完整版工程流體力學(xué)教案

1、合肥學(xué)院流體力學(xué)教案授課時間班級授課順序第1次課課題緒論、流體的物理性質(zhì)目 的 要 求1、了解流體力學(xué)工程與歷史背景；2、了解流體力學(xué)的研究方法；3、明確理解流體的概念及連續(xù)介質(zhì)假設(shè)、流體的主要物理參數(shù)；4、掌握牛頓內(nèi)摩擦定律。教 學(xué) 內(nèi) 容 要 占八、1、工程流體力學(xué)的研究任務(wù)和研究方法2、流體的概念及連續(xù)介質(zhì)假設(shè)3、流體的主要物理參數(shù)4、流體的粘性重 占 難 占重點：流體的概念及連續(xù)介質(zhì)假設(shè)、流體的粘性、牛頓內(nèi)摩擦定律。 難點：連續(xù)介質(zhì)假設(shè)、牛頓內(nèi)摩擦定律。教 學(xué) 思 路 與 教 法 設(shè) 計通過經(jīng)典力學(xué)的知識引入本門課程，結(jié)合大量的實例講解流體力學(xué) 的發(fā)展過程及其重要性，增加學(xué)生對本課程的

2、學(xué)習(xí)積極性。本此課以講 述為主，結(jié)合多媒體手段。1導(dǎo)論1.1工程流體力學(xué)的研究任務(wù)和研究方法講清工程流體力學(xué)的研究對象、研究內(nèi)容、發(fā)展歷程和研究方法， 重點介紹流體力學(xué)的發(fā)展歷程和研究方法。說明工程流體力學(xué)在工程實踐中的具體應(yīng)用范圍，有重點地介紹流體力學(xué)新的發(fā)展方向及在生產(chǎn)生活中的作用。（20分鐘）通過與固體力學(xué)的比較，引出流體力學(xué)各物理參數(shù)的概念，以及連 續(xù)介質(zhì)假設(shè)和牛頓內(nèi)摩擦定律。把抽象的概念具體化。1.2流體的概念及連續(xù)介質(zhì)假設(shè)首先介紹流體的概念，并對物質(zhì)的基本屬性進行總結(jié)，突出介紹流 體與固體之間的差別所在。（8分鐘）講清流體質(zhì)點概念、流體連續(xù)介質(zhì)模型的主要物理意義。（12分鐘）1.2

3、流體的密度、重度、比體積與相對密度講清流體幾個基本物理量，使學(xué)生掌握流體的密度、重度、比體積 與相對密度的基本定義和公式，并對常見的水和空氣的一些參數(shù)有所了 解。（10分鐘）講解流體的熱膨脹性和可壓縮性定義及計算公式，使學(xué)生掌握體積 膨脹系數(shù)、體積壓縮率和體積模量的概念和物理意義。（10分鐘）1.3流體的粘性本節(jié)為重點，詳細向?qū)W生介紹粘性的定義和牛頓內(nèi)摩擦定律以及粘 性的表示方法和單位，應(yīng)使學(xué)生掌握動力粘度、運動粘度和恩氏粘度三 者之間的區(qū)別和變換關(guān)系。最后向?qū)W生介紹粘度的變化規(guī)律，理想流體 和實際流體。（25分鐘）小結(jié)。布置作業(yè)：習(xí)題：1-9； 1-10;（ 5分鐘）課 后 分 析通過生活中

4、有趣的流體現(xiàn)象分析，學(xué)生對課程產(chǎn)生了一定的興趣。授課時間班級授課順序第2次課課題流體靜力學(xué)目1、明確理解流體靜壓強及基本特性；目 的2、掌握流體靜力學(xué)基本方程；要Y求3、掌握靜壓強的計算；求4、掌握靜壓強的表示方法。教1、作用于靜止流體上的力學(xué)2、流體靜壓強及其特性內(nèi) 容3、靜止流體的平衡微分方程要4、重力作用下靜止流體中的壓強分布規(guī)律點5、靜壓強的表示方法及其單位重占重點：靜止流體的平衡微分方程的建立及應(yīng)用。難占難點：靜止流體的平衡微分方程的建立及應(yīng)用。2流體靜力學(xué)介紹流體靜力學(xué)定義以及流體靜止狀態(tài)的兩種形式:相對靜止和絕對靜止。（5分鐘）教2.1作用于靜止流體上的力學(xué)思畫圖講解靜止流體所受

