水力學(xué)教案(前三章為最終稿)

1、教 案2010 2011學(xué)年 第2學(xué)期學(xué) 院、 系 室 能源與機(jī)械工程系（設(shè)備）課 程 名 稱 水力學(xué)C專業(yè)、年級(jí)、班級(jí) 09土木1-4班主 講 教 師 呂 祥 翠天津城市建設(shè)學(xué)院天津城市建設(shè)學(xué)院教案 編號(hào)：01題目（教學(xué)章、節(jié)或主題）：第一章 緒 論一、本章教學(xué)目標(biāo)及基本要求：教學(xué)目標(biāo)：使學(xué)生了解水力學(xué)的任務(wù)及應(yīng)用領(lǐng)域，掌握液體的連續(xù)介質(zhì)理論和液體的主要物理力學(xué)性質(zhì)以及作用在液體上的力的兩種形式?；疽螅毫私馑W(xué)的發(fā)展簡(jiǎn)史、學(xué)科的簡(jiǎn)本構(gòu)架、研究方法以及課程在專業(yè)中的地位；掌握液體的連續(xù)介質(zhì)模型、液體的主要物理性質(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

2、；掌握作用在液體上的力的兩種形式：質(zhì)量力與表面力。二.本章各節(jié)的教學(xué)內(nèi)容及學(xué)時(shí)分配：§1-1水力學(xué)的任務(wù)和發(fā)展簡(jiǎn)史； 0.75學(xué)時(shí)§1-2連續(xù)介質(zhì)假設(shè) 0.5學(xué)時(shí)§1-3 液體的主要物理性質(zhì) 1.25學(xué)時(shí)§1-4作用在液體上的力；0.5學(xué)時(shí)共3學(xué)時(shí)三.本章教學(xué)內(nèi)容的重點(diǎn)和難點(diǎn)：重點(diǎn)：液體的連續(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)量力與表面力難點(diǎn)：液體質(zhì)點(diǎn)的概念、連續(xù)介質(zhì)模型、牛頓內(nèi)摩擦定律四.本章教學(xué)內(nèi)容的深化和拓寬：深化：連續(xù)介質(zhì)模型的應(yīng)用、牛頓內(nèi)摩擦定律應(yīng)用、質(zhì)量力與表面力的應(yīng)用拓寬：牛頓內(nèi)摩擦定律推廣五.

3、教學(xué)手段及注意內(nèi)容：教學(xué)方式：以教師講授為主注意內(nèi)容：講解時(shí)注意理想流體與非理想流體的主要區(qū)別教學(xué)媒介：多媒體結(jié)合板書六.思考題和習(xí)題：思考題：1.粘性的本質(zhì)是什么？2.牛頓內(nèi)摩擦定律的有哪兩種表述方法？習(xí)題：1-2、1-3七、主要參考書目：1、柯葵等，水力學(xué)，同濟(jì)大學(xué)出版社，2007年2月第7次印刷2、吳持恭，水力學(xué)第四版）.高等教育出版社.2008.123、陳文義，張偉 流體力學(xué). 天津大學(xué)出版社.2005.2 第二次印刷4、莫乃榕，流體力學(xué)水力學(xué)習(xí)題集天津城市建設(shè)學(xué)院教案 編號(hào)：02題目（教學(xué)章、節(jié)或主題）：第二章 液體靜力學(xué)一、本章教學(xué)目標(biāo)及基本要求：目的：使學(xué)生理解靜水壓強(qiáng)的特性、流

4、體平衡微分方程，掌握液體靜力學(xué)的基本方程、液柱式測(cè)壓計(jì)的基本原理，最終能熟練計(jì)算作用在平面、曲面上的靜水總壓力?；疽螅豪斫忪o水壓強(qiáng)的特性，理解流體平衡微分方程，壓強(qiáng)的表示方法、壓強(qiáng)的計(jì)量單位、流體的相對(duì)平衡；掌握液體靜力學(xué)的基本方程，掌握液柱式測(cè)壓計(jì)的基本原理，掌握并能熟練計(jì)算作用在平面、曲面上的液體總壓力。二.本章各節(jié)的教學(xué)內(nèi)容及學(xué)時(shí)分配：§2-1靜水壓強(qiáng)及其特性 0.5學(xué)時(shí)§2-2流體平衡微分方程 0.75學(xué)時(shí)§2-3液體靜壓強(qiáng)的分布規(guī)律 0.75學(xué)時(shí)§2-4壓強(qiáng)的計(jì)算基準(zhǔn)和量度單位 0.5學(xué)時(shí)§2-5靜水壓強(qiáng)的量測(cè)方法 0.5學(xué)時(shí)&#

