四川大学水力学教案.docx
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四川大学水力学教案
四川大学教案
课程名称
水力学
授课专业
水工
年级
2007
课程编号
30619450-0
课程类型
必修课
校级公共课〔〕；根底或专业根底课〔√〕；专业课〔〕
选修课
限选课〔〕；任选课〔〕
授课方式
课堂讲授〔75〕；实践课〔9〕
考核方式
考试〔√〕；考察〔〕
课程教学
总学时数
84〔其中9个实验〕
实分数
5学分
学时分配
课堂讲授75学时；实践课9学时
教材名称
水力学
作者
吴持恭
及出版时间
高等教育2008年1月第4版
指定参考书
作者
及出版时间
?
水力学?
学习
1.大学水力学教研室〔国家精品课程〕skhl.scu.edu./hydraulics/
2.河海大学水力学〔国家精品课程〕online.hhu.edu./slx/
3.华北水利水电学院水力学精品课程〔国家精品课程〕210.43.128.116/slx/
4.清华大学水力学实验eol.jlu.edu./software/08/01/008/01/00001/index.htm
5.?
流体力学（水力学）?
-大学精品课程
.cqu.edu./yuanxishezhi/chengshijianshe/ch/kc/ltlx/
授课教师
王协康
职称
研究员
单位
水电学院
授课时间
2008~2009学年下期第2~16周
联系方式
Email:
wangxiekang163.0（O）
注：
表中〔〕选项请打“√〞。
四川大学教案
【理、工科】
周次
第1周，第1次课〔2007-03-5〕
备注
章节
名称
绪论
授课
方式
理论课〔√〕；实验课〔〕；实习〔〕
教学
时数
3
教
学
目
的
及
要
求
目的：
掌握工程流体力学这门课的性质及一些根本概念
要求：
学生了解水力学的任务与研究对象，水力学的根本推动力，重点掌握液体主要的物理性质，着重介绍牛顿摩擦定律及其特点等要求学生掌握牛顿摩擦定律及其简单应用，了解连续介质及理想液体的假定。
教学容提要
时间
分配
§0-1水力学的任务与研究对象
水静力学、水力学开展简况
§0-2液体的主要特重性质
一、惯性质量和密度
二、万有引力特性、重力
三、粘滞性与粘滞系数
四、压缩性及压缩系数
五、外表引力及外表引力系数
§0-3连续介质和理想液体的概念
§0-4作用于液体上的力
§0-5水力学的研究方法
§0-1小节1学时
§0-2小节1学时
§0-3到§0-5小节1学时
教
学
重
点
与
难
点
重点：
1、
2、分析相邻液层
的方向及
难点：
液体的粘滞性与粘滞系数包括粘滞的概念，粘滞系数的概念，牛顿摩擦定律的表示及适用条件
讨
论
、
练
习
、
作
业
，固体与液体摩擦力
讨论：
液体粘滞性现象
作业：
思考题[0-2]、[0-4]；习题[0-4]、[0-5]、[0-6]
教
学
手
段
多媒体+板书
参
考
资
料
注：
教案按授课次数填写，每次授课均应填写一份。
重复班授课可不另填写教案。
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【理、工科】
周次
第1周，第2次课〔2007-03-8〕
备注
章节
名称
第一章水静力学1-5节
授课
方式
理论课〔√〕；实验课〔〕；实习〔〕
教学
时数
3
教
学
目
的
及
要
求
掌握静水压强的概念及特性，液体平衡的微分方程式及积分，等压面的概念，重力作用下静水压强的计算公式。
教学容提要
时间
分配
上节主要容回忆
§1水静力学
§1-1静水压强及其特性
§1-2液体平衡微分方程式及积分
§1-3等压面
§1-4重力作用下静水压强的根本公式
§1-5几种质量力同时作用下液体平衡
容回忆及§1-1小节1学时
§1-2和§1-3小节1学时
§1-4和§1-5小节1学时
教
学
重
点
