2、法拉第電磁感應(yīng)定律

內(nèi)容：電路中感應(yīng)電動勢的大小，跟穿過這一回路的磁通量的變化率成正比。

公式：單匝線圈：E=Df/Dt　　　

多匝線圈：E=nDf/Dt

適用范圍：普遍適用

1、感應(yīng)電動勢

電磁感應(yīng)現(xiàn)象：利用磁場產(chǎn)生電流的現(xiàn)象叫電磁感應(yīng)現(xiàn)象

產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件：線路閉合，閉合回路中磁通量發(fā)生變化。

感應(yīng)電動勢：在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢叫感應(yīng)電動勢

產(chǎn)生條件：回路中的磁通量發(fā)生變化但回路不一定閉合

與什么因素有關(guān)：穿過線圈的磁通量的變化快慢(Df/Dt)有關(guān)(由前提節(jié)的實驗分析可得)

注意：磁通量的大小f;磁通量的變化Df;磁通量的變化快慢(Df/Dt)的區(qū)分

(五)拓展聯(lián)想，知識遷移

提出問題：在日常的生產(chǎn)、生活中，自動控制電路的功能往往不是單一的，如何根據(jù)不同的設(shè)計要求，實現(xiàn)較為復(fù)雜的自動控制呢？

“與”門，“或” 門和 “非”門在邏輯電路中是最小的結(jié)構(gòu)單位，用這三個基本門可以組合成復(fù)雜門和更加復(fù)雜的邏輯電路。

1、組合邏輯電路：用基本門電路通過各種組合方式，可以達到不同的設(shè)計要求，從而構(gòu)成各種組合邏輯電路。

2、“與非”門：

1)構(gòu)成：把一個與門的輸出端接入一個非門的輸入端，如圖18。

2)實驗：用邏輯電路實驗器研究“與非”門輸入與輸出信號之間的關(guān)系，如圖18。

3)“與非”門真值表：

輸入	一級輸出	最終輸出
A	B	Z0	Z
0	0	0	1
0	1	0	1
1	0	0	1
1	1	1	0

4)“與非”門電路符號：如圖19。

3、“或非”門：

1)構(gòu)成：把一個或門的輸出端接入一個非門的輸入端，如圖20。

2)實驗：用邏輯電路實驗器研究“或非”門輸入與輸出信號之間的關(guān)系，如圖21。

3)“或非”門真值表：

4)“或非”門電路符號：如圖22。

4、“與或”門：

1)構(gòu)成：把一個與門的輸出端接入一個或門的輸入端，如圖23。

2)實驗：用邏輯電路實驗器研究“或非”門輸入與輸出信號之間的關(guān)系，如圖24。

3)“與或”門真值表：

5、“與或非”門：

1)構(gòu)成：把一個與或非門的輸出端接入一個非門的輸入端，如圖25。

2)實驗：用邏輯電路實驗器研究“與或非”門輸入與輸出信號之間的關(guān)系，如圖26。

3)“與或非”門真值表：

輸入	一級輸出	二級輸出	最終輸出
A	B	C	Z0	Z1	Z
0	0	0	0	0	1
0	0	1	0	1	0
0	1	0	0	0	1
0	1	1	0	1	0
1	0	0	0	0	1
1	0	1	0	1	0
1	1	0	1	1	0
1	1	1	1	1	0

6、　 小結(jié)歸納：引入模塊化思想。

基本門電路實際上是一種模塊式電路，應(yīng)用基本門組合成比較復(fù)雜的邏輯電路時，我們可以僅僅關(guān)心它們的輸入和輸出特性，而不必在意它們的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，這種科學(xué)的思維方法就叫做模塊化思想。

(四)聯(lián)系實際，學(xué)以致用

1、“與”門應(yīng)用

簡單防盜報警器：當(dāng)放在保險箱前地板上的按鈕開關(guān)被腳踩下而閉合同時安裝在保險箱內(nèi)的光敏電阻被手電筒照射時就會發(fā)出鳴叫聲。(如圖12)

原理：當(dāng)盜賊踩到裝在保險箱前地板上的按鈕開關(guān)S時，“與”門的A輸入端變?yōu)楦唠妱荩煌瑫r若安裝在保險箱內(nèi)的光敏電阻受到光照，其電阻值將變小，使“與”門的B輸入端也變?yōu)楦唠妱�，根�?jù)“與”門的特點輸出端Z變?yōu)楦唠妱�，電鈴報警�?/p>

