水力學教案(前三章為最終稿)

1、教 案2010 2011學年 第2學期學 院、 系 室 能源與機械工程系（設備）課 程 名 稱 水力學C專業(yè)、年級、班級 09土木1-4班主 講 教 師 呂 祥 翠天津城市建設學院天津城市建設學院教案 編號：01題目（教學章、節(jié)或主題）：第一章 緒 論一、本章教學目標及基本要求：教學目標：使學生了解水力學的任務及應用領域，掌握液體的連續(xù)介質(zhì)理論和液體的主要物理力學性質(zhì)以及作用在液體上的力的兩種形式?；疽螅毫私馑W的發(fā)展簡史、學科的簡本構架、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)的教學內(nèi)容及學時分配：§1-1水力學的任務和發(fā)展簡史； 0.75學時§1-2連續(xù)介質(zhì)假設 0.5學時§1-3 液體的主要物理性質(zhì) 1.25學時§1-4作用在液體上的力；0.5學時共3學時三.本章教學內(nèi)容的重點和難點：重點：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：液體質(zhì)點的概念、連續(xù)介質(zhì)模型、牛頓內(nèi)摩擦定律四.本章教學內(nèi)容的深化和拓寬：深化：連續(xù)介質(zhì)模型的應用、牛頓內(nèi)摩擦定律應用、質(zhì)量力與表面力的應用拓寬：牛頓內(nèi)摩擦定律推廣五.

3、教學手段及注意內(nèi)容：教學方式：以教師講授為主注意內(nèi)容：講解時注意理想流體與非理想流體的主要區(qū)別教學媒介：多媒體結合板書六.思考題和習題：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？習題：1-2、1-3七、主要參考書目：1、柯葵等，水力學，同濟大學出版社，2007年2月第7次印刷2、吳持恭，水力學第四版）.高等教育出版社.2008.123、陳文義，張偉 流體力學. 天津大學出版社.2005.2 第二次印刷4、莫乃榕，流體力學水力學習題集天津城市建設學院教案 編號：02題目（教學章、節(jié)或主題）：第二章 液體靜力學一、本章教學目標及基本要求：目的：使學生理解靜水壓強的特性、流

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

5、167;2-6作用于平面上的液體總壓力 1學時共4學時三.本章教學內(nèi)容的重點和難點：重點：靜水壓強的特性、流體平衡微分方程、液體靜力學的基本方程、液柱式測壓計、作用在平面、曲面上的液體總壓力。難點：作用在平面、曲面上的靜水總壓力、壓力體的概念、壓力作用點的確定。四.本章教學內(nèi)容的深化和拓寬：深化：液體靜力學的基本方程、流體平衡微分方程、差壓計、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算方法時，介紹理論力學中有關慣性矩的相關知識。五.教學手段及注意內(nèi)容：教學手段：以教師講解為主，分講授提問講授習題等步驟開展教學注意內(nèi)容：降解時注意復習理論力學中有關積慣性矩及面積慣矩等相關

6、知識教學媒介：多媒體結合板書六.思考題和習題：1.思考題：1）流體平衡微分方程是如何進行推導的？2）什么是壓力體？它是如何進行繪制的？2.習題：2-5，2-8，2-13，2-22七、主要參考書目：1、柯葵等，水力學，同濟大學出版社，2007年2月第7次印刷2、蔡增基，龍?zhí)煊?，水力學，中國建筑工業(yè)出版社，1999.123、陳文義，張偉. 流體力學. 天津大學出版社.2005.2 第二次印刷4、莫乃榕，流體力學水力學習題集天津城市建設學院教案 編號：03題目（教學章、節(jié)或主題）：第三章 水動力學一、本章教學目標及基本要求：目的：使學生掌握恒定總流連續(xù)性方程、元流能量方程與實際流體總流的能量方程、恒

7、定總流動量方程?；疽螅豪斫膺B續(xù)性微分方程、實際流體的運動微分方程；牢固掌握、并靈活應用恒定總流連續(xù)性方程、元流能量方程與實際總流的能量方程、恒定總流動量方程。二.本章各節(jié)的教學內(nèi)容及學時分配：§3-1描述液體運動的兩種方法 0.5學時§3-2液體運動的一些基本概念 1學時§3-3恒定總流的連續(xù)性方程 0.5學時§3-4恒定總流能量方程 3.學時共計5學時三.本章教學內(nèi)容的重點和難點： 重點：液體運動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際流體總流的能量方程。難點：恒定流、均勻流、漸變流的了解與區(qū)別，恒定流連續(xù)性方程的應用，實際

8、液體總流的能量方程的意義及應用。四.本章教學內(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)性方程在實際工程中的應用。拓寬：理想元流能量方程的物理意義及幾何意義的推廣，實際流體總流的能量方程在工程中的應用。五.教學手段及注意內(nèi)容：教學手段：以教師講解為主，分講授提問講授習題課實驗等步驟開展教學注意內(nèi)容：1）對概念、原理、計算方法的理解、掌握。注意實際流體能量方程計算斷面的選取，以及解題步驟與方法2）注意復習高等數(shù)學的導數(shù)、微分與曲線積分等基本方法教學媒介：多媒體結合板書六.思考題和習題：1. 思考題：1）恒定流與非恒定流是如何定義的？ 2）描述液體運動的兩種方法各是什么？二者主