5、作用力的種類以及質(zhì)量力和表面力的性質(zhì)。路重點講清質(zhì)量力與慣性力之間的關(guān)系。（10分鐘）與2.2流體靜壓強及其特性教介紹壓強的概念，說明流體靜壓強的兩個重要特性。詳細推導(dǎo)特性法設(shè)二，并給出流體靜壓強全微分公式，說明流體靜壓強是標量的具體含義。計（15分鐘）2.3靜止流體的平衡微分方程式畫圖推導(dǎo)靜止流體的平衡微分方程式，并說明其物理意義。（10分鐘）綜合平衡微分方程，得出壓強差公式。介紹力勢函數(shù)、有勢力的定 義以及相應(yīng)的物理意義。（10分鐘）給出等壓面疋義，并由壓強差公式引出等壓面方程，介紹等壓面的 三個性質(zhì)，由此說明判斷等壓面的原則和方法。（10分鐘）2.4重力作用下靜止流體中的壓強分布規(guī)律說明

6、重力場中流體的基本特征，并推出流體靜力學(xué)基本方程，詳細 分析流體靜力學(xué)基本方程的能量意義和幾何意義。集中介紹概念：位置水頭、壓強水頭、靜力水頭和淹深的概念。（15分鐘）2.5靜壓強的表示方法及其測量介紹概念大氣壓強、表壓強、絕對壓強和真空度，并對它們之間的 關(guān)系畫圖詳細說明。（5分鐘）講解壓強測量的三種主要方式，并說明每一種的具體應(yīng)用場合。詳 細介紹測壓管、測壓計、差壓計和微壓計的主要原理和具體測量方法。（10分鐘）課 后 分 析教學(xué)內(nèi)容安排恰當(dāng)，課堂節(jié)奏緊湊，學(xué)生對本次課內(nèi)容理解較好。授課時間班級授課順序第3次課課題流體靜力學(xué)目 的 要 求1、掌握相對平衡的問題。教 學(xué) 內(nèi) 容 要 占八、1

7、、流體的相對靜止重 占 難 占重點：流體的相對靜止。 難點：流體的相對靜止。教 學(xué) 思 路 與 教 法 設(shè) 計2.7流體的相對靜止再次強調(diào)流體的相對靜止意義，簡單說明靜止流體在容器作等速直 線運動時遵守流體靜力學(xué)基本規(guī)律。（10分鐘）分析靜止流體在容器作等加速直線運動時的平衡規(guī)律，重點說明對 此類冋題的具體分析方法：先寫出流體的單位質(zhì)量力，再列出等壓面方 程，而后推導(dǎo)出流體靜壓強分布規(guī)律，得出最終的流體壓強分布公式。（25分鐘）由此再推導(dǎo)出二種特例情況下流體靜壓強分布規(guī)律。（20分鐘）分析靜止流體在容器作等角速度旋轉(zhuǎn)運動時的平衡規(guī)律， 重點說明 對此類問題的具體分析方法：先寫出流體的單位質(zhì)量力

8、，再列出等壓面 方程，而后推導(dǎo)出流體靜壓強分布規(guī)律，得出最終的流體壓強分布公式。（20分鐘）由此再推導(dǎo)出兩種特例情況下流體靜壓強分布規(guī)律。（10分鐘）小結(jié)。（5分鐘）課 后 分 析應(yīng)該多結(jié)合具體實例講解該部分內(nèi)容。合肥學(xué)院流體力學(xué)教案授課時間班級授課順序第4次課課題流體靜力學(xué)目 的 要 求1、掌握靜止流體對平壁和曲壁合力的計算；教 學(xué) 內(nèi) 容 要 占八、1、靜止流體對壁面作用力的計算重 占 難 占重點：靜止流體對平壁和曲壁的合力計算。 難點：靜止流體對平壁和曲壁的合理計算。教學(xué)思路與教法設(shè)計2.6靜止流體對壁面作用力的計算總壓力概念。介紹本節(jié)主要內(nèi)容。（10分鐘）講解靜止流體對平面壁總壓力的計

9、算，之中介紹面積矩、慣性矩和壓力中心等概念。（20分鐘）講解靜止流體對曲面壁總壓力的計算，重點說明壓力體定義及其具體確定方法，并由此簡述阿基米德原理。（25分鐘）講解實例。（15分鐘）小結(jié)，布置本章習(xí)題：習(xí)題：2-4； 2-10； 2-13 ； 2-15； 2-18。（ 10 分鐘）課后分析學(xué)生對壓力體的理解有一定難度。授課時間班級授課順序第5次課課題流體運動學(xué)基礎(chǔ)目 的 要 求1、理解描述流體運動的方法；2、理解流體運動中的基本概念；3、掌握連續(xù)性方程的意義和作用。教 學(xué) 內(nèi) 容 要 占八、1、研究流體運動的兩種方法2、流體運動中的基本概念3、連續(xù)性方程重 占 難 占重點：流線和跡線的求法、