5、167;2-6作用于平面上的液體總壓力 1學(xué)時(shí)共4學(xué)時(shí)三.本章教學(xué)內(nèi)容的重點(diǎn)和難點(diǎn)：重點(diǎn)：靜水壓強(qiáng)的特性、流體平衡微分方程、液體靜力學(xué)的基本方程、液柱式測(cè)壓計(jì)、作用在平面、曲面上的液體總壓力。難點(diǎn)：作用在平面、曲面上的靜水總壓力、壓力體的概念、壓力作用點(diǎn)的確定。四.本章教學(xué)內(nèi)容的深化和拓寬：深化：液體靜力學(xué)的基本方程、流體平衡微分方程、差壓計(jì)、作用在平面上的液體總壓力。拓寬：在講解作用在平面上的液體總壓力計(jì)算方法時(shí)，介紹理論力學(xué)中有關(guān)慣性矩的相關(guān)知識(shí)。五.教學(xué)手段及注意內(nèi)容：教學(xué)手段：以教師講解為主，分講授提問講授習(xí)題等步驟開展教學(xué)注意內(nèi)容：降解時(shí)注意復(fù)習(xí)理論力學(xué)中有關(guān)積慣性矩及面積慣矩等相關(guān)

6、知識(shí)教學(xué)媒介：多媒體結(jié)合板書六.思考題和習(xí)題：1.思考題：1）流體平衡微分方程是如何進(jìn)行推導(dǎo)的？2）什么是壓力體？它是如何進(jìn)行繪制的？2.習(xí)題：2-5，2-8，2-13，2-22七、主要參考書目：1、柯葵等，水力學(xué)，同濟(jì)大學(xué)出版社，2007年2月第7次印刷2、蔡增基，龍?zhí)煊澹W(xué)，中國建筑工業(yè)出版社，1999.123、陳文義，張偉. 流體力學(xué). 天津大學(xué)出版社.2005.2 第二次印刷4、莫乃榕，流體力學(xué)水力學(xué)習(xí)題集天津城市建設(shè)學(xué)院教案 編號(hào)：03題目（教學(xué)章、節(jié)或主題）：第三章 水動(dòng)力學(xué)一、本章教學(xué)目標(biāo)及基本要求：目的：使學(xué)生掌握恒定總流連續(xù)性方程、元流能量方程與實(shí)際流體總流的能量方程、恒

7、定總流動(dòng)量方程?；疽螅豪斫膺B續(xù)性微分方程、實(shí)際流體的運(yùn)動(dòng)微分方程；牢固掌握、并靈活應(yīng)用恒定總流連續(xù)性方程、元流能量方程與實(shí)際總流的能量方程、恒定總流動(dòng)量方程。二.本章各節(jié)的教學(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 0.5學(xué)時(shí)§3-2液體運(yùn)動(dòng)的一些基本概念 1學(xué)時(shí)§3-3恒定總流的連續(xù)性方程 0.5學(xué)時(shí)§3-4恒定總流能量方程 3.學(xué)時(shí)共計(jì)5學(xué)時(shí)三.本章教學(xué)內(nèi)容的重點(diǎn)和難點(diǎn)： 重點(diǎn)：液體運(yùn)動(dòng)基本概念的具體描述，恒定總流連續(xù)性方程，理想元流的能量方程與實(shí)際流體總流的能量方程。難點(diǎn)：恒定流、均勻流、漸變流的了解與區(qū)別，恒定流連續(xù)性方程的應(yīng)用，實(shí)際

8、液體總流的能量方程的意義及應(yīng)用。四.本章教學(xué)內(nèi)容的深化和拓寬： 深化：元流能量方程的推廣，理想液體恒定流連續(xù)性方程在實(shí)際工程中的應(yīng)用。拓寬：理想元流能量方程的物理意義及幾何意義的推廣，實(shí)際流體總流的能量方程在工程中的應(yīng)用。五.教學(xué)手段及注意內(nèi)容：教學(xué)手段：以教師講解為主，分講授提問講授習(xí)題課實(shí)驗(yàn)等步驟開展教學(xué)注意內(nèi)容：1）對(duì)概念、原理、計(jì)算方法的理解、掌握。注意實(shí)際流體能量方程計(jì)算斷面的選取，以及解題步驟與方法2）注意復(fù)習(xí)高等數(shù)學(xué)的導(dǎo)數(shù)、微分與曲線積分等基本方法教學(xué)媒介：多媒體結(jié)合板書六.思考題和習(xí)題：1. 思考題：1）恒定流與非恒定流是如何定義的？ 2）描述液體運(yùn)動(dòng)的兩種方法各是什么？二者主

