工程流體力學(xué)教案

1、流體力學(xué)教案授課時(shí)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 八、難占八、重點(diǎn)：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(diǎn)：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(jì)通過經(jīng)典力學(xué)的知識引入本門課程，結(jié)合大量的實(shí)例講解流體力學(xué) 的發(fā)展過程及其重要性，增加學(xué)生對本課程的學(xué)習(xí)積極性。本此課

2、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(diǎn)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(shí)踐中的具體應(yīng)用范圍，有重點(diǎn)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(jìn)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(diǎn)概念、流體連續(xù)介質(zhì)模型的主要物理意義。（12分鐘）1.2 流體的密度、重

3、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(jì)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(diǎn)，詳細(xì)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(yùn)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(shí)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有趣的流體現(xiàn)象分析

4、，學(xué)生對課程產(chǎn)生了一定的興趣。授課時(shí)間班級授課順序第2次課課 題流體靜力學(xué)目 的 要 求1、明確理解流體靜壓強(qiáng)及基本特性；2、掌握流體靜力學(xué)基本方程；3、掌握靜壓強(qiáng)的計(jì)算；4、掌握靜壓強(qiáng)的表示方法。教 學(xué) 內(nèi) 容 要 占 八、1、作用于靜止流體上的力2、流體靜壓強(qiáng)及其特性3、靜止流體的平衡微分方程4、重力作用卜靜止流體中的壓強(qiáng)分布規(guī)律5、靜壓強(qiáng)的表示方法及其單位重占 八、難占八、重點(diǎn)：靜止流體的平衡微分方程的建立及應(yīng)用。難點(diǎn)：靜止流體的平衡微分方程的建立及應(yīng)用。教 學(xué) 思 路 與 教 法 設(shè) 計(jì)2流體靜力學(xué)介紹流體靜力學(xué)定義以及流體靜止?fàn)顟B(tài)的兩種形式：相對靜止和絕對靜止。（5分鐘）2.1 作用

5、于靜止流體上的力畫圖講解靜止流體所受作用力的種類以及質(zhì)量力口表面力的性質(zhì)。重點(diǎn)講清質(zhì)量力與慣性力之間的關(guān)系。（10分鐘）2.2 流體靜壓強(qiáng)及其特性介紹壓強(qiáng)的概念，說明流體靜壓強(qiáng)的兩個重要特性。詳細(xì)推導(dǎo)特性 二，并給出流體靜壓強(qiáng)全微分公式，說明流體靜壓強(qiáng)是標(biāo)量的具體含義。 （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(qiáng)差公式。介紹力勢函數(shù)、肩勢力的定義以及相應(yīng)的物理意義。（10分鐘）給出等壓面定義，并由壓強(qiáng)差公式引出等壓前方程，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

6、卜靜止流體中的壓強(qiáng)分布規(guī)律說明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(xì)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(qiáng)水頭、靜力水頭和淹深的概念。（15分鐘）2.5 靜壓強(qiáng)的表示方法及其測量介紹概念大氣壓強(qiáng)、表壓強(qiáng)、絕對壓強(qiáng)和真空度，并對它們之間的關(guān)系畫圖詳細(xì)說明。（5分鐘）講解壓強(qiáng)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(xì)介紹測壓管、測壓計(jì)、差壓計(jì)和微壓計(jì)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。流體力學(xué)教案授課時(shí)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

7、對平衡的問題。教 學(xué) 內(nèi) 容 要 占 八、1、流體的相對靜止重占 八、 難占八、重點(diǎn)：流體的相對靜止。難點(diǎn)：流體的相對靜止。教 學(xué) 思 路 與 教 法 設(shè) 計(jì)2.7流體的相對靜止再次強(qiáng)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(yùn)動時(shí)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(yùn)動時(shí)的平衡規(guī)律，重點(diǎn)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，再列出等壓面方 程，而后推導(dǎo)出流體靜壓強(qiáng)分布規(guī)律，得出最終的流體壓強(qiáng)分布公式。（25分鐘）由此再推導(dǎo)出三種特例情況卜流體靜壓強(qiáng)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(yùn)動時(shí)的平衡規(guī)律，重點(diǎn)說明對此

8、類問題的具體分析方法：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(qiáng)分布規(guī)律，得出最終的流體壓強(qiáng)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(qiáng)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(shí)例講解該部分內(nèi)容。授課時(shí)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(jì)算；教 學(xué) 內(nèi) 容 要 占 八、1、靜止流體對壁面作用力的計(jì)算重占 八、 難占八、重點(diǎn)：靜止流體對平壁和曲壁的合力計(jì)算。難點(diǎn)：靜止流體對平壁和曲壁的合理計(jì)算。教 學(xué) 思 路 與 教 法 設(shè) 計(jì)2.6靜止流體對壁面作用力的計(jì)算總壓力概念。介紹本節(jié)主要內(nèi)容