實驗驗證：如圖13所示。將“上開關(guān)”模塊和“光照傳感器”模塊分別插入與門模塊的輸入端，將“蜂鳴器”模塊插入與門模塊的輸出端。

2、“或”門應(yīng)用

簡單車門報警電路：當(dāng)任意一個車門沒有關(guān)好時，報警器發(fā)出警報。

原理：兩個按鈕開關(guān)S₁，S₂分別裝在汽車的兩道門上。只要其中任何一個開關(guān)處于斷開狀態(tài)，“或”門的一個輸入端就為高電勢，根據(jù)“或”門的特點輸出端Z變?yōu)楦唠妱�，發(fā)光二極管就發(fā)光報警。

實驗驗證：如圖15所示。將兩個“下開關(guān)”模塊分別插入或門模塊的輸入端，將“小燈”模塊插入或門模塊的輸出端。

3、“非”門應(yīng)用

簡易的火警報警電路：正常情況下電鈴不響，當(dāng)火警發(fā)生時電鈴響起。(如圖16)

原理：當(dāng)火警發(fā)生時，溫度升高，熱敏電阻的阻值變小，輸入端A點的電勢變?yōu)榈碗妱�，根�?jù)非門的特點輸出端Z變?yōu)楦唠妱�，蜂鳴器報警。

實驗驗證：如圖17所示。將 “溫度傳感器”模塊插入非門模塊的輸入端，將“蜂鳴器”模塊插入非門模塊的輸出端。

(三)小組活動，類比探究

類比建立“與”門的同樣方法，建立“或”門和“非”門的概念。要求：描述邏輯關(guān)系，會用開關(guān)電路模擬邏輯關(guān)系，給出門電路的定義，電路符號，真值表，*邏輯表達式，研究輸入與輸出信號之間的邏輯關(guān)系。

(小組探究，交流評價)

以下僅供參考：

3、 “或”門

[實例分析]車門報警電路：當(dāng)任意一個車門沒有關(guān)好時，報警器發(fā)出警報。

1)“或”邏輯關(guān)系：在幾個控制條件中，只要有一個條件得到滿足，結(jié)果就會發(fā)生，這種關(guān)系稱為“或”邏輯關(guān)系。

[開關(guān)電路實驗]模擬“或”邏輯關(guān)系，如圖6

1) 列表記錄開關(guān)通斷與每種情況所對應(yīng)的燈泡亮暗情況，見表4。

2) 開關(guān)電路的數(shù)字化；規(guī)定開關(guān)閉合為 “1”, 斷開為 “0”； 燈泡 L 亮為 “1”, 燈 L 滅為“0”，見表5。

	條件 結(jié)果 開關(guān)S1 開關(guān)S2 燈泡L 斷 斷 滅 斷 合 亮 合 斷 亮 合 合 亮	條件 結(jié)果 開關(guān)S1 開關(guān)S2 燈泡L 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1	輸入 輸出 A B Z 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1
圖6：開關(guān)電路模擬“或”邏輯	表4：燈泡亮暗變化情況	表5：開關(guān)電路數(shù)字化	表6：真值表

2) “或”門的定義，電路符號，真值表，*邏輯表達式：

(1)“或”門：輸入 A 與輸入 B任一個或者兩個都為高電勢時, 輸出 Z 才是高電勢的邏輯電路。

(2)電路符號：如圖7。

(3)真值表：見表6。

(4)*邏輯表達式：Z＝A+B

3) 　“或”門電路的輸入與輸出信號之間的關(guān)系

[實驗]研究“或”門輸入與輸出信號之間的邏輯關(guān)系

(1)實驗器材：邏輯電路實驗器

(2)實驗步驟：

(a)將兩只開關(guān)模塊分別插入或門模塊的輸入端，小燈模塊插入或門模塊的輸出端，如圖8所示。

(b)接通電源，當(dāng)開關(guān)的邏輯狀態(tài)為“1”時，或門模塊上對應(yīng)的綠色指示燈點亮；邏輯狀態(tài)為“0”時，對應(yīng)的指示燈熄滅。

(c)兩只開關(guān)有4種邏輯組合(00，01，10，11)，觀察每種邏輯組合對應(yīng)的小燈泡的亮暗情況。

(3)實驗結(jié)論：“或”門電路輸入、輸出信號的規(guī)律：全低出低，有高出高。

(4)思考與討論：談?wù)勆�活中哪些事例體現(xiàn)了“或” 邏輯關(guān)系。

4、“非”門

[實例分析]簡易的火警報警電路：正常情況下電鈴不響，當(dāng)火警發(fā)生時電鈴響起。

1)“非”邏輯關(guān)系：輸出狀態(tài)和輸入狀態(tài)相反的邏輯關(guān)系，叫做“非”邏輯。

[開關(guān)電路實驗]模擬“非”邏輯關(guān)系，如圖9

1) 列表記錄開關(guān)通斷與每種情況所對應(yīng)的燈泡亮暗情況，見表7。

2) 開關(guān)電路的數(shù)字化；規(guī)定開關(guān)閉合為 “1”, 斷開為 “0”； 燈泡 L 亮為 “1”, 燈 L 滅為“0，見表8。

