新课标对简单逻辑电路的要求和相应的考查

分类: 专题精讲, 高中物理 发布时间: 2010-06-10 17:57 ė10,866 个参观者 6没有评论

  高中新课程物理课本在电路这一部分,新增了简单逻辑电路和传感器,这两种电学的基本器件在日常生活中运用很广,彼此的联系也比较紧密,比如光声控路灯,火警报警器等,将如何对简单逻辑电路进行考查呢。
  首先看一下课标的要求:
  (1)初步了解简单的逻辑电路和表示符号;
  (2)通过实验,理解“与”“或”和“非”逻辑电路中结果和条件的逻辑关系;
  (3)知道真值表,会用真值表来表示一些简单的逻辑关系;
  (4)通过简单的逻辑电路的设计,体会逻辑电路在现实生活中的意义;
  (5)初步了解集成电路。
  想搞明白逻辑关系,就必须知道真值表中逻辑值“1”和“0”的含义。教学用书上写到:对于输入用逻辑值“1”表示满足条件(或有信号输入),用逻辑值“0”表示条件不满足(或没有信号输入)。对于输出:用“1”表示产生结果(或有信号输入),“0”表示没有产生结果(或没有信号输入)。
  课本上是用串联的两个开关共同控制灯泡是否发光来解释“与”门,用两个并联开关共同控制灯泡是否发光来解释“或”门,用开关和灯泡并联时灯泡是否发光来解释“非”门。
  这些处理在学生第一次接触逻辑电路是很好的,但同时还得让学生明白不是合上开关就表示满足条件,不合开关就不满足条件,也就是“1”和“0”的定义不是说合不合上开关。
  通常逻辑电路中的信号为数字信号,它是不连续变化的信号,它只有高电压和低电压两种状态,规定高电压为“1”,低电压为“0”(有时也叫高电平,低电平)。这才是高中物理中判断“1”和“0”的方式。
  考查方式一般分为以下几种:
  1、给一个门电路,填写真值表。
  这一类型的题目最大的要求是认真和细心,只要按照门电路一级一级推断,就能得到真确的结果。
逻辑图
  2、光敏电阻、热敏电阻等的控制调节。
电铃电路图  例一、人教版选修3-1P.75例题:图是一个火警报警装置的逻辑电路图。Rt是热敏电阻,低温时电阻值很大,高温时电阻值很小,R是阻值很小的分压电阻。
  (1) 要做到低温时点铃不响,火警时产生高温,电铃响起。在图中虚线处应接入怎样的元件?
  (2) 为什么温度高时电铃会被接通?
  (3) 为了提高该电路的灵敏度,即要把报警温度调的较低,R的值应大一些还是小一些?
  解析:(1)温度较低时Rt的阻值很大,R比Rt小得多,因此PX之间的电压较大。要求此时电铃不发声,也就是要求输出给电铃的电压较低。这里输出端的需求和输入端的状态相反,可见虚线处元件为“非”门。
  (2)当高温时Rt阻值减小,X和P之间的电压降低。这时由于输入了低电压,所以输出的是高电压,电铃响起。
  (3)若R较大,由于分压作用,Rt两端的电压不太高,则外界温度不太高时,能使PX之间的电压降到低电压输入,电铃响起。因此R较大时,反映较灵敏。
热水器电路图  例二、如图所示为热水系统的恒温器电路,当温度低时,热敏电阻的电阻很大,温度高时,热敏电阻的电阻很小。只有当热水器中有水或水的温度低时,发热器才会开启并加热,反之,便会关掉发热器。
  (1) 图中虚线框应接什么逻辑电路?
  (2) 为将水温调高一点,应如何改变可变电阻的阻值?
  答案:(1)与门 (2)把可变电阻调小。
  3、判断逻辑关系。
报警装置电路图  (2009 上海高考)如图为某报警装置示意图,该报警装置在一扇门、两扇窗上各装有一个联动开关,门、窗未关上时,开关不闭合,只要有一个开关未闭合,报警器就会报警。该报警装置中用了两个串联的逻辑电路,虚线框甲内应选用_________门电路,虚线框乙内应选用 _________门电路(填与、非、或)。
  解析:每个输入端的开关打开时,为高电压,所以开关打开为1,开关闭合为0。而输出端报警器响起,为高电压1,报警器不响,为低电压0。
  根据题意知电路中任意一个开关打开,报警器都会响,只有都闭合才不会报警。知该逻辑关系为只要输入端有1,输出即为1,只有输入端都为0,输出才为0。该逻辑关系为“或”。

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