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“简单的逻辑电路”是高中物理在新课改教材中增添的内容,安排在人教版高中物理选修3-1第二章第10节。
在这一节内容的教学过程中发现,教材对“与”、“或”、“非”三种逻辑关系的讲解中,用下面的图一、图二、图三让学生分别理解“与”、“或”、“非”三种逻辑关系。
学生本来很容易就可理解,但在接下来的图四、图五的演示实验中,要让学生在实际有意义的控制电路中,体验“与”、“或”逻辑关系时,老师在制作实验电路时有些麻烦,至少做两个,同时效果还不明显。
学生在理解时又比较困难,如不做这两个演示实验,学生在理解逻辑电路的应用时又确实有些困难。
在教材第75页例题当中,就有不少学生甚至一些老师都认为,热敏电阻Rt和右边的逻辑电路及工作电路是并联关系。
而实际上,仅仅x点的电平跟后面的门电路存在着逻辑关系,即只有Rt和R之间存在着串联关系。
通过演示实验可让学生明确知道:中学生在逻辑电路的学习中不需要知道“门”的工作原理和过程,只要知道输入和输出之间的结果关系就行,但输入部分的电位(电势)变化要会分析。
教材3-1第73、74页图:
教材第75页例题:
例题图六是一个火警报警装置的逻辑电路Rt是热敏电阻,低温时电阻值很大,高温时电阻值小,R是阻值较小的分压电阻。
(1)要做到低温时电铃不响,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,即要把报警温度调得较低,R的值应大一些还是小一些?
我设计的实验装置如图七、图八。
整个实验装置由电子百拼模型当中的元件和器材拼搭而成,器材获取容易,一般较大超市中都有。
选用本实验装置,老师能很方便地操作多个实验,学生能很明显地观察实验结果,输入和输出之间的逻辑关系一目了然。
通过调节滑动变阻器,既能让学生理解例题中的灵敏度问题,又能让学生理解图中x点的电位高低决定输入中的逻辑结果,即x点的电位比“门槛电位”高时输入为“1”,比“门槛电位”低时输入为“0”。
电路图如图九。
工作原理:
由BG1和BG2形成对管,扩大三极管的放大倍数,提高控制电路的灵敏度,光照越强,光敏电阻R4的阻值越小,通过调节R3的大小可调节光控电路的灵敏度,将R3的滑动端滑到最上端时,光控部分不起控,闭合总电源开关S,同时闭合开关K1,K2,放大电路可正常工作,当K3、K4中有任何一个闭合时,放大电路输入端有电流,灯L亮。将R3的滑动端滑到接近下端时,光控部分起控。
控制原理:
光强决定光敏电阻的阻值,由串联分压的关系,滑动端电势(电位)随光敏电阻的阻值变化而变化,光照越强,光敏电阻的阻值越小,滑动端的电位越低。由于对管的放大倍数很大,在此相当于一个电子开关,滑动端电势较高,电子开关闭合,滑动端电势较低,电子开关断开。
即有较强光照时,滑动端电位低,电子开关断开,灯泡L不亮;光照较弱或无光照时,滑动端电位高,电子开关闭合,灯泡L亮。
一、操作和使用方法:
1 “与”门电路演示
将R3的滑动端滑到最上端,闭合s,闭合K3或K4,先断开K1、K2并指给学生看,然后分别闭合K1、K2,让学生观察灯泡发光情况,最后同时闭合K1、K2,让学生观察灯泡发光情况,写出输入与输出的逻辑真值表。
2 “或”门电路演示
将R3的滑动端滑到最上端,闭合s,闭合K1和K2,先同时断开K3、K4并指给学生看,然后分别闭合K3、K4,让学生观察灯泡发光情况,最后同时闭合K3、K4,让学生观察灯泡发光情况,写出输入与输出的逻辑真值表。
3 “非”门电路演示
将R3的滑动端滑到最下端(越靠下光控电路越灵敏),闭合K1、K2和K3,断开s,将该演示仪拿到教室内采光最好的位置。先将光敏电阻正对光源,闭合s,强调学生认真观察小灯泡的发光情况(此时小灯泡不亮),然后用手提着电路板边沿(不遮挡任何电学元件),缓慢转动电路板直到光敏电阻完全背对光源,让学生观察灯泡发光情况(小灯泡逐渐变亮),写出输入与输出和逻辑真值表。
4 例题中的灵敏度讲解
将R3的滑动端滑到不同位置,重复“非”门电路演示过程,让学生理解滑动变阻器阻值变化与输入端电位变化的关系。
二、注意事项:
1 当教室采光条件不好时,“非”门电路的演示需另带小手电;
2 为增添实验的趣味性,可将小灯泡换成蜂鸣器,但上课前要先自己调整好音量,以免影响别的班级上课。
三、实际教学中的体会
使用本实验装置,只利用一套实验装置能同时演示三个演示实验,并能利用它突破例题讲解中的难点,是老师教学的好帮手。
同时,能很好地活跃课堂教学气氛,增强课堂教学效果,培养学生的物理学习积极性,也能为学生以后学习传感器部分的知识点奠定基础。
在这一节内容的教学过程中发现,教材对“与”、“或”、“非”三种逻辑关系的讲解中,用下面的图一、图二、图三让学生分别理解“与”、“或”、“非”三种逻辑关系。
学生本来很容易就可理解,但在接下来的图四、图五的演示实验中,要让学生在实际有意义的控制电路中,体验“与”、“或”逻辑关系时,老师在制作实验电路时有些麻烦,至少做两个,同时效果还不明显。
学生在理解时又比较困难,如不做这两个演示实验,学生在理解逻辑电路的应用时又确实有些困难。
在教材第75页例题当中,就有不少学生甚至一些老师都认为,热敏电阻Rt和右边的逻辑电路及工作电路是并联关系。
而实际上,仅仅x点的电平跟后面的门电路存在着逻辑关系,即只有Rt和R之间存在着串联关系。
通过演示实验可让学生明确知道:中学生在逻辑电路的学习中不需要知道“门”的工作原理和过程,只要知道输入和输出之间的结果关系就行,但输入部分的电位(电势)变化要会分析。
教材3-1第73、74页图:
教材第75页例题:
例题图六是一个火警报警装置的逻辑电路Rt是热敏电阻,低温时电阻值很大,高温时电阻值小,R是阻值较小的分压电阻。
![](http://img1.qikan.com/qkimages/fmcs/fmcs201102/fmcs20110212-1-l.jpg)
(1)要做到低温时电铃不响,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,即要把报警温度调得较低,R的值应大一些还是小一些?
