Đang tải... (xem toàn văn)
9 CHỦ ĐỀ 1 MÁY TÍNH VÀ XÃ HỘI TRI THỨC BÀI 4 HỆ NHỊ PHÂN VÀ DỮ LIỆU SỐ NGUYÊN Môn học/Hoạt động giáo dục Tin học; Lớp 10 Thời gian thực hiện 2 tiết LT I Mục tiêu 1 Về kiến thức Biết được hệ nhị phân v[.]
CHỦ ĐỀ MÁY TÍNH VÀ XÃ HỘI TRI THỨC BÀI HỆ NHỊ PHÂN VÀ DỮ LIỆU SỐ NGUYÊN Môn học/Hoạt động giáo dục: Tin học; Lớp: 10 Thời gian thực hiện: tiết LT I Mục tiêu Về kiến thức: - Biết hệ nhị phân cách biểu diễn số nguyên máy tính - Giải thích ứng dụng hệ nhị phân để tính tốn máy tính Về lực: - Chuyển đổi số từ hệ thập phân sang hệ nhị phân - Thực phép tính cộng nhân hệ nhị phân Về phẩm chất: - Nâng cao khả tự học ý thức học tập - Tự giải vấn đề có sáng tạo II Thiết bị dạy học học liệu Thiết bị dạy học: - Giáo viên: Máy tính, máy chiếu, Internet - Học sinh: Học liệu số: - Bài giảng điện tử PowerPoint, video minh họa, sách giáo khoa dạng pdf, phiếu học tập - Bài kiểm tra trắc nghiệm trên… III Tiến trình dạy học Hoạt động 1: Mở đầu – Xem video “Tìm hiểu hệ đếm thập phân hệ nhị phân” (10 phút) a) Mục tiêu: - Trong hệ thập phân số phân tích thành tổng lũy thừa 10 với hệ số số hạng chữ số tương ứng số - Gợi ý cho HS biết hệ nhị phân có khả biểu diễn tương tự hệ thập phân có ích sử dụng máy tính để lưu trữ b) Nội dung: - Hãy phân tích số 263, 513 hệ thập phân thành tổng lũy thừa 10 - Hãy phân tích số 5, 13 hệ thập phân thành tổng lũy thừa c) Sản phẩm: - 263 = x 102 + x 101 + x 100 - 513 = x 102 + x 101 + x 100 - = x 22 + x + x - 13 = x 23 + x 22 + x 21 + x 20 d) Tổ chức thực hiện: Bước Giao nhiệm vụ học tập - HS xem video “Tìm hiểu hệ đếm thập phân hệ nhị phân” số hệ thập phân cách phân tích số 263 thành tổng lũy thừa 10 cách số biểu diễn dạng tổng lũy thừa - Yêu cầu HS làm tương tự số 513 hệ thập phân; 13 hệ nhị phân Bước Thực nhiệm vụ - HS thực nhiệm vụ GV giao Bước Báo cáo, thảo luận - GV: Gọi HS trả lời câu hỏi, cho HS khác nhận xét Bước Kết luận, nhận định - GV: Nhận xét (cho điểm khuyến khích), kết luận - Số hệ thập phân phân tích thành tổng lũy thừa 10 - Số hệ nhị phân phân tích thành tổng lũy thừa tìm hiểu ứng dụng hệ nhị phân Tin học Hoạt động 2: Hình thành kiến thức (60 phút) Hoạt động 2.1: Biểu diễn số dạng tổng lũy thừa (40 phút) Hoạt động 2.1.1.Tìm hiểu Hệ nhị phân a) Mục tiêu: - Giúp HS phát hệ đếm nhị phân có khả biểu diễn số hệ thập phân thơng qua ví dụ phân tích số thành tổng lũy thừa - Lợi ích việc biểu diễn số chữ số biểu diễn số máy tính điện tử - Biểu diễn số dạng tổng lũy thừa b) Nội dung: - Phân tích 19 thành tổng lũy thừa c) Sản phẩm: - Kết phân tích 19 thành tổng lũy thừa 19 = 24+ 21 +20 = x 24+0 x 23 + x 22 + x 21 + x 20 d) Tổ chức thực hiện: HOẠT ĐỘNG CỦA GV – HS DỰ KIẾN SẢN PHẨM Bước Giao nhiệm vụ học tập Hệ đếm nhị phân biểu diễn số - Em viết số 19 thành tổng nguyên lũy thừa - Đặt câu hỏi Biểu diễn với chữ số có lợi gì? Bước Thực nhiệm vụ - GV gợi ý: Lập danh sách lũy thừa (như 16, 8, 4, 2, 1) tách dần khỏi 19 hết - HS: Suy nghĩ, thực yêu cầu GV Bước Báo cáo, thảo luận - HS: Trả lời, thảo luận câu hỏi GV Bước Kết luận, nhận định: - GV: Nhận xét, khẳng định - Các đặc điểm hệ nhị phân: Các chữ số, cách biểu diễn, cách tính giá trị từ biểu diễn số - Mọi số nguyên biểu diễn dạng nhị phân (Gồm kí hiệu 0, 1) Có thể biểu diễn số máy tính điện tử a) Hệ nhị phân - Số 19 biểu diễn thành tổng lũy thừa 19 = 24 + 21 + 20 = x 24 + x 23 + x 22 + x 21 + x 20 Số 19 biểu diễn hệ nhị phân là: 10011 - Hệ đếm số (hệ nhị phân) có đặc điểm sau: + Chỉ dùng hai chữ số 1, chữ số gọi chữ số nhị phân + Mỗi số biểu diễn dãy chữ số nhị phân + Trong biểu diễn số nhị phân, chữ số hàng có giá trị gấp lần chữ số hàng liền kề bên phải Vì chữ số vị trí thứ k từ phải sang trái mang giá trị 2k1 - Chú ý: Khi cần phân biệt số hệ đếm người ta viết số làm số (VD: 1910 hay 100112) Hoạt động 2.1.2 Đổi biểu diễn số nguyên dương từ hệ thập phân sang hệ nhị phân a) Mục tiêu: - Giúp học sinh chuyển đổi số nguyên dương từ hệ thập phân sang hệ nhị phân ngược lại b) Nội dung: - Đổi số 1910 , 1310, 15510 7610 từ hệ thập phân sang hệ nhị phân - Đổi số sau từ hệ nhị phân sang hệ thập phân: 11012, 1100112, 100110112, 100111002 c) Sản phẩm: - 1910 = 100112 - 11012= x 23 + x 22 + x 21 + x 20 = 1310 1310 = 11012; 15510= 100110112; 7610 = 10011002 1100112=5110; 100110112=15510; 10011102 =7810 d) Tổ chức thực hiện: HOẠT ĐỘNG CỦA GV – HS DỰ KIẾN SẢN PHẨM Bước Giao nhiệm vụ học tập b) Đổi biểu diễn số nguyên dương - GV: Giảng giải nội dung mục 1.b: từ hệ thập phân sang hệ nhị phân Cách chuyển đổi từ hệ thập phân sang - Số tự nhiên N hệ thập phân hệ nhị phân ngược lại chuyển sang số nhị phân có dạng - GV hướng dẫn chuyển đổi số 1910, dkdk-1…d1d0 biểu diễn dạng 11012 tổng lũy thừa 2: - Yêu cầu HS thực (có thể cá N= dk x 2k + dk-1 x 2k-1 +….+d1 x + nhân, chia nhóm/tổ phát Phiếu d0 học tập cho HS) Nhận xét: + Đổi số 1310, 15510 7610 từ hệ + Các số d có giá trị thập phân sang hệ nhị phân + d0 phần dư N cho với + Đổi số sau từ hệ nhị phân thương: sang hệ thập phân: 11012, 1100112, N1= dk* 2k-1 + dk-1 *2k-2 + +d2*2 + d1 100110112, 100111002 Vậy dk ,dk-1 ,dk-2 ,…,d1 cách chia Bước Thực nhiệm vụ đôi liên tiếp lấy phần dư - HS: Quan sát, nghe giảng làm Cách thực hiện: Chuyển từ hệ thập theo yêu cầu GV phân sang hệ nhị phân: Chia liên tiếp Bước Báo cáo, thảo luận số cho để tìm số dư đến kết - HS/Nhóm: Lên bảng làm bài, làm thương phép chia nháp dừng lại Sau viết số dư theo - GV: Cho HS nhận xét, thảo luận chiều từ lên 1310 = 11012; 15510= 100110112; 7610 = 10011002 1100112=5110; 100110112=15510; 10011102 =7810 Bước Kết luận, nhận định - GV Nhận xét, cho điểm (nếu có) - Nhắc lại cách chuyển đổi từ hệ thập 1910 = 100112 phân sang hệ nhị phân (giới hạn * Chuyển từ hệ nhị phân sang hệ thập số nguyên) ngược lại phân thực chất việc tính tổng dk x 2k + dk-1 x 2k-1 +….