的基礎(chǔ)電路——門電路。 2、新課教學(xué) 2.1與門電路 實驗一: 請同學(xué)們觀察與思考下列問題: (1)只有S1閉合，燈泡亮嗎？ (2)只有S2閉合，燈泡亮嗎？ (3)什么時候燈泡才亮？ (4)假設(shè)開關(guān)閉合，邏輯“真”，用“1”表示，反之“假”用“0”表示；同理燈 泡亮，用“1”，燈泡滅，用“0”，完成課本的真值表。 與邏輯真值表 輸入 輸出 S1 S2 Q 0 0 0 1 1 0 1 1 釋疑:與門的“與”在邏輯上就是共同的意思，即當(dāng)全部條件共同具備時，才能產(chǎn)生一定的結(jié)果。 與門符號： 2.2或門電路 實驗二: 請同學(xué)們觀察與思考下列問題: (1)只有S1閉合，燈泡亮嗎？ (2)只有S2閉合，燈泡亮嗎？ (3)S1S2同時閉合,燈泡亮嗎? (4)開關(guān)閉合，邏輯“真”，用“1”表示，反之“假”用“0”表示；同理燈泡亮，用“1”，燈泡滅，用“0”，請同學(xué)們完成課本上或邏輯真值表。 輸入 輸出 S1 S2 Q 0 0 0 1 1 0 1 1 或門符號: 2.3非門電路 實驗三: 請同學(xué)們觀察與思考下列問題: (1) 燈泡什么時候亮? (2)燈泡什么時候熄滅? (3) 開關(guān)閉合，邏輯“真”，用“1”表示，反之“假”用“0”表示；同理燈泡亮，用“1”，燈泡滅，用“0”，請同學(xué)們完成課本上非邏輯真值表。 輸入 輸出 S Q 1 0 非門符號: 3、門電路的應(yīng)用 三種基本的門電路在實踐中更多的是以組合的形式出現(xiàn)復(fù)合門電路，這此復(fù)合的門電路可以制成各種編碼器、譯碼器、計數(shù)器、觸發(fā)器、存儲器等，廣泛應(yīng)用于社會生產(chǎn)和人們生活中，如本節(jié)課開頭我們列舉的數(shù)字設(shè)備等。下面通過實驗來探究門電路的邏輯功能。 3.1與門電路的應(yīng)用實例 應(yīng)用一： 簡易火警報警器 如圖所示的電路圖是一個應(yīng)用非門構(gòu)成的一個簡易火警報警器電路。圖中R是可變電阻，R’是一個熱敏電阻，L是一個蜂鳴器，G是一個非門，當(dāng)溫度較低時，熱敏電阻的電阻值非常大，即R’遠(yuǎn)大于R；而當(dāng)火警發(fā)生時，熱敏電阻的阻值就會降低，從而遠(yuǎn)小于電阻R的阻值。請說明工作原理。 [討論分析]由圖可知，0點接地，電勢為0。當(dāng)溫度較低時，由于R’的電阻非常大，A點的電勢接近5V，非門G的輸入端為高電勢，因此非門的輸出端為低電勢，蜂嗚器兩端沒有電壓，蜂鳴器不報警。 當(dāng)火警發(fā)生時，溫度升高導(dǎo)致R’的阻值變得很小，從而使輸入端A點的電勢接近0，非門輸出端為高電勢，這樣蜂鳴器兩端獲得一個能發(fā)聲的工作電壓，蜂鳴器就會發(fā)出聲音報警。 [拓展] 由于電阻R和R’之間存在一個分配電壓的問題，因此，調(diào)節(jié)可變電阻尺，可以改變報警器的靈敏度。想一想，為了使報警器更靈敏，R應(yīng)取得大一些，還是小一些? 實驗二：與門電路的邏輯功能 如圖是一個集成與門Sn7408實驗電路，它具有四個與 門．實驗時將此集成電路的第14腳接5V電源的正極，第7腳接地(電源負(fù)極)，第1和第2腳為兩個輸入端，第3腳為輸出端。 輸入為高電平時，我們用真值“1”表示；輸入為低電平時，我們用真值“0”表示；輸出為高電平時，二極管發(fā)光，我們用真值“廠表示；輸出為低電平時，二極管不發(fā)光，我們用真值“0”表示。改變輸入端1、2的狀態(tài)，觀察發(fā)光二極管的發(fā)光情況。完成與門電路真值表2-6-4，表中用S1、S2分別表示1、2兩個輸入端，用Q表示輸出端3。 請同學(xué)們自己動手完成或邏輯真值表 輸入 輸出 S1 S2 Q 0 0 0 1 1 0 1 1 六、歸納總結(jié) 門電路可以看作是一種條件開關(guān)。它有一個或多個輸入端和一個輸出端。只有當(dāng)輸入信號滿足一定的條件時，門才開啟，信號才能通過。條件得不到滿足，門就關(guān)閉，信號就不能通過。換句話說，門電路的輸出和輸入之間存在著一定的邏輯關(guān)系。不同的門電路，輸出與輸入之間的邏輯關(guān)系也不同。 七、作業(yè)(略) 八、教學(xué)流程圖