9、要區(qū)別是什么？2. 習(xí)題：3-2、3-5、3-6、3-7、3-8、3-11、3-17、3-19、3-22、3-23七、主要參考書目：1、禹化謙，工程水力學(xué)（水力學(xué)） ，西南交通大學(xué)出版社，1999.122.聞德蓀、魏亞東等，工程水力學(xué)（水力學(xué)） ，高等教育出版社，1992.93、陳文義，張偉. 流體力學(xué). 天津大學(xué)出版社.2005.2 第二次印刷4、莫乃榕，流體力學(xué)水力學(xué)習(xí)題集天津城市建設(shè)學(xué)院教案 編號(hào)：04課時(shí)安排：4學(xué)時(shí)教學(xué)課型：理論課 實(shí)驗(yàn)課 習(xí)題課 實(shí)踐課 其它題目（教學(xué)章、節(jié)或主題）：第四章 流動(dòng)阻力和水頭損失教學(xué)目的要求（分掌握、熟悉、了解三個(gè)層次）：目的：使學(xué)生了解實(shí)際流體的兩種

10、流動(dòng)型態(tài)，流動(dòng)阻力與水頭損失的兩種型式，掌握沿程損失、局部損失的分析和計(jì)算方法。基本要求：理解實(shí)際流體的兩種流動(dòng)型態(tài)，流動(dòng)阻力與水頭損失產(chǎn)生的原因，以及邊界層概念及繞流阻力概念。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，理解當(dāng)量粗糙度、當(dāng)量直徑、水力半徑等重要概念。 教學(xué)內(nèi)容（注明： * 重點(diǎn) # 難點(diǎn) ？疑點(diǎn)）：本章各節(jié)的教學(xué)內(nèi)容及學(xué)時(shí)分配：§4-1流動(dòng)阻力與水頭損失的兩種型式 0.25學(xué)時(shí)§4-2層流與紊流、雷諾數(shù) 1學(xué)時(shí) §4-3 均勻流基本方程 0.5學(xué)時(shí)§4-4圓管中的層流運(yùn)動(dòng) 0.5學(xué)時(shí)§

11、;4-4紊流運(yùn)動(dòng) 0.75學(xué)時(shí)§4-5沿程阻力系數(shù)的變化規(guī)律 1.25學(xué)時(shí)§4-6當(dāng)量直徑的概念與非圓管的沿程損失？ 0.25學(xué)時(shí)§4-7管道流動(dòng)的局部損失 0.5學(xué)時(shí)共計(jì)4學(xué)時(shí)本章教學(xué)內(nèi)容的重點(diǎn)和難點(diǎn)：* 實(shí)際流體的兩種流動(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。 沿程損失與局部損失的特征，當(dāng)量粗糙度、當(dāng)量直徑的概念，紊流沿程阻力系數(shù)的計(jì)算。本章教學(xué)內(nèi)容的深化和拓寬：深化：紊流理論基礎(chǔ)，紊流理論的應(yīng)用，N-S方程與雷諾應(yīng)力方程的區(qū)別與了解。拓寬：現(xiàn)代紊流模型的發(fā)展。教學(xué)方式、手段、媒介：教學(xué)方

12、式：以教師講解為主，分講授提問講授習(xí)題課實(shí)驗(yàn)等步驟開展教學(xué)注意問題：紊流與層流的判別，圓管紊流的速度分布、切應(yīng)力分布與紊流阻力系數(shù)經(jīng)驗(yàn)公式的選取。教學(xué)媒介：多媒體結(jié)合板書討論、思考題、作業(yè)：3. 討論： 1）紊流是怎樣形成的？ 2）為什么Re數(shù)可用來作為判別流態(tài)的唯一準(zhǔn)則，而臨界速度卻不可以？4. 作業(yè)：習(xí)題：參考書目：1、柯葵等，水力學(xué)，同濟(jì)大學(xué)出版社，2007年2月第7次印刷2、吳持恭，水力學(xué)（第四版）.高等教育出版社.2008.123、陳文義，張偉主編. 流體力學(xué). 天津大學(xué)出版社.2005.2 第二次印刷4、莫乃榕，流體力學(xué)水力學(xué)習(xí)題集天津城市建設(shè)學(xué)院教案 編號(hào)：05課時(shí)安排：3學(xué)時(shí)教