	條件 結(jié)果 開關(guān)S 燈泡L 斷 亮 合 滅	條件 結(jié)果 開關(guān)S 燈泡L 0 1 1 0	輸入 輸出 A Z 0 1 1 0
圖9：開關(guān)電路模擬“非”邏輯	表7：燈泡亮暗變化情況	表8：開關(guān)電路數(shù)字化	表9：真值表

2)“非”門的定義，電路符號，真值表，*邏輯表達式：

(1) “非”門：輸入 A 為高電勢時輸出 Z 為低電勢 , 輸入 A 為低電勢輸出 Z 為高電勢的邏輯電路，又叫反相器。

(2)電路符號：如圖10。

(3)真值表：見表9。

(4)*邏輯表達式：Z＝

3)“非”門電路的輸入與輸出信號之間的關(guān)系

[實驗]研究“非”門輸入與輸出信號之間的邏輯關(guān)系

(1)實驗器材：邏輯電路實驗器

(2)實驗步驟：

(a)將一只開關(guān)模塊插入非門模塊的輸入端，小燈模塊插入非門模塊的輸出端，如圖11所示。

(b)接通電源，當(dāng)開關(guān)的邏輯狀態(tài)為“1”時，或門模塊上對應(yīng)的綠色指示燈點亮；邏輯狀態(tài)為“0”時，對應(yīng)的指示燈熄滅。

(c)一只開關(guān)有2種邏輯組合(0，1)，觀察兩種邏輯組合對應(yīng)的小燈泡的亮暗情況。

(3)實驗結(jié)論：“非”門電路輸入、輸出信號的規(guī)律：逢低出高，逢高出低。

(4)思考與討論：談?wù)勆�活中哪些事例體現(xiàn)了“非” 邏輯關(guān)系。

(二)示范引領(lǐng)、拋磚引玉

在解釋這些現(xiàn)象之前，先讓我們了解一下邏輯電路的基礎(chǔ)知識。

1、　 數(shù)字信號→數(shù)字電路→邏輯電路→門電路

1)模擬信號和數(shù)字信號

模擬信號：電壓信號隨時間連續(xù)變化的電信號，如圖1。

數(shù)字信號：電壓信號不連續(xù)變化的電信號，如圖2。

2)模擬電路和數(shù)字電路

模擬電路：處理模擬信號的電路。

數(shù)字電路：處理數(shù)字信號的電路。

3)邏輯電路和門電路：

邏輯電路：數(shù)字電路的基本單元。

門電路：邏輯電路中最基本的電路。

下面，我們將學(xué)習(xí)數(shù)字電路中最基本的邏輯電路－門電路。

2、　　 “與”門

[實例分析]：簡單防盜報警器：當(dāng)放在保險箱前地板上的按鈕開關(guān)被腳踩下而閉合同時安裝在保險箱內(nèi)的光敏電阻被手電筒照射時就會發(fā)出鳴叫聲。

1)“與”邏輯關(guān)系：有兩個控制條件作用會產(chǎn)生一個結(jié)果，當(dāng)兩個條件都滿足時，結(jié)果才會成立，這種關(guān)系稱為“與”邏輯關(guān)系。

[開關(guān)電路實驗]模擬“與”邏輯關(guān)系，如圖3

(1)列表記錄開關(guān)通斷與每種情況所對應(yīng)的燈泡亮暗情況，見表1。

(2)開關(guān)電路的數(shù)字化：規(guī)定開關(guān)閉合為 “1”, 斷開為 “0”； 燈泡 L 亮為 “1”, 燈 L 滅為“0”， 見表2。

	條件 結(jié)果 開關(guān)S1 開關(guān)S2 燈泡L 斷 斷 滅 斷 合 滅 合 斷 滅 合 合 亮	條件 結(jié)果 開關(guān)S1 開關(guān)S2 燈泡L 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1	輸入 輸出 A B Z 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1
圖3：開關(guān)電路模擬“與”邏輯	表1：燈泡亮暗變化情況	表2：開關(guān)電路數(shù)字化	表3：真值表