9、要區(qū)別是什么？2. 習題：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（水力學） ，西南交通大學出版社，1999.122.聞德蓀、魏亞東等，工程水力學（水力學） ，高等教育出版社，1992.93、陳文義，張偉. 流體力學. 天津大學出版社.2005.2 第二次印刷4、莫乃榕，流體力學水力學習題集天津城市建設學院教案 編號：04課時安排：4學時教學課型：理論課 實驗課 習題課 實踐課 其它題目（教學章、節(jié)或主題）：第四章 流動阻力和水頭損失教學目的要求（分掌握、熟悉、了解三個層次）：目的：使學生了解實際流體的兩種

10、流動型態(tài)，流動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算方法?；疽螅豪斫鈱嶋H流體的兩種流動型態(tài)，流動阻力與水頭損失產(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、局部水頭損失的計算方法，理解當量粗糙度、當量直徑、水力半徑等重要概念。 教學內(nèi)容（注明： * 重點 # 難點 ？疑點）：本章各節(jié)的教學內(nèi)容及學時分配：§4-1流動阻力與水頭損失的兩種型式 0.25學時§4-2層流與紊流、雷諾數(shù) 1學時 §4-3 均勻流基本方程 0.5學時§4-4圓管中的層流運動 0.5學時§

11、;4-4紊流運動 0.75學時§4-5沿程阻力系數(shù)的變化規(guī)律 1.25學時§4-6當量直徑的概念與非圓管的沿程損失？ 0.25學時§4-7管道流動的局部損失 0.5學時共計4學時本章教學內(nèi)容的重點和難點：* 實際流體的兩種流動型態(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算，局部水頭損失的計算。 沿程損失與局部損失的特征，當量粗糙度、當量直徑的概念，紊流沿程阻力系數(shù)的計算。本章教學內(nèi)容的深化和拓寬：深化：紊流理論基礎，紊流理論的應用，N-S方程與雷諾應力方程的區(qū)別與了解。拓寬：現(xiàn)代紊流模型的發(fā)展。教學方式、手段、媒介：教學方

12、式：以教師講解為主，分講授提問講授習題課實驗等步驟開展教學注意問題：紊流與層流的判別，圓管紊流的速度分布、切應力分布與紊流阻力系數(shù)經(jīng)驗公式的選取。教學媒介：多媒體結合板書討論、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)的唯一準則，而臨界速度卻不可以？4. 作業(yè)：習題：參考書目：1、柯葵等，水力學，同濟大學出版社，2007年2月第7次印刷2、吳持恭，水力學（第四版）.高等教育出版社.2008.123、陳文義，張偉主編. 流體力學. 天津大學出版社.2005.2 第二次印刷4、莫乃榕，流體力學水力學習題集天津城市建設學院教案 編號：05課時安排：3學時教

13、學課型：理論課 實驗課 習題課 實踐課 其它題目（教學章、節(jié)或主題）：第五章 明渠均勻流教學目的要求（分掌握、熟悉、了解三個層次）：目的：使學生理解水力最優(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算方法，并能設計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和形成條件，熟練掌握明渠均勻流公式，并能應用它來進行明渠均勻流水力計算。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，學會正確選擇明渠的糙率n值。4、掌握明渠均勻流水力設

14、計的類型和計算方法，能進行過流能力和正常水深的計算，能設計渠道的斷面尺寸。教學內(nèi)容（注明： * 重點 # 難點 ？疑點）：本章各節(jié)的教學內(nèi)容及學時分配：§6-1明渠均勻流的水力特征 0.5學時§6-2明渠均勻流的計算公式 0.5學時§6-3水力最優(yōu)斷面及允許流速 0.75學時§6-4明渠均勻流水力計算的幾類問題 0.75學時§6-5無壓圓管均勻流水力計算 0.5學時共計3學時本章教學內(nèi)容的重點和難點：重點：水力最優(yōu)斷面及允許流速，明渠均勻流的水力計算難點：水力最優(yōu)斷面條件，無壓圓管均勻流水力計算。本章教學內(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，設計渠道的斷面形式和渠道坡度，考慮粗糙度的影響，驗算渠道的過流能力。拓寬：與工程實際相了解，設計渠道的斷面形式和渠道坡度，并研究渠道沖刷問題。教學方式、手段、媒介：教學方式：講授提問講授習題課實驗教學媒介：多媒體結合板書注意問題：概念、原理、計算方法的理解、記憶。討論、思考題、作業(yè)：作業(yè)：天津城市建設學院教案 編號：06課時安排：1學時教學課型：理論課 實驗課 習題課 實踐課 其它題目（教學章、節(jié)或主題）：第七章 明渠非均勻流（簡介）教學目的要求（分掌握、熟悉、了解三個層次）：目的：使學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狀態(tài)的判別方法，

16、能進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）的運動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的計算公式和其它形狀斷面臨界水深的計算方法。3、了解水躍和水跌現(xiàn)象，掌握共軛水深的計算，特別是矩形斷明渠面共軛水深計算。5、掌握棱柱體渠道水面曲線的分類、分區(qū)和變化規(guī)律，能正確進行水面線定性分析，了解水面線銜接的控制條件。教學內(nèi)容（注明： * 重點 # 難點 ？疑點）：本章各節(jié)的教學內(nèi)容及學時分配：§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（簡介）§7-4水躍與跌水共計1學時本章教學內(nèi)容的重點和難點：重點：斷面單位能量、臨界水深、恒定明渠流其流動狀態(tài)的判別方法，水面曲線的分析。難點：臨界水深、恒定明渠流及其流