13、學(xué)課型：理論課 實(shí)驗(yàn)課 習(xí)題課 實(shí)踐課 其它題目（教學(xué)章、節(jié)或主題）：第五章 明渠均勻流教學(xué)目的要求（分掌握、熟悉、了解三個(gè)層次）：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問題的水力計(jì)算方法，并能設(shè)計(jì)渠道的斷面形式和渠道坡度?；疽螅?、了解明渠水流的分類和特征，了解棱柱體渠道的概念，掌握明渠底坡的概念和梯形斷面明渠的幾何特征和水力要素。2、了解明渠均勻流的特點(diǎn)和形成條件，熟練掌握明渠均勻流公式，并能應(yīng)用它來進(jìn)行明渠均勻流水力計(jì)算。3、理解水力最佳斷面和允許流速的概念，掌握水力最佳斷面的條件和允許流速的確定方法，學(xué)會(huì)正確選擇明渠的糙率n值。4、掌握明渠均勻流水力設(shè)

14、計(jì)的類型和計(jì)算方法，能進(jìn)行過流能力和正常水深的計(jì)算，能設(shè)計(jì)渠道的斷面尺寸。教學(xué)內(nèi)容（注明： * 重點(diǎn) # 難點(diǎn) ？疑點(diǎn)）：本章各節(jié)的教學(xué)內(nèi)容及學(xué)時(shí)分配：§6-1明渠均勻流的水力特征 0.5學(xué)時(shí)§6-2明渠均勻流的計(jì)算公式 0.5學(xué)時(shí)§6-3水力最優(yōu)斷面及允許流速 0.75學(xué)時(shí)§6-4明渠均勻流水力計(jì)算的幾類問題 0.75學(xué)時(shí)§6-5無壓圓管均勻流水力計(jì)算 0.5學(xué)時(shí)共計(jì)3學(xué)時(shí)本章教學(xué)內(nèi)容的重點(diǎn)和難點(diǎn)：重點(diǎn)：水力最優(yōu)斷面及允許流速，明渠均勻流的水力計(jì)算難點(diǎn)：水力最優(yōu)斷面條件，無壓圓管均勻流水力計(jì)算。本章教學(xué)內(nèi)容的深化和拓寬：深化：在水力最優(yōu)斷面或

15、允許流速條件下，設(shè)計(jì)渠道的斷面形式和渠道坡度，考慮粗糙度的影響，驗(yàn)算渠道的過流能力。拓寬：與工程實(shí)際相了解，設(shè)計(jì)渠道的斷面形式和渠道坡度，并研究渠道沖刷問題。教學(xué)方式、手段、媒介：教學(xué)方式：講授提問講授習(xí)題課實(shí)驗(yàn)教學(xué)媒介：多媒體結(jié)合板書注意問題：概念、原理、計(jì)算方法的理解、記憶。討論、思考題、作業(yè)：作業(yè)：天津城市建設(shè)學(xué)院教案 編號(hào)：06課時(shí)安排：1學(xué)時(shí)教學(xué)課型：理論課 實(shí)驗(yàn)課 習(xí)題課 實(shí)踐課 其它題目（教學(xué)章、節(jié)或主題）：第七章 明渠非均勻流（簡(jiǎn)介）教學(xué)目的要求（分掌握、熟悉、了解三個(gè)層次）：目的：使學(xué)生理解明渠非均勻流中斷面單位能量、臨界水深等的基本概念，掌握恒定明渠流其流動(dòng)狀態(tài)的判別方法，

16、能進(jìn)行水面曲線的分析與繪制基本要求：1、掌握明渠水流三種流態(tài)（急流、緩流、臨界流）的運(yùn)動(dòng)特征和判別明渠水流流態(tài)的方法，理解佛汝德數(shù)Fr的物理意義。2、理解斷面比能、臨界水深、臨界底坡的概念和特性，掌握矩形斷面明渠臨界水深hk的計(jì)算公式和其它形狀斷面臨界水深的計(jì)算方法。3、了解水躍和水跌現(xiàn)象，掌握共軛水深的計(jì)算，特別是矩形斷明渠面共軛水深計(jì)算。5、掌握棱柱體渠道水面曲線的分類、分區(qū)和變化規(guī)律，能正確進(jìn)行水面線定性分析，了解水面線銜接的控制條件。教學(xué)內(nèi)容（注明： * 重點(diǎn) # 難點(diǎn) ？疑點(diǎn)）：本章各節(jié)的教學(xué)內(nèi)容及學(xué)時(shí)分配：§7-1明渠水流的三種流態(tài)、佛汝德數(shù)§7-2斷面比能（單位能量）與臨界水深§7-3明渠非均勻漸變流微分方程（簡(jiǎn)介）§7-4水躍與跌水共計(jì)1學(xué)時(shí)本章教學(xué)內(nèi)容的重點(diǎn)和難點(diǎn)：重點(diǎn)：斷面單位能量、臨界水深、恒定明渠流其流動(dòng)狀態(tài)的判別方法，水面曲線的分析。難點(diǎn)：臨界水深、恒定明渠流及其流