2018-2019学年高中物理沪科版选修3-1（课件+教师用书）第3章 3.5　逻辑电路与集成电路 (2份打包)

3.5　逻辑电路与集成电路 学 习 目 标 知 识 脉 络 1.了解简单的逻辑电路，通过实验，了解“与”“或”和“非”逻辑电路的逻辑关系．(重点、难点) 2．了解逻辑电路在现实生活中的意义． 3．了解集成电路及其广泛应用. [自 主 预 习·探 新 知] [知识梳理] 一、逻辑电路 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，这种关系叫作“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3­5­1所示． 图3­5­1 2．“或”门电路：如果几个条件中，只要有一个条件满足，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叫或门电路，简称或门．如图3­5­2所示． 　　　　 图3­5­2　　　　　　　　　图3­5­3 3．“非”门电路：如果条件满足时事件不能发生，而条件不满足时，事件就能发生，即输出状态和输入状态呈相反的逻辑关系，这种关系叫“非”逻辑关系，具有这种逻辑关系的电路叫非门．如图3­5­3所示． 二、逻辑电路的应用和集成电路 1．逻辑电路的应用 (1)电热水器的水位传感器和水温传感器连接的是“与”门电路． (2)车门报警器是“或”门电路． 2．集成电路 (1)组成：集成电路是将二极管、三极管、电阻和电容等元件，按照电路结构的要求制作在一小块半导体材料上，形成一个完整的、具有一定功能并经过封装而制成的电路． (2)优点：集成电路与由分立元件组装的普通电路相比，具有重量轻、体积小、性能好和省电等多项明显优势． [基础自测] 1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”．) (1)“与”门电路中，只要A、B两个输入端有一个是“1”时，输出端就是“1”．(×) (2)“非”门电路的逻辑关系是输出状态与输入状态相反．(√) (3)输入端为“1”时输出端是“0”的电路就是“或”电路．(×) (4)电热水器只有在水箱充满水，而且水温低于某一温度时，加热开关才接通，因此可采用“或”门电路．(×) (5)汽车的两个车门其中一个被打开时，发光二极管就会报警，因此可以采用“或”门电路．(√) (6)集成电路的优点是重量轻、体积小，性能好和省电等．(√) 【提示】　 (1)×　“与”门电路中，A、B两个都输入“1”时，输出端才是“1”． (3)×　输入端为“1”，输出端是“0”的电路是“非”电路． (4)×　电热水器是“与”门电路． 2．走廊里有一盏电灯，在走廊两端各有一个开关，如果要求不论哪个开关接通都能使电灯点亮，那么设计的电路为(　　) 【导学号：69682170】 A．“与”门电路　　　　 B．“非”门电路 C．“或”门电路 D．上述答案都有可能 C　[不论哪个开关接通都能使电灯点亮，那么设计的电路只能为“或”门电路，故正确答案为C.] 3．为了保障行驶安全，一种新型双门电动公交车安装了如下控制装置：只要有一扇门没有关紧，汽车就不能启动．如果规定：车门关紧时为“1”，未关紧时为“0”；当输出信号为“1”时，汽车可以正常启动行驶，当输出信号为“0”时，汽车不能启动．能正确表示该控制装置工作原理的逻辑门是(　　) A．“与”门 B．“或”门 C．“非”门 D．“与非”门 A　[由题意知只要有一扇门没有关紧，汽车就不能启动，也就是说只有两扇门都关紧，汽车才能正常启动，所以该控制装置工作原理的逻辑门是“与”门，故A正确．] [合 作 探 究·攻 重 难] 三种门电路的对比 1．三种门电路的真值表 (3)“非”门的真值表 输入 结果 A Z 0 1 1 0 2．三种门电路的对比 门电路种类 类比电路图 逻辑关系 “与”门 两个开关都闭合是灯亮的充分必要条件，逻辑关系可示意为＝C “或”门 两个开关都闭合是灯亮的充分但不必要条件，逻辑关系可示意为 “非”门 逻辑关系表示为A⇒－C，C表示结果成立，－C表示结果不成立 　如图3­5­4所示是一个火灾报警装置的逻辑电路图．Rt是一个热敏电阻，低温时电阻值很大，高温时电阻值很小，R是一个阻值较小的分压电阻． 图3­5­4 (1)要做到低温时电铃不响，火灾时产生高温，电铃响起．在图中虚线处应接入怎样的元件？ (2)为什么高温时电铃被接通？ (3)为了提高该电路的灵敏度，即报警温度调得稍低些，R的值应大一些还是小一些？ 思路点拨：①理解“与”“或”“非”门的特点； ②理解电铃响起的原因； ③理解灵敏度的意义． 【解析】　(1)温度较低时Rt的阻值很大，R比Rt小得多，因此P、X之间电压较大，要求此时电铃不响，表明输出给电铃的电压应该较小，输入与输出相反，可见虚线处应接入的元件是“非”门． (2)当高温时Rt的阻值减小，P、X之间电压降低，输入低电压时，从“非”门输出的是高压