9、。（10分鐘）講解靜止流體對平面壁總壓力的計(jì)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(jì)算， 重點(diǎn)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(shí)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(shí)間班級授課順序第5次課課 題流體運(yùn)動學(xué)基礎(chǔ)目 的 要 求1、理解描述流體運(yùn)動的方法；2、理解流體運(yùn)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(yùn)動的兩種方法2、流體運(yùn)動中的基本概念3

10、、連續(xù)性方程重 占 八、 難 占八、重點(diǎn)：流線和跡線的求法、連續(xù)性方程的意義和作用。難點(diǎn)：流線和跡線的求法。教學(xué)思路與教法設(shè)計(jì)3流體運(yùn)動學(xué)基本方程流體運(yùn)動學(xué)定義，描述流體運(yùn)動的幾個基本運(yùn)動規(guī)律。（10分鐘）3.1 研究流體運(yùn)動的兩種方法流場的概念，介紹研究流體運(yùn)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(diǎn)，重點(diǎn)介紹歐拉法。（15分鐘）3.2 流體運(yùn)動中的基本概念講解歐拉法分析流體運(yùn)動時(shí)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(diǎn)）、流管、流束、過流斷 面、流星、平均速度。（35分鐘）3.3 連續(xù)性方程式說明流體運(yùn)動遵循的質(zhì)量守恒定律就是連續(xù)性方程。

11、（25分鐘）小結(jié)，布置本章習(xí)題：3-1; 3-5。（5分鐘）課 后 分 析達(dá)到了預(yù)期的教學(xué)效果。授課時(shí)間班級授課順序第6次課課 題伯努利方程目 的 要 求1、理解不可壓縮埋想流體的運(yùn)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(yùn)動微分方程式2、理想流體的伯努利方程式3、實(shí)際流體總流的伯努利方程式4、伯努利方程的應(yīng)用重 占 八、 難 占八、重點(diǎn)：伯努利方程的意義及應(yīng)用。難點(diǎn)：伯努利方程的意義及應(yīng)用。教學(xué)思路與教法設(shè)計(jì)3流體運(yùn)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(yùn)動微分方程式畫圖推導(dǎo)理想流體的歐拉運(yùn)動微分方程式，并說明各部分物理意義。（

12、15分鐘）3.5 理想流體的伯努利方程式利用外力做功的能量關(guān)系，推導(dǎo)理想流體沿流線的伯努利方程式。（10分鐘）引進(jìn)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(shí)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(shí)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(jì)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。授課時(shí)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

13、 求1、掌握伯努利方程的意義及應(yīng)用教 學(xué) 內(nèi) 容 要 占 八、1、伯努利方程的應(yīng)用重占 八、難占八、重點(diǎn)：伯努利方程的建立。難點(diǎn)：伯努利方程的建立。教學(xué)思路與教法設(shè)計(jì)3.8實(shí)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(jì)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)容和方法對卜得當(dāng)，學(xué)生對此部分內(nèi)容找我較好。流體力學(xué)教案授課時(shí)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

14、 占 八、1、動量定理及其應(yīng)用2、動量矩定理及其應(yīng)用重占 八、難占八、重點(diǎn)：動量定理及其應(yīng)用。難點(diǎn)：教學(xué)思路與教法設(shè)計(jì)3.11動量定理及其應(yīng)用詳細(xì)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(jìn)行 分析，說明其各部分含義。利用動量方程對流體運(yùn)動的幾種典型情況進(jìn) 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(shí)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(jìn)行總結(jié)教 學(xué) 內(nèi) 容 要 占 八、作業(yè)講評重占 八

15、、難占八、教學(xué)思路與教法設(shè)計(jì)課 后 分 析把學(xué)生沒有掌握透徹的知識，通過實(shí)例講解進(jìn)行分析，達(dá)到了預(yù)期 的效果。授課時(shí)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(yùn)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(jì)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 八、 難占八、重點(diǎn)：恒定均勻流的沿程損失。難點(diǎn)：恒定均勻流的沿程損失。教學(xué)思路與教法設(shè)計(jì)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

