2、法拉第電磁感應定律

內(nèi)容：電路中感應電動勢的大小，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、感應電動勢

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

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

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

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：穿過線圈的磁通量的變化快慢(Df/Dt)有關(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)不同的設計要求，實現(xiàn)較為復雜的自動控制呢？

“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雜門和更加復雜的邏輯電路。

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，應用基本門組合成比較復雜的邏輯電路時，我們可以僅僅關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)，這種科學的思維方法就叫做模塊化思想。

(四)聯(lián)系實際，學以致用

1、“與”門應用

簡單防盜報警器：當放在保險箱前地板上的按鈕開關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：當盜賊踩到裝在保險箱前地板上的按鈕開關S時，“與”門的A輸入端變?yōu)楦唠妱�；同時若安裝在保險箱內(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”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”門應用

簡單車門報警電路：當任意一個車門沒有關好時，報警器發(fā)出警報。

原理：兩個按鈕開關S₁，S₂分別裝在汽車的兩道門上。只要其中任何一個開關處于斷開狀態(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”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”門應用

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

原理：當火警發(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：描述邏輯關系，會用開關電路模擬邏輯關系，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：當任意一個車門沒有關好時，報警器發(fā)出警報。

1)“或”邏輯關系：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，這種關系稱為“或”邏輯關系。

[開關電路實驗]模擬“或”邏輯關系，如圖6

1) 列表記錄開關通斷與每種情況所對應的燈泡亮暗情況，見表4。

2) 開關電路的數(shù)字化；規(guī)定開關閉合為 “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S1 開關S2 燈泡L 斷 斷 滅 斷 合 亮 合 斷 亮 合 合 亮	條件 結(jié)果 開關S1 開關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：開關電路模擬“或”邏輯	表4：燈泡亮暗變化情況	表5：開關電路數(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系

[實驗]研究“或”門輸入與輸出信號之間的邏輯關系

(1)實驗器材：邏輯電路實驗器

(2)實驗步驟：

(a)將兩只開關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，當開關的邏輯狀態(tài)為“1”時，或門模塊上對應的綠色指示燈點亮；邏輯狀態(tài)為“0”時，對應的指示燈熄滅。

(c)兩只開關有4種邏輯組合(00，01，10，11)，觀察每種邏輯組合對應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：談談生活中哪些事例體現(xiàn)了“或” 邏輯關系。

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，當火警發(fā)生時電鈴響起。

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

[開關電路實驗]模擬“非”邏輯關系，如圖9

1) 列表記錄開關通斷與每種情況所對應的燈泡亮暗情況，見表7。

2) 開關電路的數(shù)字化；規(guī)定開關閉合為 “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S 燈泡L 斷 亮 合 滅	條件 結(jié)果 開關S 燈泡L 0 1 1 0	輸入 輸出 A Z 0 1 1 0
圖9：開關電路模擬“非”邏輯	表7：燈泡亮暗變化情況	表8：開關電路數(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系

[實驗]研究“非”門輸入與輸出信號之間的邏輯關系

(1)實驗器材：邏輯電路實驗器

(2)實驗步驟：

(a)將一只開關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，當開關的邏輯狀態(tài)為“1”時，或門模塊上對應的綠色指示燈點亮；邏輯狀態(tài)為“0”時，對應的指示燈熄滅。

(c)一只開關有2種邏輯組合(0，1)，觀察兩種邏輯組合對應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：談談生活中哪些事例體現(xiàn)了“非” 邏輯關系。

(二)示范引領、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，我們將學習數(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：當放在保險箱前地板上的按鈕開關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”邏輯關系：有兩個控制條件作用會產(chǎn)生一個結(jié)果，當兩個條件都滿足時，結(jié)果才會成立，這種關系稱為“與”邏輯關系。

[開關電路實驗]模擬“與”邏輯關系，如圖3

(1)列表記錄開關通斷與每種情況所對應的燈泡亮暗情況，見表1。

(2)開關電路的數(shù)字化：規(guī)定開關閉合為 “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S1 開關S2 燈泡L 斷 斷 滅 斷 合 滅 合 斷 滅 合 合 亮	條件 結(jié)果 開關S1 開關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：開關電路模擬“與”邏輯	表1：燈泡亮暗變化情況	表2：開關電路數(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系

[實驗]研究“與”門輸入與輸出信號之間的邏輯關系

(1)實驗器材：邏輯電路實驗器

(2)實驗步驟：

(a)將兩只開關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，當開關的邏輯狀態(tài)為“1”時，與門模塊上對應的綠色指示燈點亮；邏輯狀態(tài)為“0”時，對應的指示燈熄滅。

(c)兩只開關有4種邏輯組合(00，01，10，11)，觀察每種邏輯組合對應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：談談生活中哪些事例體現(xiàn)了“與” 邏輯關系。

(一)創(chuàng)設情景、設疑激趣

數(shù)字化、信息化的時代，信息技術迅猛發(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、教學的主要環(huán)節(jié)　 本設計可分為三個主要的教學環(huán)節(jié)：

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

第二環(huán)節(jié)，示范引領、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　 　讓學生在自主活動中，通過實驗觀察、類比探究，認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，以拓展學生的思維活動空間，提高知識遷移的能力。

2、教學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備。

問題　 設問I

通過設問“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知識的學習。

活動Ⅰ　 實例分析 電路模擬 DIS實驗

通過實例分析、門電路開關的演示、開關電路的數(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

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

1、 教學流程圖