与
难
点
静水压强的方向指向
重点：
静水压强的根本公式，等压面的概念及正确判断等压面
难点：
正确的找到等压面
讨
论
、
练
习
、
作
业
分布荷载，点压强等
课堂讨论及练习，等压面的判断
作业：
复习本堂课的容
教
学
手
段
多媒体+板书
参
考
资
料
注：
教案按授课次数填写，每次授课均应填写一份。
重复班授课可不另填写教案。
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【理、工科】
周次
第2周，第1次课〔2007-03-12〕
备注
章节
名称
第一章6-10节
授课
方式
理论课〔√〕；实验课〔〕；实习〔〕
教学
时数
3
教
学
目
的
及
要
求
让学生掌握重力作用下及几种质量力同时作用下静水压强的计算及两者之间的异同、绝对压强与相对压强的概念及压强的几种测量方法。
让学生掌握压强的液拉表示法、
的含义，会计算作用于平面上的静水总压力及曲面上的静水总压力
教学容提要
时间
分配
上节主要容回忆
§1-6绝对压强与相对压强
§1-7压强的测量
§1-8压强的液柱表示法，水头与单位势能
§1-9作用于平面上的静水总压力
§1-10作用于曲面上的静水总压力
压强液柱表示，势能
图解法——矩形
平面
解析法——任意形
二向曲面
容回忆及§1-6、1-7小节1学时
§1-8和§1-9小节1学时
§1-10小节1学时
教
学
重
点
与
难
点
重点及难点：
重力作用下静水压强的计算及绝对压强与相对压强，真空度的概念及区别。
压强测量方法，等压面概念的具体应用。
作用于平面上的静水总压力：
会画压力图并求总压力，会用解析法计算任意平面所受总压力；
作用于曲面上的静水总压力：
会计算总压力的水平分力，垂直分力及总压力，会画压力体。
讨
论
、
练
习
、
作
业
压强测量的作业
讨论：
思考题及等压面的寻找
练习：
例题：
[1-2]、[1-4]、[1-5]、[1-6]
作业：
思考题[1-2]、[1-4]；习题[1-1]、[1-3]、[1-7]、[1-9]、[1-11]、[1-12]、[1-13]、[1-18]、[1-19]、[1-20]
教
学
手
段
多媒体+板书
参
考
资
料
注：
教案按授课次数填写，每次授课均应填写一份。
重复班授课可不另填写教案。
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【理、工科】
周次
第2周，第2次课〔2007-03-15〕
备注
章节
名称
第二章液体运动的流速理论〔1-6节〕
授课
方式
理论课〔√〕；实验课〔〕；实习〔〕
教学
时数
3
教
学
目
的
及
要
求
加深理解
让学生了解拉格朗日法和欧拉法的区别，掌握恒定流与非恒定流的区别，迹线与流线的概念，流管、流速、总流，过水断面，流量、断面平均流速的概念。
总流等概念及恒定一元流的连续性方程〔质量守恒定律〕
教学容提要
时间
分配
§2-1描述液体运动的两种方法
§2-2恒定流与非恒定流
§2-3迹线与流线
§2-4液体运动的流速理论的一些根本概念
§2-5一元流、二元流、三元流
§2-6恒定一元流的连续性方程
§2-1、2-2小节1学时
§2-3和§2-4小节1学时
§2-5和2-6小节1学时
教
学
重
点
与
难
点
掌握并区分液体运动流速理论的一些根本概念及概念之间的区别
掌握恒定一元流的连续性方程
讨
论
、
练
习
、
作
业
课堂提问、讨论式答复
讨论
的适用条件
作业：
理解流束理论主要概念
教
学
手
段
多媒体+板书
参
考
资
料
注：
教案按授课次数填写，每次授课均应填写一份。
重复班授课可不另填写教案。
四川大学教案
【理、工科】
周次
第3周，第1次课〔2007-03-19〕
备注
章节
名称
第二章：
液体运动的流速理论〔7-9节〕
授课
方式
理论课〔√〕；实验课〔〕；实习〔〕
教学
时数
3
教
学
目