2)“與”門的定義，電路符號，真值表，*邏輯表達式

(1) “與”門：輸入 A 與輸入 B 均是高電勢時 , 輸出 Z 才是高電勢的邏輯電路。

(2)電路符號：如圖4。

(3)真值表：見表3。

(4)*邏輯表達式：Z=A·B

3)“與”門的輸入與輸出信號之間的關(guān)系

[實驗]研究“與”門輸入與輸出信號之間的邏輯關(guān)系

(1)實驗器材：邏輯電路實驗器

(2)實驗步驟：

(a)將兩只開關(guān)模塊分別插入與門模塊的輸入端，小燈模塊插入與門模塊的輸出端，如圖5所示。

(b)接通電源，當(dāng)開關(guān)的邏輯狀態(tài)為“1”時，與門模塊上對應(yīng)的綠色指示燈點亮；邏輯狀態(tài)為“0”時，對應(yīng)的指示燈熄滅。

(c)兩只開關(guān)有4種邏輯組合(00，01，10，11)，觀察每種邏輯組合對應(yīng)的小燈泡的亮暗情況。

(3)實驗結(jié)論：“與”門電路輸入、輸出信號的規(guī)律：有低出低，全高出高。

4)思考與討論：談?wù)勆�活中哪些事例體現(xiàn)了“與” 邏輯關(guān)系。

(一)創(chuàng)設(shè)情景、設(shè)疑激趣

數(shù)字化、信息化的時代，信息技術(shù)迅猛發(fā)展。我們身邊的數(shù)碼產(chǎn)品、家用電器、計算機、DIS實驗等都離不開邏輯電路。例如：

實驗：聲控玩具狗，自動控制彩燈，簡易火警報警器，避障小車燈實物展示及功能演示。

大家談：生活中還有哪些常見的自動控制電路？

提出問題：這些產(chǎn)品的原理是怎樣的，它的功能是如何實現(xiàn)的呢？

2、教學(xué)的主要環(huán)節(jié)　 本設(shè)計可分為三個主要的教學(xué)環(huán)節(jié)：

第一環(huán)節(jié)，創(chuàng)設(shè)情景、設(shè)疑激趣　 通過聲控玩具狗，自動控制彩燈等演示實驗創(chuàng)設(shè)情景，激發(fā)興趣，通過設(shè)問設(shè)疑，并引入課題。

第二環(huán)節(jié)，示范引領(lǐng)、拋磚引玉　 　采用“數(shù)字信號→數(shù)字電路→邏輯電路→門電路”遞進方式，通過實驗觀察和分析，激發(fā)學(xué)生自主活動，知道簡單邏輯電路。

第三環(huán)節(jié)，小組活動，類比探究　 　讓學(xué)生在自主活動中，通過實驗觀察、類比探究，認(rèn)識簡單邏輯電路的基本結(jié)構(gòu)和工作原理。

第四環(huán)節(jié)：聯(lián)系實際，學(xué)以致用　 選擇聯(lián)系實際的實例，通過自主活動和實驗探究，了解簡單邏輯電路在實際中的應(yīng)用。

第五環(huán)節(jié)：拓展聯(lián)想，知識遷移　 通過拓展聯(lián)想，引出簡單組合邏輯電路，以拓展學(xué)生的思維活動空間，提高知識遷移的能力。

2、教學(xué)流程圖說明及主要環(huán)節(jié)

情景　 實驗，大家談

先進行聲控玩具狗，自動控制彩燈，簡易火警報警器，避障小車等實物展示及功能演示，然后以“大家談”的形式討論、交流生產(chǎn)生活中常見自動控制電路，打開思路，為引入邏輯電路的概念做好準(zhǔn)備。

問題　 設(shè)問I

通過設(shè)問“這些產(chǎn)品的原理是怎樣的，它的功能是如何實現(xiàn)的呢？”，引出邏輯電路的基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)。

活動Ⅰ　 實例分析 電路模擬 DIS實驗

通過實例分析、門電路開關(guān)的演示、開關(guān)電路的數(shù)字化，得出“與”的定義，電路符號，真值表，*邏輯表達式；通過邏輯電路實驗器，研究“與”門電路輸入、輸出信號之間變化的規(guī)律。

活動Ⅱ　 類比探究 交流評價

類比建立“與”門的方法，通過小組探究，交流評價，建立“或”門和“非”門的概念，理解“或”門、“非”門的功能。

活動III　 IV　 V “與”、“或”、“非”門的應(yīng)用

通過實例分析、實驗探究，運用電勢概念和分壓原理，理解門電路在實際中的運用。

活動VI * 拓展聯(lián)想

通過設(shè)問“如何根據(jù)不同的設(shè)計要求，實現(xiàn)較為復(fù)雜的自動控制功能”，引出組合邏輯電路的概念及其功能的學(xué)習(xí)，感受模塊化設(shè)計思想。

1、 教學(xué)流程圖