+d1 x + d0 Ví dụ: 11012= x 23 + x 22 + x 21 + x 20 = 1310 Hoạt động 2.1.3 Biểu diễn số nguyên máy tính a) Mục tiêu: - Giới thiệu cho HS cách biểu diễn số nguyên máy tính b) Nội dung: - Xem cách biểu diễn số 19, -19 máy tính c) Sản phẩm: - Số ngun khơng dấu (số nguyên dương) dạng nhị phân tự nhiên hoạt động 2.1.2 - Số nguyên có dấu có nhiều cách biểu diễn khác nhau: mã thuận (mã dấu – lượng), mã bù (mã đảo), mã bù d) Tổ chức thực hiện: HOẠT ĐỘNG CỦA GV – HS DỰ KIẾN SẢN PHẨM Bước Giao nhiệm vụ học tập c) Biểu diễn số nguyên máy - GV: Yêu cầu HS đọc SGK cho tính biết số 19, -19 biểu diễn * Biểu diễn số nguyên máy tính: máy tính? - Khi đưa vào nhớ, tùy theo Bước Thực nhiệm vụ số nhỏ hay lớn mà phải dùng - HS: Đọc SGK, trả lời câu hỏi byte hay nhiều byte Bước Báo cáo, thảo luận - Bit trái để biểu dấu , dấu - HS: Ghi dương thể bit 0, dấu âm thể - GV hướng dẫn thêm: bit + Mã bù nhận từ mã thuận - Biểu diễn số nguyên dương: cách giữ nguyên bit dấu thực cách đổi biểu diễn số đạo ngược tất bit sau bit dấu (0 sang dạng nhị phân đưa vào thành thành 0) nhớ máy tính + Mã bù nhận cách coi - Số nguyên có dấu có nhiều cách toàn mã bù số nguyên biểu diễn khác nhau: mã thuận, mã bù nhị phân cộng 1 (mã đảo), mã bù Bước Kết luận, nhận định Ví dụ: - GV kết luận cách biểu diễn số - Số 19 biểu diễn máy tính nguyên máy tính 00010011 + Hệ nhị phân dùng hai chữ số - Số -19 biểu diễn máy tính Mọi số biểu diễn Mã thuận: 10010011 dạng nhị phân Nhờ vậy, Mã bù 1: 11101100 biểu diễn số máy tính điện Mã bù 2: 11101101 tử + Biểu diễn số nguyên dương máy tính thực cách tự nhiên cách đổi biểu diễn số sang hệ nhị phân đưa vào nhớ máy tính + Số ngun có dấu có nhiều cách biểu diễn khác nhau: mã thuận, mã đảo (mã bù 1), mã bù Hoạt động 2.2: Phép tính hệ nhị phân (20 phút) a) Mục tiêu: HS kiểm chứng việc thực phép tính (phép cộng phép nhân) hệ nhị phân - Các phép tính số học hệ nhị phân tương tự thực hệ thập phân - Do máy tính biễu diễn số hệ nhị phân nên máy tính cần thực phép tính số học trực tiếp hệ nhị phân Vì vậy, coi tính tốn số học máy tính ứng dụng hệ nhị phân b) Nội dung: - Chuyển toán hạng phép tính hệ thập phân sang hệ nhị phân: 26 + 27 = 53 ; x = 35 - Thực phép tính sau hệ nhị phân 11011 + 11010; 101101 + 11001; 1101 x 101 = 1000001; 100111 x 1011 c) Sản phẩm: - 11011 + 11010 = 110101; 101 x 111 = 100011 - 11011 + 11010 = 110101; 101101 + 11001 = 1000110; 1101 x 101 = 1000001; 100111 x 1011 = 110101101 d) Tổ chức thực hiện: HOẠT ĐỘNG CỦA GV – HS DỰ KIẾN SẢN PHẨM Bước Giao nhiệm vụ học tập Các phép tính số học hệ nhị - GV: Em chuyển tốn hạng phân