16、諾實(shí)驗(yàn)裝置及實(shí)驗(yàn)過程，說明流動的三種/、同狀態(tài)：層流、湍流和過渡狀態(tài)。并重點(diǎn)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：沿程阻力口局部阻力。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(shí)際流動狀態(tài)，學(xué)生很容易理解。授課時(shí)間班級授課順序第11次課課 題流體在管路中的流動目 的 要 求1、掌握圓管中的湍流流動；2、掌握沿程阻力系數(shù)和局部阻力系數(shù)的

17、確定；3、了解管路計(jì)算原則和基本方法。教學(xué) 內(nèi)容 要點(diǎn)1、圓管中的湍流流動2、管中流動沿程阻力系數(shù)的確定3、局部阻力系數(shù)的確定4、管路計(jì)算重點(diǎn) 難點(diǎn)重點(diǎn)：沿程阻力系數(shù)和局部阻力系數(shù)的確定。難點(diǎn)：沿程阻力系數(shù)和局部阻力系數(shù)的確定。教 學(xué) 思 路 與 教 法 設(shè) 計(jì)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(jì)時(shí)均法，主要解釋概念：脈動、時(shí)均速度、時(shí)均值等。（15分鐘）由時(shí)均速度弓1出湍流流動的時(shí)均速度結(jié)構(gòu)，著重介紹粘性底層厚度。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 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分鐘）根據(jù)普朗特

18、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 速度分布公式。（15分鐘）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(shí)驗(yàn)，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(yàn)公式計(jì)算方法。由此再說明莫迪圖與尼占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(xì)講解斷面突然擴(kuò)大的局部阻力系數(shù)計(jì)算方法及過程。說明（1和12代表的意義。（10分鐘）小結(jié)，布置習(xí)題：4-8; 4-13。（10分鐘）課 后內(nèi)容較多，學(xué)生應(yīng)該課卜及時(shí)看書復(fù)習(xí)

19、。流體力學(xué)教案授課時(shí)間班級授課順序第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(zhǔn)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 八、 難 占八、重點(diǎn)：量綱一致原理及相似理論。難點(diǎn)：量綱一致原理應(yīng)用。教學(xué)思路與教法設(shè)計(jì)相似理論詳細(xì)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(xì)講解布金漢定理。結(jié)合實(shí)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(shí)間班級授課順序第13次課課 題

20、壓力管路目 的 要 求1、掌握壓力管路的分類；2、掌握壓力管路的水力計(jì)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(jì)算重占 八、難占八、重點(diǎn)：用并聯(lián)管路的水力計(jì)算。難點(diǎn)：用并聯(lián)管路的水力計(jì)算。教學(xué)思路與教法設(shè)計(jì)壓力管路介紹壓力管路在工程實(shí)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(jì)算（20分鐘）復(fù)雜管路的水力計(jì)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(shí)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(jì)算；教 學(xué) 內(nèi) 容 要 占 八、1、壓力管路的水力計(jì)算重占 八、難占八、重點(diǎn)：分支管路的水力計(jì)算。難點(diǎn)：分

21、支管路的水力計(jì)算。教學(xué)思路與教法設(shè)計(jì)壓力管路復(fù)雜管路的水力計(jì)算（60分鐘）短管的水力計(jì)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(shí)間班級授課順序第15次課課 題孔口出流目 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 八、 難占八、重點(diǎn)：薄壁小孔出流。難點(diǎn)：薄壁小孔出流。教 學(xué) 思 路 與 教 法 設(shè) 計(jì)孔口出流介紹孔口出流在工程實(shí)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(diǎn)介紹薄壁孔

22、口和厚壁孔口的 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(shí)的各個特征參數(shù)計(jì)算公式。（60分鐘）課 后 分 析學(xué)生獨(dú)立分析實(shí)際問題的能力還有欠缺。授課時(shí)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(jì)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(jì)算4、水擊的防止和利用重占 八、難占八、重點(diǎn)：水擊的防止和利用難點(diǎn)：水擊的防止和利用教學(xué)思路與教法設(shè)計(jì)充分利用多媒體軟件的特點(diǎn)給學(xué)生演示水擊的這個動畫過程。結(jié)合實(shí)際的流體運(yùn)動，再進(jìn)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(shí)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(jì)算。教 學(xué) 內(nèi) 容 要 占 八、1、非牛頓流體的流變性和流變?nèi)f程；2、塑性流體的流動規(guī)律。重占 八、難占八、重點(diǎn)：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(diǎn)：塑性流體的流動規(guī)律教學(xué)思路與教法設(shè)計(jì)非牛頓流體介紹流變性的相關(guān)概念，以及非牛頓流體的流變曲線（20分鐘