10、連續(xù)性方程的意義和作用。難點：流線和跡線的求法。教 學(xué) 思 路 與 教 法 設(shè) 計3流體運動學(xué)基本方程流體運動學(xué)定義，描述流體運動的幾個基本運動規(guī)律。（10分鐘） 3.1研究流體運動的兩種方法流場的概念，介紹研究流體運動的兩種方法：拉格朗日法和歐拉法。 主要說明兩種方法的異同點，重點介紹歐拉法。（15分鐘）3.2流體運動中的基本概念講解歐拉法分析流體運動時的幾個基本概念：定常流動、非定常流 動、均勻流動、一維流動、跡線、流線（重點）、流管、流束、過流斷 面、流量、平均速度。（35分鐘）3.3連續(xù)性方程式說明流體運動遵循的質(zhì)量守恒定律就是連續(xù)性方程。（25分鐘）小結(jié)，布置本章習(xí)題：3-1； 3-

11、5。（ 5分鐘）課 后 分 析達到了預(yù)期的教學(xué)效果。授課時間班級授課順序第6次課課題伯努利方程目 的 要 求1、理解不可壓縮理想流體的運動方程2、掌握伯努利方程的意義及應(yīng)用教 學(xué) 內(nèi) 容 要 占八、1、理想流體的運動微分方程式2、理想流體的伯努利方程式3、實際流體總流的伯努利方程式4、伯努利方程的應(yīng)用重 占 難 占重點：伯努利方程的意義及應(yīng)用。 難點：伯努利方程的意義及應(yīng)用。教學(xué)思路與教法設(shè)計3流體運動學(xué)基本方程流體動力學(xué)定義及研究內(nèi)容。（5分鐘）3.4理想流體的運動微分方程式畫圖推導(dǎo)理想流體的歐拉運動微分方程式，并說明各部分物理意 義。（15分鐘）3.5理想流體的伯努利方程式利用外力做功的能

12、量關(guān)系，推導(dǎo)理想流體沿流線的伯努利方程式。（10分鐘）引進幾個基本概念：動能修正系數(shù)、緩變流動、緩變過流斷面。（10 分鐘）畫圖推導(dǎo)理想流體總流的伯努利方程式，并聯(lián)系流體靜力學(xué)基本方 程說明各部分參量的能量意義和幾何意義。（10分鐘）3.7實際流體總流的伯努利方程式及其應(yīng)用根據(jù)對理想流體總流的伯努利方程的修正得到實際流體總流的伯 努利方程形式，并說明其應(yīng)用條件。（15分鐘）介紹畢托管、文丘里流量計的分析過程。（25分鐘）課 后 分 析通過數(shù)學(xué)函數(shù)的推導(dǎo)，學(xué)生能更好理解伯努利方程。合肥學(xué)院流體力學(xué)教案授課時間班級授課順序第7次課課題伯努利方程的應(yīng)用目 的 要 求1、掌握伯努利方程的意義及應(yīng)用教

13、學(xué) 內(nèi) 容 要 占八、1、伯努利方程的應(yīng)用重 占 難 占重點：伯努利方程的建立。 難點：伯努利方程的建立。教 學(xué) 思 路 與 教 法 設(shè) 計3.8實際流體總流的伯努利方程式及其應(yīng)用講解伯努利方程的物理意義，伯努利應(yīng)用的條件，以及如何建立伯 努利方程式。（15分鐘）介紹孔板流量計和射流泵原理及分析過程。（35分鐘）最后，結(jié)合幾道具體的例題講解，并做隨堂練習(xí)。（40分鐘）課 后 分 析教學(xué)內(nèi)容和方法安排得當(dāng)，學(xué)生對此部分內(nèi)容找我較好。授課時間班級授課順序第8次課課題動量定理及其應(yīng)用目 的 要 求1、掌握動量方程及其應(yīng)用；2、了解動量矩方程。教 學(xué) 內(nèi) 容 要 占八、1、動量定理及其應(yīng)用2、動量矩定

