流體力學(xué)教案

1、繼續(xù)教育學(xué)院教案 院(系)：土木建筑工程系課程名稱(chēng)流體力學(xué) 課程代碼總學(xué)時(shí)：80學(xué)時(shí)講課： 80學(xué)時(shí)上機(jī)： 0 學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)： 0學(xué)時(shí)學(xué)分課程類(lèi)別必修課 考試課授課專(zhuān)業(yè)土木工程 授課班級(jí)13級(jí)建工、建經(jīng)任課教師職稱(chēng)講師教學(xué)目的和要求 “流體力學(xué)”是一門(mén)重要的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課；是工程管理專(zhuān)業(yè)的主干課程。本課程的主要任務(wù)是使學(xué)生掌握水流運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律、基本理論、基本概念及分析方法，對(duì)水利工程中涉及到的一般水力學(xué)問(wèn)題能夠分析和計(jì)算。為今后學(xué)習(xí)專(zhuān)業(yè)課，從事專(zhuān)業(yè)技術(shù)工作打下基礎(chǔ)。 本課程主要包括液體的主要物理性質(zhì)、水靜力學(xué)，水運(yùn)動(dòng)學(xué)，水動(dòng)力學(xué)基本原理，液體型態(tài)及水頭損失、有壓管中的恒定流、明渠中的恒定流、堰流及閘

2、孔出流、流體運(yùn)動(dòng)的流場(chǎng)的基本理論等內(nèi)容。 通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，達(dá)到以下要求：1.掌握水力學(xué)的基本概念、基本定律。2.對(duì)水利工程中的一般水流問(wèn)題能夠分析和計(jì)算。3.能夠正確選擇使用各種實(shí)驗(yàn)科研成果及基本圖表，并能正確進(jìn)行數(shù)字計(jì)算。 教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)靜水總壓力的求解，水動(dòng)力學(xué)三大方程連續(xù)性方程、能量方程和動(dòng)量方程的應(yīng)用，水頭損失的計(jì)算等。 教材和參考書(shū) 教材：流體力學(xué) 劉鶴年主編 武漢大學(xué)出版社0 緒 論 (共0.5學(xué)時(shí))1.本章的教學(xué)目的及基本要求 A、教學(xué)目的： 使學(xué)生了解從事水利工程的科技工作者為什么要學(xué)習(xí)流體力學(xué)？激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)流體力學(xué)的興趣，學(xué)習(xí)流體力學(xué)的方法以及對(duì)上課、作業(yè)等的要求。使學(xué)生了

3、解流體力學(xué)的任務(wù)及應(yīng)用領(lǐng)域。B、基本要求： 了解流體力學(xué)的定義、研究對(duì)象，研究?jī)?nèi)容。了解流體力學(xué)的應(yīng)用，了解流體力學(xué)在水利建設(shè)中的作用。 2.本章教學(xué)內(nèi)容的重點(diǎn)和難點(diǎn) A、重點(diǎn)： 流體的連續(xù)介質(zhì)模型、密度與重度、粘性與理想流體模型、牛頓內(nèi)摩擦定律、壓縮性與不可壓模型、質(zhì)量力與表面力。 B、難點(diǎn)： 連續(xù)介質(zhì)模型、牛頓內(nèi)摩擦定律、質(zhì)量力與表面力 3.本章教學(xué)進(jìn)程 A、教學(xué)內(nèi)容及學(xué)時(shí)分配 流體力學(xué)課程總體安排，學(xué)習(xí)要求；流體力學(xué)的定義、研究對(duì)象和研究?jī)?nèi)容；學(xué)習(xí)流體力學(xué)的意義；（25分鐘） B、教學(xué)方法 多媒體教學(xué) C、輔助手段 教師講授 .本章思考題 無(wú) 1 液體的主要物理性質(zhì) (共1.5學(xué)時(shí))1.

4、本章的教學(xué)目的及基本要求 A、教學(xué)目的： 使學(xué)生掌握流體的連續(xù)介質(zhì)理論和流體的主要物理力學(xué)性質(zhì)以及作用在流體上的力的兩種形式。 B、基本要求： 掌握流體的連續(xù)介質(zhì)模型、流體的主要物理性質(zhì)：易流動(dòng)性、密度與重度、粘性與理想流體模型、壓縮性與不可壓模型、表面張力特性、汽化壓強(qiáng)特性；掌握作用在流體上的力的兩種形式：質(zhì)量力與表面力。 2.本章教學(xué)內(nèi)容的重點(diǎn)和難點(diǎn) A、重點(diǎn)： 流體的連續(xù)介質(zhì)模型、粘性與理想流體模型、牛頓內(nèi)摩擦定律、質(zhì)量力與表面力，單位質(zhì)量力。 B、難點(diǎn)： 連續(xù)介質(zhì)模型、牛頓內(nèi)摩擦定律、質(zhì)量力與表面力 3.本章教學(xué)進(jìn)程 A、教學(xué)內(nèi)容及學(xué)時(shí)分配 §1-1 液體的基本特征及連續(xù)介質(zhì)