的
及
要
求
了解恒定、非恒定、迹线、流线概念
了解连续方程描绘的实际现象，公式应用条件
掌握和运用实际液体恒定总流的能量方程式
掌握均匀流与非均流概念及特性
教学容提要
时间
分配
上节主要容回忆
描述液体运动的两种方法介绍
恒定非恒定、迹线流线概念及过水断面
Q、V名词的含意
一元恒定连续方程
§2-7理想液体及实际液体恒定流微小流速的能量方程式
§2-8均匀流与非均匀流，非均匀渐变流与急变流
§2-9实际液体恒定总流能量方程
容回忆及2-7小节为1学时
2-8小节为1学时
2-9小节为1学时
教
学
重
点
与
难
点
重点：
①8个概念上以及连续方程的引入
②均匀与非均匀流的概念及特性
③
注意点及公式的运用，会画测压管水头线及总水头线
讨
论
、
练
习
、
作
业
讨论：
总水头线与测压管水头线的趋势
练习：
例2-1及2-2
作业：
思考题[2-1]、[2-5]习题：
[2-2]、[2-5]
教
学
手
段
多媒体+板书
参
考
资
料
注：
教案按授课次数填写，每次授课均应填写一份。
重复班授课可不另填写教案。
四川大学教案
【理、工科】
周次
第3周，第2次课〔2007-03-22〕
备注
章节
名称
第二章：
液体运动的流速理论〔10-13节〕
授课
方式
理论课〔√〕；实验课〔〕；实习〔〕
教学
时数
3
教
学
目
的
及
要
求
通过分析能量方程在实践中的运用，使学生更好的掌握能量方程及其各项物理意义
掌握实际液体恒定总流的动量方程
及其应用
教学容提要
时间
分配
上节主要容回忆
§2-10能量方程式应用举例
一、毕托管测流速
二、文里流量计
三、孔口出流计算
四、管嘴恒定出流
§2-11实际液体恒定总流的动量方程式
§2-12恒定总流动量方程式应用举例
§2-13量纲分析与无定理
容回忆及2-10小节为1.5学时
2-11小节为0.5学时
2-12和2-13小节为1学时
教
学
重
点
与
难
点
均匀流特性P动=P静的原因
能量方程图示
总水头线
测压管水头线*-
在四个应用举例中，孔口出流中孔口非恒定出流较层理解
基准面选择
计算断面，计算点选择
动量方程式的运用及应用时的注意点
讨
论
、
练
习
、
作
业
讨论：
基层面的选取
孔口出流与管嘴出流哪个流量大
作业：
习题[2-8]、[2-10]、[2-12]、[2-13]、[2-14]、[2-15]。
教
学
手
段
多媒体+板书
参
考
资
料
注：
教案按授课次数填写，每次授课均应填写一份。
重复班授课可不另填写教案。
四川大学教案
【理、工科】
周次
第4周，第1次课〔2007-03-26〕
备注
章节
名称
第三章：
液流型态及水头损失〔1-3节〕
授课
方式
理论课〔√〕；实验课〔〕；实习〔〕
教学
时数
3
教
学
目
的
及
要
求
稳固第二章容掌握水头损失的物理概念及分类液流边界在横向和纵向对水头损失的影响及均匀流中
与
的关系。
掌握液流运动的两种形态及其判别，紊流的四个特征。
教学容提要
时间
分配
上节主要容回忆
第二章习题课
§3-1水头损失的物理概念及其分类
§3-2液流边界几何条件对水头损失的影响
§3-3均匀流沿程水头损失与切应力的关系
§3-4液体运动的两种形态
容回忆和第二章习题课为1学时
§3-1和§3-2小节为1学时
§3-3和§3-4小节为1学时
教
学
重
点
与
难
点
层流及紊流两种液流形态的概念及判别紊流形成过程
水头损失形成原因及分成
与
两类
断面形状在横向与纵向对水头损失的影响
的适用条件，公式指导
达西公式
的含义
讨
论
、
练
习
、
作
业
作业：
思考题[3-2]、[3-4]；习题[3-1]、[3-3]
教
学
手
段
多媒体+板书
参
考
资
料
注：
教案按授课次数填写，每次授课均应填写一份。
重复班授课可不另填写教案。
四川大学教案
【理、工科】
周次
第4周，第2次课〔2007-03-29〕
备注
章节
名称