14、理及其應(yīng)用重 占 難 占重點：動量定理及其應(yīng)用。難點：教 學(xué) 思 路 與 教 法 設(shè) 計3.11動量定理及其應(yīng)用詳細推導(dǎo)流體的動量守恒原理，并對動量定理的幾種不同形式進行 分析，說明其各部分含義。利用動量方程對流體運動的幾種典型情況進 行求解。（70分鐘）簡單介紹動量矩定理，以及它應(yīng)用的方面。（10分鐘）小結(jié)，布置本章習(xí)題：3-11； 3-14； 3-22； 3-27； 3-36。（ 10 分鐘）課 后 分 析學(xué)生對流體的受力分析理解不是很透徹。授課時間班級熱動普授課順序第9次課課題習(xí)題課目 的 要 求對所學(xué)的知識進行總結(jié)教 學(xué) 內(nèi) 容 要 占八、作業(yè)講評重 占 難 占教 學(xué) 思 路 與 教

15、法 設(shè) 計課 后 分 析把學(xué)生沒有掌握透徹的知識，通過實例講解進行分析，達到了預(yù)期 的效果。授課時間班級授課順序第10次課課題流體在管路中的流動目 的 要 求1、掌握流體運動分兩種類型及判別方法；2、正確理解層流和紊流的特征；3、了解沿程能量損失和局部能量損失的原因；4、掌握沿程能量損失的計算。教 學(xué) 內(nèi) 容 要 占八、1、管路中流體流動的兩種狀態(tài)2、能量損失的兩種形式3、圓管中的層流流動重 占 難 占重點：恒定均勻流的沿程損失。 難點：恒定均勻流的沿程損失。教 學(xué) 思 路 與 教 法 設(shè) 計4流體在管路中的流動介紹流體流動的主要方式。（10分鐘）4.1管路中流體流動的兩種狀態(tài)介紹雷諾實驗裝置

16、及實驗過程，說明流動的三種不同狀態(tài)：層流、湍流和過渡狀態(tài)。并重點解釋雷諾數(shù)和上、下臨界流速等概念。（25分鐘）4.2能量損失的兩種形式利用公式說明流動阻力的兩種形式：沿程阻力和局部阻力。并利用 伯努利方程向?qū)W生解釋清楚能量損失的具體物理含義。（25分鐘）4.3圓管中的層流流動利用牛頓內(nèi)摩擦定律推導(dǎo)出圓管中的層流流動微分方程，并以此分別導(dǎo)出速度分布公式、流量公式以及切應(yīng)力分布公式。（30分鐘）課 后 分 析通過多媒體動畫演示實際流動狀態(tài)，學(xué)生很容易理解。授課時間班級授課順序第11次課課題流體在管路中的流動目1、掌握圓管中的湍流流動；的 要2、掌握沿程阻力系數(shù)和局部阻力系數(shù)的確定；求3、了解管路計

17、算原則和基本方法。教1、圓管中的湍流流動學(xué)內(nèi)2、管中流動沿程阻力系數(shù)的確定容3、局部阻力系數(shù)的確定要占八、4、管路計算重占重點：沿程阻力系數(shù)和局部阻力系數(shù)的確定。難占難點：沿程阻力系數(shù)和局部阻力系數(shù)的確定。4.5圓管中的湍流流動首先說明湍流與層流的本質(zhì)區(qū)別，而后介紹研究湍流的統(tǒng)計時均法，主要解釋概念：脈動、時均速度、時均值等。（15分鐘）教由時均速度引出湍流流動的時均速度結(jié)構(gòu)，著重介紹粘性底層厚學(xué)思度。并根據(jù)雷諾數(shù)大小說明水力光滑流動、水力粗糙流動是湍流流動的路兩種不同流動狀態(tài)，并穿插介紹水力光滑管和水力粗糙管概念。（15與分鐘）教根據(jù)普朗特混和長度理論，推導(dǎo)出湍流切應(yīng)力分布規(guī)律公式和斷面法設(shè)

18、速度分布公式。（15分鐘）計4.8管中流動沿程阻力系數(shù)的確定由管道沿程損失引出尼古拉茲實驗，并說明參量間關(guān)系。爾后利用尼古拉茲曲線圖說明流體流動在五個區(qū)域流動中入值的理論和經(jīng)驗公式計算方法。由此再說明莫迪圖與尼古拉茲曲線圖二者之間的關(guān)系，以及莫迪圖的使用方法。（20分鐘）4.9局部阻力系數(shù)的確定介紹局部能量損失的三種形式，并說明產(chǎn)生局部能量損失的主要原 因。（5分鐘）詳細講解斷面突然擴大的局部阻力系數(shù)計算方法及過程。說明Zi和Z 2代表的意義。（10分鐘）小結(jié)，布置習(xí)題：4-8 ; 4-13。（ 10分鐘）課 后 分 析內(nèi)容較多，學(xué)生應(yīng)該課下及時看書復(fù)習(xí)。合肥學(xué)院流體力學(xué)教案授課時間班級授課順