5、的概念；（10分鐘） §1-2 液體的密度和容重；（5分鐘） §1-3 液體的粘滯性；（35分鐘） §1-4 液體的壓縮性和膨脹性；（5分鐘） §1-7 作用在液體上的力；（20分鐘） B、教學(xué)方法 多媒體教學(xué) C、輔助手段 教師提問(wèn)學(xué)生思考教師講授 .本章思考題 1-1，1-2，1-3 2 水靜力學(xué) (共6學(xué)時(shí))1.本章的教學(xué)目的及基本要求 A、教學(xué)目的： 使學(xué)生理解靜水壓強(qiáng)的兩個(gè)重要特性、液體平衡微分方程，等壓面，掌握重力作用下水靜力學(xué)的基本方程、絕對(duì)壓強(qiáng)與相對(duì)壓強(qiáng)。壓強(qiáng)的測(cè)量、表示方法，水頭、勢(shì)能。平面上的靜水總壓力。作用在曲面上的靜水總壓力。最終

6、能熟練計(jì)算作用在平面、曲面上的靜水總壓力。 B、基本要求： 要明確流體靜力學(xué)是研究液體平衡的規(guī)律及其在工程中應(yīng)用的學(xué)科。要讓學(xué)生掌握流體靜壓強(qiáng)概念及其兩大特性，掌握流體平衡微分方程式，掌握流體靜力學(xué)基本方程式及其物理意義和幾何意義，要正確理解等壓面的概念，并會(huì)分析等壓面，理解絕對(duì)壓強(qiáng)、相對(duì)壓強(qiáng)和真空度的概念及三者間關(guān)系。掌握壓強(qiáng)的度量與量測(cè)原理。掌握靜止液體作用在平面和曲面上的總壓力計(jì)算。 2.本章教學(xué)內(nèi)容的重點(diǎn)和難點(diǎn) A、重點(diǎn)： 靜水壓強(qiáng)的特性、液體平衡微分方程、水靜力學(xué)的基本方程、壓強(qiáng)的量測(cè)、作用在平面、曲面上的靜水總壓力。 B、難點(diǎn)： 液體平衡微分方程、差壓計(jì)、作用在平面、曲面上的靜水總

7、壓力。 3.本章教學(xué)進(jìn)程 A、教學(xué)內(nèi)容及學(xué)時(shí)分配 §2-1 靜水壓強(qiáng)及其特性；（25分鐘） §2-2 液體的平衡方程；（40分鐘） §2-3 重力作用下靜水壓強(qiáng)的基本公式；（35分鐘） §2-5 壓強(qiáng)的度量與量測(cè)；（50分鐘） §2-6 作用于平面上的靜水總壓力；（50分鐘） §2-7 作用于曲面上的靜水總壓力；（65分鐘） 本章小節(jié) (35 分鐘) B、教學(xué)方法 多媒體教學(xué)與板書(shū)教學(xué)相結(jié)合。 C、輔助手段 教師提問(wèn)學(xué)生思考教師講授習(xí)題 注意問(wèn)題：概念、原理、計(jì)算方法的理解、記憶，復(fù)習(xí)高等數(shù)學(xué)中的積分公式。 .本章思考題 2-1、2-

8、2、2-8、2-18、2-19、2-20 3 水運(yùn)動(dòng)學(xué) (共3學(xué)時(shí))1.本章的教學(xué)目的及基本要求 A、教學(xué)目的： 使學(xué)生理解并掌握描述液體運(yùn)動(dòng)的兩種方法拉格朗日法、歐拉法，恒定流、非恒定流、跡線(xiàn)、流線(xiàn)、元流、總流等基本概念，理解并能熟練流體運(yùn)動(dòng)的連續(xù)性方程。 B、基本要求： 本章主要討論理想流體運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律，要讓學(xué)生了解研究流體運(yùn)動(dòng)的兩種基本方法、流動(dòng)的分類(lèi)和流體動(dòng)力學(xué)的基本概念，掌握流體流動(dòng)的連續(xù)性方程，這是學(xué)習(xí)后續(xù)知識(shí)及其它專(zhuān)業(yè)課的基礎(chǔ)，應(yīng)重點(diǎn)掌握。 2.本章教學(xué)內(nèi)容的重點(diǎn)和難點(diǎn) A、重點(diǎn)： 恒定流與非恒定流的概念，跡線(xiàn)與流線(xiàn)的概念及性質(zhì)、恒定一元流的連續(xù)性方程。 B、難點(diǎn)： 應(yīng)用連續(xù)方