phép tính hệ thập phân a) Bảng cộng nhân hệ nhị sang hệ nhị phân: phân x y x+y x×y 26 + 27 = 53 0 0 (tương ứng 11011 + 11010 = 110101) 1 x = 35 1 (tương ứng 101 x 111 = 100011) - GV: Hướng dẫn HS kiểm chứng việc thực phép tính hệ nhị phân Bước Thực nhiệm vụ - HS: Thực yêu cầu GV - GV: Trình bày, giảng giải Bảng cộng nhân hệ nhị phân, phép cộng nhân hệ nhị phân Bước Báo cáo, thảo luận - HS: Ghi bài, làm ví dụ - GV: Theo dõi, giải đáp thắc mắc Bước Kết luận, nhận định - GV nhận xét 1 10 Bảng 4.1 SGK trang 22 Bảng cộng nhân hệ nhị phân b) Cộng hai số nhị phân: - Cộng số nhị phân thực từ phải sang trái tuân theo bảng Chú ý: - bit 1+ bit = 10 ghi hàng tương ứng nhớ sang hàng bên trái - kết 11 ghi hàng tương ứng tổng nhớ sang hàng bên trái VD1: 11011 + 11010 = 110101 - GV: Giáo nhiệm vụ phần câu hỏi tập củng cố 101101 + 11001 = 1000110 (Tương ứng 45 + 25 = 70) 100111 x 1011 = 110101101 (Tương ứng 39 x 11 = 429) - HS: Làm tập - GV: Nhận xét, cho điểm VD2: 101101 + 11001 = 1000110 (Tương ứng 45 + 25 = 70) c) Nhân hai số nhị phân - Thực tương tự hệ thập phân - GV: Nhấn mạnh kết luận SGK VD1: 1101 x 101 = 1000001 – Trang 23 Có thể hướng dẫn HS riêng phép nhân: - Mỗi gặp chữ số khơng phải làm mà dịch sang trái hàng - Mỗi gặp chữ số chép lại thừa số thứ dịch sang trái hàng cộng dồn vào tổng Hoạt động 3: Luyện tập (17 phút) VD2: 100111 x 1011 = 110101101 (Tương ứng 39 x 11 = 429) a) Mục tiêu: - Biểu diễn số thực phép tính số học hệ nhị phân (phép cộng phép nhân) theo Quy trình thực phép tính máy tính (Hình 4.4 SGK trang 23) + Dữ liệu mã hóa hệ nhị phân + Tính tốn hệ nhị phân + Giải mã kết - đổi kết từ hệ nhị phân hệ thập phân b) Nội dung: - HS thực phép tính cộng, nhân theo quy trình thực phép tính máy tính Phép cộng: 125 + 17; 250 + 175; 75 + 112 Phép nhân: 15 x 6; 11 x 9; 125 x c) Sản phẩm: - Theo quy trình thực phép tính máy tính 125 + 17 1111101 + 10001 = 10001110 142 15 x 1111 x 110 = 1011010 90 250 + 175 11111010 + 10101111 = 110101001 425 11 x 1011 x 1001 = 1100011 99 75 + 112 1001011 + 1110000 = 10111011 187 125 x 4 1111101 x 100 = 111110100 500 d) Tổ chức thực hiện: Bước Giao nhiệm vụ học tập - GV: Chiếu quy trình thực phép tính máy tính (Hình 4.4), giảng giải quy trình yêu cầu HS làm tập phần luyện tập theo quy trình 9 (do thời gian khơng nhiều HS chọn phép tính, sau gọi HS lên giải) Bước Thực nhiệm vụ - HS: Nghe giảng, làm tập Bước Báo cáo, thảo luận - GV: Gọi HS đọc kết quả, đối chiếu với bạn lớp - HS: Xây dựng bài, chữa chưa Bước Kết luận, nhận định - GV: Nhận xét, chuẩn kiến thức * Quy trình tính tốn số máy tính trải qua bước: B1: Mã hóa liệu (đổi từ hệ thập phân sang hệ nhị phân) B2: Thực phép tính hệ nhị phân B3: Giải mã kết (đổi kết từ hệ nhị phân sang hệ thập phân) - GV: Các phần tập phần luyện tập u cầu HS nhà