第三章：
液流型态及水头损失〔5-9节〕
授课
方式
理论课〔√〕；实验课〔〕；实习〔〕
教学
时数
3
教
学
目
的
及
要
求
层流中
计算沿程水头损失。
会用计算的试算法及查莫迪图法两种方法求解入会用才公式
计算损失
会查图求解局部水头损失。
教学容提要
时间
分配
上节主要容回忆
§3-5圆管中层流运动及其沿程水头损失的计算
§3-6紊流的特征
§3-7沿程阻力系数入的变化规律
§3-8计算沿程水头损失的经历公式-才公式
§3-9局部水头损失
容回忆和3-5小节为0.5学时
3-6小节1学时
3-7和3-8、3-9为1.5学时
教
学
重
点
与
难
点
紊动特征中的粘性底层概念。
的求解，局部水头损失中的取值
才公式
的运用
讨
论
、
练
习
、
作
业
作业：
习题[3-6]、[3-8]、[3-10]、[3-13]
教
学
手
段
多媒体+板书
参
考
资
料
注：
教案按授课次数填写，每次授课均应填写一份。
重复班授课可不另填写教案。
四川大学教案
【理、工科】
周次
第5周，第1次课〔2007-04-02〕
备注
章节
名称
第四章：
有压管中的恒定流〔1-7节〕
授课
方式
理论课〔√〕；实验课〔〕；实习〔〕
教学
时数
3
教
学
目
的
及
要
求
明确什么是有压管〔水利工程中和生活中的实例〕
什么是简单管？
什么是复杂管道？
以及长、短管道？
掌握这些简单管道的水力计算公式
用这些公式、原理能解决一些工程实际中的问题
教学容提要
时间
分配
主要容介绍
1、有压管道的含意
2、简单、复杂管道的情况长、短管的定义
3、简单管道水力计的根本公式
①自由出流②淹没出流③按长管计算的情况
4、简单管道水力计算类型〔主要的四种类型〕
5、虹吸管、水泵的水力计算
§4-1简单管道水力计算的根本公式
§4-2简单管道水力计算的根本类型
§4-3简单管道水力计算的特例-虹吸管及水泵装置
复杂管道水力计算
按长管的概念对串联管、并联管、分叉管
沿程均匀泄流管道的水力计算公式进展介绍，并分别举例
最后举一个上述四种类型出现在一个管道系统中的算例
§4-4，4-5，4-6，4-7串联管道并联管道分叉管道及流程均匀泄流管道的水力计算
主要容介绍和4-1小节为1学时
4-2和4-3小节为1学时
§4-4，4-5，4-6，4-7为1学时
教
学
重
点
与
难
点
重点：
1、能量方程的应用深化
2、长、短管概念
简单管道中长管及短管的计算，其中短管中包括自由出流及淹没出流的水力计算，虹吸管及水泵装置的水力计算。
在长管条件下、串联、并联、分叉管道各自沿程阻力的特点。
对非点型并联管道〔看似分叉型〕与分叉管道的区分
串联管道中
及水力计算
并联管道中
及水力计算
分叉及均匀泄流管道水力计算
讨
论
、
练
习
、
作
业
讨论：
1、自由出流、淹没出流在A，d一样H=Z
Q自
，Q淹
时Q的关系。
2、当管中某段有负压时有哪些方法纠正？
哪种最好。
讨论本章末的思考题
作业[4-1]、[4-2]、[4-3]、[4-7]、[4-8]、[4-11]
教
学
手
段
多媒体+板书
参
考
资
料
注：
教案按授课次数填写，每次授课均应填写一份。
重复班授课可不另填写教案。
四川大学教案
【理、工科】
周次
第5周，第2次课〔2007-04-05〕
备注
章节
名称
第五章明渠恒定均匀流〔1-6节〕
授课
方式
理论课〔√〕；实验课〔〕；实习〔〕
教学
时数
3
教
学
目
的
及
要
求
首先明确无压流就是明渠水流〔举出生活、工程中的例子〕然后引出明渠恒定均匀流的含意。
掌握明渠均匀流的特性、产生条件以及计算公式并会用这些公式解决一些生产实际问题。
教学容提要
时间
分配
主要容简介横断面
明渠类型及其对水流运动的影响
底坡
§5-1明渠的类型及对水流运动的影响
§5-2明渠均匀流的特性及产生条件
§5-3明渠均匀流动计算公式
§5-4水力最正确断面及允许流速
§5-5明渠均匀流水力计算