9、程解決液體流動(dòng)的流速（或流量）計(jì)算問(wèn)題。流線(xiàn)的性質(zhì)。 3.本章教學(xué)進(jìn)程 A、教學(xué)內(nèi)容及學(xué)時(shí)分配 §3-1 描述液體運(yùn)動(dòng)的兩種方法；（50分鐘） §3-2 恒定流與非恒定流；（20分鐘） §3-3 跡線(xiàn)與流線(xiàn)；（30分鐘） §3-5 一元流動(dòng)法；（20分鐘） §3-6 恒定元流和總流的連續(xù)性方程；（30分鐘） B、教學(xué)方法 多媒體教學(xué)與板書(shū)教學(xué)相結(jié)合。 C、輔助手段 教師提問(wèn)學(xué)生思考教師講授習(xí)題 注意問(wèn)題：概念、原理、計(jì)算方法的理解、記憶 .本章思考題 3-1、3-2、3-8 4 水動(dòng)力學(xué)的基本原理 (共7學(xué)時(shí))1.本章的教學(xué)目的及基本要求 A、

10、教學(xué)目的： 使學(xué)生理解并掌握理想液體元流的能量方程與實(shí)際液體總流的能量方程、恒定總流動(dòng)量方程。 B、基本要求： 本章主要討論理想流體運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律，掌握理想流體微元流束的伯努里方程和定常流動(dòng)的動(dòng)量方程，是學(xué)習(xí)后續(xù)知識(shí)及其它專(zhuān)業(yè)課的基礎(chǔ)，應(yīng)重點(diǎn)掌握；還應(yīng)掌握流速的測(cè)量原理。 2.本章教學(xué)內(nèi)容的重點(diǎn)和難點(diǎn) A、重點(diǎn)： 均勻流與非均勻流的概念；實(shí)際液體恒定流微小流束的能量方程式；實(shí)際液體恒定總流的動(dòng)量方程式。 B、難點(diǎn)： 應(yīng)用連續(xù)方程、伯努里方程及動(dòng)量方程式聯(lián)立解決液體流動(dòng)的流速（或流量）和壓強(qiáng)的計(jì)算問(wèn)題。對(duì)這部分內(nèi)容應(yīng)結(jié)合例題加強(qiáng)訓(xùn)練。 3.本章教學(xué)進(jìn)程 A、教學(xué)內(nèi)容及學(xué)時(shí)分配 §4-4

11、 均勻流與非均勻流；（50分鐘） §4-5 實(shí)際液體恒定總流的能量方程；（120分鐘） §4-6 恒定總流的動(dòng)量方程；（130分鐘） 其他 (50 分鐘) B、教學(xué)方法 多媒體教學(xué)與板書(shū)教學(xué)相結(jié)合。 C、輔助手段 教師提問(wèn)學(xué)生思考教師講授習(xí)題 注意問(wèn)題：概念、原理、計(jì)算方法的理解、記憶。 .本章思考題 4-1,4-2,4-4,4-6,4-8,4-9,4-12,4-14,4-17,4-18,4-19,4-21,4-22 5 液流型態(tài)及水頭損失 (共 4 學(xué)時(shí))1.本章的教學(xué)目的及基本要求 A、教學(xué)目的： 使學(xué)生了解實(shí)際液體的兩種流動(dòng)型態(tài)，流動(dòng)阻力與水頭損失的兩種型式， 理解實(shí)

12、際液體的兩種流動(dòng)型態(tài)，流動(dòng)阻力與水頭損失產(chǎn)生原因。掌握均勻流的基本方程、圓管層流與紊流沿程阻力系數(shù)及沿程 水頭損失、局部水頭損失的計(jì)算方法。B、基本要求： 本章是在第二章研究理想流體運(yùn)動(dòng)基本規(guī)律的基礎(chǔ)上，把討論的范圍從微元流束擴(kuò)大到整個(gè)流場(chǎng)（如管道），并考慮粘性對(duì)流體運(yùn)動(dòng)的影響，本章是解決實(shí)際流體流動(dòng)問(wèn)題的理論基礎(chǔ)，因此，應(yīng)結(jié)合練習(xí)和實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生了解流體流動(dòng)的兩種狀態(tài)，會(huì)用雷諾數(shù)判定流體的兩種狀態(tài)，掌握粘性流體總流的伯努里方程，掌握流體流動(dòng)的能量損失和流動(dòng)阻力的計(jì)算，會(huì)進(jìn)行管道水力計(jì)算。 2.本章教學(xué)內(nèi)容的重點(diǎn)和難點(diǎn) A、重點(diǎn)： 實(shí)際液體的兩種流動(dòng)型態(tài)的判別，均勻流的基本方程，圓管層流與紊流的