hồn thành (nếu làm khơng kịp giờ) Hoạt động 4: Vận dụng (3 phút) a) Mục tiêu: - HS tìm thêm cách đổi phần thập phân số hệ thập phân sang hệ đếm nhị phân - Tìm hiểu mã bù lập dùng để làm b) Nội dung: - Em tìm hiểu Internet tài liệu khác cách đổi phần thập phân số hệ thập phân sang hệ đếm nhị phân Ví dụ đổi số 0,72 - Em tìm hiểu mã bù 2: Cách lập dùng để làm gì? c) Sản phẩm: - HS nộp báo cáo sau hoàn thành nhiệm vụ nhà VD1 Đổi phần thập phân sang hệ nhị phân Cách đổi phần thập phân số sang hệ nhị phân cách nhân tách phần nguyên liên tiếp qua ví dụ đổi số 0,72 Phần Phần Phép tính Kết Phần lẻ Phần lẻ x2 nguyên nguyên 0,72 x 1,44 d-1 = 0,44 72 0,44 x 0,88 d-2 = 0,88 d-1 = 44 0,88 x 1,76 d-3 = 0,76 d-2 = 88 0,76 x 1,52 d-4 = 0,52 d-3 = 76 … … d-4 = 52 Vậy 0,7210 =0,1011100…2 10 Lưu ý: Q trình khơng kết thúc Chúng ta phải dừng bước chịu sai số làm trịn VD2 Tìm hiểu mã bù Mã bù số hệ nhị phân bù số khác Một số bù có đảo tất bit có số nhị phân (đổi thành ngược lại) thêm vào kết vừa đạt Thực chất, số biểu diễn dạng bù số biểu diễn bù sau cộng thêm Trong q trình tính tốn tay cho nhanh người ta thường sử dụng cách sau: từ phải qua trái giữ số lại bên trái số lấy đảo lại (chỉ áp dụng cho số có bit cực phải 1) Phương pháp bù thường sử dụng để biểu diễn số âm máy tính Việc sử dụng mã bù hay bù cho phép quy phép cộng số có dấu (phép cộng đại số, bao hàm phép trừ) phép cộng số nguyên dương Phép cộng hai mã bù tiến hành sau: Ta coi mã bù số kể dấu số nguyên cộng bình thường Nếu kết có nhớ hàng tận bên phải (hàng dấu) bỏ số nhớ Ta có tính chất sau: Tổng phép cộng mã bù hai số mã bù tổng Ví dụ: - = + (-7) = -2 Nếu biểu diễn số trong1 byte với bit dấu bit cho giá trị số, mã bù (00000101) 00000101, mã bù -7 (10000111) 11111001 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 11111110 mã bù -2 d) Tổ chức thực hiện: Bước Giao nhiệm vụ học tập (Cá nhân/Chia nhóm/Phiếu học tập) - Giao cho học sinh thực học lớp nộp báo cáo Bước Thực nhiệm vụ: HS nhà thực yêu cầu GV Bước Báo cáo, thảo luận: HS nộp báo cáo, thảo luận Bước Kết luận, nhận định: - GV nhận xét, khẳng định, chuẩn kiến thức - GV: Cho điểm HS hoàn thành tốt báo cáo Hết ... 100 111 x 101 1 c) Sản phẩm: - 1101 1 + 1101 0 = 1101 01; 101 x 111 = 100 011 - 1101 1 + 1101 0 = 1101 01; 101 101 + 1100 1 = 100 0 110; 1101 x 101 = 100 0001; 100 111 x 101 1 = 1101 0 1101 d) Tổ chức thực hiện: HOẠT... 111 1101 + 100 01 = 100 01 110 142 15 x 1111 x 110 = 101 1 010 90 250 + 175 111 1101 0 + 101 01111 = 1101 0100 1 42 5 11 x 101 1 x 100 1 = 1100 011 99 75 + 112 100 1011 + 1 1100 00 = 101 1101 1... cố 101 101 + 1100 1 = 100 0 110 (Tương ứng 45 + 25 = 70) 100 111 x 101 1 = 1101 0 1101 (Tương ứng 39 x 11 = 42 9) - HS: Làm tập - GV: Nhận xét, cho điểm VD2: 101 101 + 1100 1 = 100 0 110 (Tương ứng 45 +