19、序第12次課課題相似理論和量綱分析目 的 要 求1、掌握量綱分析法及其應(yīng)用；2、掌握力學(xué)相似概念和主要相似準則的意義及應(yīng)用。教 學(xué) 內(nèi) 容 要 占八、1、相似理論2、量綱分析及其應(yīng)用重 占 難 占重點：量綱一致原理及相似理論。難點：量綱一致原理應(yīng)用。教 學(xué) 思 路 與 教 法 設(shè) 計相似理論詳細講解力學(xué)相似的概念，推倒主要的相似判據(jù)，重力相似判據(jù)、 粘性力相似判據(jù)和壓力相似判據(jù)（30分鐘）量綱分析及其應(yīng)用詳細講解布金漢定理。結(jié)合實例講解布金漢定理的應(yīng)用（50分鐘）本章小結(jié)。（10分鐘）課 后 分 析學(xué)生對布金漢定理的理解有一定難度。授課時間班級授課順序第13次課課題壓力管路目 的 要 求1、掌

20、握壓力管路的分類；2、掌握壓力管路的水力計算；教 學(xué) 內(nèi) 容 要 占八、1、壓力管路的分類2、壓力管路的水力計算重 占 難 占重點：串并聯(lián)管路的水力計算。 難點：串并聯(lián)管路的水力計算。教 學(xué) 思 路 與 教 法 設(shè) 計壓力管路介紹壓力管路在工程實際中的主要應(yīng)用。（10分鐘）壓力管路的分類（10分鐘）長管的水力計算（20分鐘）復(fù)雜管路的水力計算（50分鐘）課 后 分 析基本完成本次課的相關(guān)內(nèi)容。授課時間班級授課順序第14次課課題壓力管路目 的 要 求1、掌握壓力管路的水力計算；教 學(xué) 內(nèi) 容 要 占八、1、壓力管路的水力計算重 占 難 占重點：分支管路的水力計算。難點：分支管路的水力計算。教 學(xué)

21、 思 路 與 教 法 設(shè) 計壓力管路復(fù)雜管路的水力計算（60分鐘） 短管的水力計算（30分鐘）課 后 分 析基本完成本次課的相關(guān)內(nèi)容。授課時間班級授課順序第15次課課題孑L口出流目 的 要 求1、掌握孔口出流的分類；2、掌握薄壁小孔出流的特征；教 學(xué) 內(nèi) 容 要 占八、1、孔口出流的分類2、薄壁小孔口自由出流重 占 難 占重點：薄壁小孔出流。難點：薄壁小孔出流。教 學(xué) 思 路 與 教 法 設(shè) 計孔口出流介紹孔口出流在工程實際中的主要應(yīng)用和研究方法。（10分鐘）孔口出流的分類本節(jié)主要討論孔口出流的一些基本概念：薄壁孔口、厚壁孔口、大 孔口、小孔口、自由出流、淹沒出流。重點介紹薄壁孔口和厚壁孔口的

22、 主要技術(shù)特征。（20分鐘）薄壁小孔口自由出流分析推導(dǎo)薄壁小孔口自由出流時的各個特征參數(shù)計算公式。（60分鐘）課后分析學(xué)生獨立分析實際問題的能力還有欠缺。授課時間班級授課順序第16次課課題一元不穩(wěn)定流失目 的 要 求1、了解水擊的現(xiàn)象；2、了解水擊壓力計算和水擊的防止。教 學(xué) 內(nèi) 容 要 占八、1、水擊的產(chǎn)生和水擊波的傳播2、水擊的分類3、水擊壓力的計算4、水擊的防止和利用重 占 難 占重點：水擊的防止和利用難點：水擊的防止和利用教 學(xué) 思 路 與 教 法 設(shè) 計充分利用多媒體軟件的特點給學(xué)生演示水擊的這個動畫過程。結(jié)合實際的流體運動，再進行相關(guān)的理論知識分析。課 后 分 析課堂反應(yīng)較好。授課時間班級授課順序第17次課課題非牛頓流體目 的 要 求1、掌握非牛頓流體的流變性和流變方程；2、塑性流體的流動規(guī)律；3、了解塑性流體的水力計算。教 學(xué) 內(nèi) 容 要 占八、1、非牛頓流體的流變性和流變方程；2、塑性流體的流動規(guī)律。重 占 難 占重點：非牛頓流體的流變性和流變方程；塑性流體的流動規(guī)律。難點：塑性流體的流動規(guī)律教 學(xué) 思 路 與 教 法 設(shè) 計非牛頓流體介紹