13、流速分布、沿程阻力系數(shù)及沿程水頭損失的計(jì)算，局部水頭損失的計(jì)算。 B、難點(diǎn)： 圓管層流與紊流的沿程阻力系數(shù)的計(jì)算。 3.本章教學(xué)進(jìn)程 A、教學(xué)內(nèi)容及學(xué)時(shí)分配 §5-1 水頭損失及其分類(lèi)；（20分鐘） §5-2 均勻流沿程水頭損失與水流阻力的關(guān)系；（30分鐘） §5-3 流動(dòng)的兩種型態(tài)、雷諾實(shí)驗(yàn)；（40分鐘） §5-4 層流運(yùn)動(dòng)；（10分鐘） §5-5 紊流運(yùn)動(dòng)；（30分鐘） §5-6 紊流的沿程水頭損失；（40分鐘） §5-7 局部水頭損失；（30分鐘） B、教學(xué)方法 多媒體教學(xué)與板書(shū)教學(xué)相結(jié)合。 C、輔助手段 教師提問(wèn)學(xué)生

14、思考教師講授習(xí)題 注意問(wèn)題：概念、原理的理解、記憶，在紊流光滑區(qū)、過(guò)渡區(qū)、粗糙區(qū)注意采取課堂提問(wèn)等方式加強(qiáng)學(xué)生理解。 .本章思考題 5-1，5-2，5-6，5-14，5-19，5-20補(bǔ)充題：某隧洞直徑 d =10 m，長(zhǎng)度 l =2 km，糙率 n=0.014，水流屬阻力平方區(qū)。 在滿(mǎn)流條件下，為了保證沿程水頭損失hf 不大于25 m，試求洞內(nèi)流量qv。 6 有壓管中的恒定流 (共3學(xué)時(shí))1.本章的教學(xué)目的及基本要求 A、教學(xué)目的： 使學(xué)生掌握有壓管道、無(wú)壓管道、短管、簡(jiǎn)單長(zhǎng)管的概念，掌握簡(jiǎn)單管道的水力計(jì)算方法。B、基本要求： 理解恒定自由出流、淹沒(méi)出流的基本計(jì)算方法，能熟練計(jì)算短管、簡(jiǎn)單長(zhǎng)

15、管的水力計(jì)算。理解掌握測(cè)壓管水頭線(xiàn)、總水頭線(xiàn)的繪制及其物理意義。 2.本章教學(xué)內(nèi)容的重點(diǎn)和難點(diǎn) A、重點(diǎn)： 短管、簡(jiǎn)單長(zhǎng)管的水力計(jì)算；測(cè)壓管水頭線(xiàn)、總水頭線(xiàn)的繪制。B、難點(diǎn)： 測(cè)壓管水頭線(xiàn)、總水頭線(xiàn)的繪制。 3.本章教學(xué)進(jìn)程 A、教學(xué)內(nèi)容及學(xué)時(shí)分配 §4-1 簡(jiǎn)單管道水力計(jì)算的基本公式有壓管道，無(wú)壓管道，長(zhǎng)管，短管等基本概念。(20分鐘) 自由出流水力計(jì)算(30分鐘) 淹沒(méi)出流水力計(jì)算(25分鐘) 例題(25分鐘) 測(cè)壓管水頭線(xiàn)、總水頭線(xiàn)的繪制方法(50分鐘) B、教學(xué)方法 多媒體講授。 C、輔助手段 教師提問(wèn)學(xué)生思考教師講授習(xí)題 注意問(wèn)題：由于本章內(nèi)容主要應(yīng)用前一章所學(xué)內(nèi)容，可鼓勵(lì)學(xué)生自主思考解題，給學(xué)生一定的獨(dú)立思考時(shí)間。也可根據(jù)學(xué)生解題中的普遍錯(cuò)誤在分析時(shí)進(jìn)行強(qiáng)調(diào)。 .本章思考題 6-1,6-2,6-3,6-4,6-7 8 明渠中的恒定流 (共4學(xué)時(shí))1.本章的教學(xué)目的及基本要求 A、教學(xué)目的： 使學(xué)生理解水力最優(yōu)斷面及允許流速的基本概念，掌握明渠均勻流各類(lèi)問(wèn)題的水力計(jì)算方法。B、基本