我设计的实验装置如图七、图八。
整个实验装置由电子百拼模型当中的元件和器材拼搭而成,器材获取容易,一般较大超市中都有。
选用本实验装置,老师能很方便地操作多个实验,学生能很明显地观察实验结果,输入和输出之间的逻辑关系一目了然。
通过调节滑动变阻器,既能让学生理解例题中的灵敏度问题,又能让学生理解图中x点的电位高低决定输入中的逻辑结果,即x点的电位比“门槛电位”高时输入为“1”,比“门槛电位”低时输入为“0”。
电路图如图九。
工作原理:
由BG1和BG2形成对管,扩大三极管的放大倍数,提高控制电路的灵敏度,光照越强,光敏电阻R4的阻值越小,通过调节R3的大小可调节光控电路的灵敏度,将R3的滑动端滑到最上端时,光控部分不起控,闭合总电源开关S,同时闭合开关K1,K2,放大电路可正常工作,当K3、K4中有任何一个闭合时,放大电路输入端有电流,灯L亮。将R3的滑动端滑到接近下端时,光控部分起控。
控制原理:
![](http://img1.qikan.com/qkimages/fmcs/fmcs201102/fmcs20110212-2-l.jpg)
光强决定光敏电阻的阻值,由串联分压的关系,滑动端电势(电位)随光敏电阻的阻值变化而变化,光照越强,光敏电阻的阻值越小,滑动端的电位越低。由于对管的放大倍数很大,在此相当于一个电子开关,滑动端电势较高,电子开关闭合,滑动端电势较低,电子开关断开。
即有较强光照时,滑动端电位低,电子开关断开,灯泡L不亮;光照较弱或无光照时,滑动端电位高,电子开关闭合,灯泡L亮。
一、操作和使用方法:
1 “与”门电路演示
将R3的滑动端滑到最上端,闭合s,闭合K3或K4,先断开K1、K2并指给学生看,然后分别闭合K1、K2,让学生观察灯泡发光情况,最后同时闭合K1、K2,让学生观察灯泡发光情况,写出输入与输出的逻辑真值表。
2 “或”门电路演示
将R3的滑动端滑到最上端,闭合s,闭合K1和K2,先同时断开K3、K4并指给学生看,然后分别闭合K3、K4,让学生观察灯泡发光情况,最后同时闭合K3、K4,让学生观察灯泡发光情况,写出输入与输出的逻辑真值表。
3 “非”门电路演示
将R3的滑动端滑到最下端(越靠下光控电路越灵敏),闭合K1、K2和K3,断开s,将该演示仪拿到教室内采光最好的位置。先将光敏电阻正对光源,闭合s,强调学生认真观察小灯泡的发光情况(此时小灯泡不亮),然后用手提着电路板边沿(不遮挡任何电学元件),缓慢转动电路板直到光敏电阻完全背对光源,让学生观察灯泡发光情况(小灯泡逐渐变亮),写出输入与输出和逻辑真值表。
4 例题中的灵敏度讲解
将R3的滑动端滑到不同位置,重复“非”门电路演示过程,让学生理解滑动变阻器阻值变化与输入端电位变化的关系。
二、注意事项:
1 当教室采光条件不好时,“非”门电路的演示需另带小手电;
2 为增添实验的趣味性,可将小灯泡换成蜂鸣器,但上课前要先自己调整好音量,以免影响别的班级上课。
三、实际教学中的体会
使用本实验装置,只利用一套实验装置能同时演示三个演示实验,并能利用它突破例题讲解中的难点,是老师教学的好帮手。
同时,能很好地活跃课堂教学气氛,增强课堂教学效果,培养学生的物理学习积极性,也能为学生以后学习传感器部分的知识点奠定基础。