§5-6粗糙度不同及复式断面明渠的水力计算
容简介、5-1、5-2小节为1学时
5-3和5-4小节为1学时
5-5和5-6小节为1学时
教
学
重
点
与
难
点
1、梯形因常用故做重点介绍，其横断面的水力要素计算式。
2、顺、平、逆坡的引入，棱柱体的渠
3、明渠均匀流总水头、水面、底坡三线平行
4、明渠在模向及纵向对水流运动的影响，明渠均匀流的特性及产生条件，及明渠均匀流计算公式
5、水力最正确断面的概念及计算明渠均匀流的水力计算
讨
论
、
练
习
、
作
业
作业：
思考题[5-4]；习题[5-2]、[5-4]、[5-8]、[5-11]
教
学
手
段
多媒体+板书
参
考
资
料
注：
教案按授课次数填写，每次授课均应填写一份。
重复班授课可不另填写教案。
四川大学教案
【理、工科】
周次
第6周，第1次课〔2007-04-9〕
备注
章节
名称
第六章明渠恒定非均匀流〔1-4节〕
授课
方式
理论课〔√〕；实验课〔〕；实习〔〕
教学
时数
3
教
学
目
的
及
要
求
要明确明渠恒定非均匀渐变流的三种流态——急、缓、临界流三种流态及其判别
，
的计算和
的物理力学意义
断面比能、比能曲线
教学容提要
时间
分配
主要容介绍
1、概述明渠恒定非均匀渐变流这章所要讨论的问题主要是水面曲线的定性分析与定量计算，其在生产实际中的意义。
2、由波的角度引出明渠水流三种流态
3、再从能量角度应证明渠水流三种流态
4、介绍
，
，
，
的计算式和计算方法〔hk不同断面的计算方法〕
§6-1明渠水流的三种流态
§6-2断面比能及临界水深
§6-3临界底坡，缓坡及陡坡
§6-4临界水深的一些实例
容介绍和6-1小节为1学时
6-2小节为1学时
6-3和6-4小节为1学时
教
学
重
点
与
难
点
1、明渠水流三种流态的引入，如何用Vw、hk、Fr及判断明渠水流的三种流态
2、Es与E的区别
3、Fr的物理、力等意义
4、hk的影响因素，ho的影响因素hk与i无关ho与i有关
引出临界底坡ik
讨
论
、
练
习
、
作
业
作业：
思考题[6-1]、[6-5]、[6-7]
教
学
手
段
多媒体+板书
参
考
资
料
注：
教案按授课次数填写，每次授课均应填写一份。
重复班授课可不另填写教案。
四川大学教案
【理、工科】
周次
第6周，第2次课〔2007-04-12〕
备注
章节
名称
第六章明渠恒定非均匀流〔5-8节〕
授课
方式
理论课〔√〕；实验课〔〕；实习〔〕
教学
时数
3
教
学
目
的
及
要
求
了解明渠恒定非均匀渐变流的微分方程尤其是棱柱体明渠渐变流水深沿程变化的微分方程以及水位沿流程变化的微分方程。
掌握棱柱体明渠恒定非均匀渐变流水面曲线的分析及计算
教学容提要
时间
分配
上节主要容回忆
1、hk的一些实例
2、明渠恒定非均匀渐变流的微分方程
3、棱柱体恒定非均匀渐变流的水面曲线定性分析
趋势
4、再时间许可时先简要介绍逐段试算法对水面线作定量计算
§6-5明渠恒定非均匀渐变流的微分方程式
§6-6棱柱体明渠中恒定非均匀渐变流水面曲线分析
§6-7明渠恒定非均匀渐变水面曲线的计算-逐段试算法
§6-8河渠恒定非均匀流的流量与糙率的计算
容回忆和6-5小节为1学时
6-6小节为1学时
6-7和6-8小节为1学时
教
学
重
点
与
难
点
明渠恒定非均匀渐变流水面曲线分析及计算。
1、棱柱体
在定性分析其水面线中的应用
2、十二种水面线类型的引入，当i>0，a，b，c区的情况即N-N线，K-K线相对位置确实定
i≤0时只有b，C区的情况
3、归纳a，b，c三区水面线走势理论与实际的结合
讨
论
、
练
习
、
作
业
讨论例题[6-6]、[6-7]以及[6-5]
作业：
习题[6-1]、[6-3]、[6-6]、[6-7]、[6-10]、[6-15]、[6-16]
教
学
手
段
多媒体+板书
参
考
资
料
注：
教案按授课次数填写，每次授课均应填写一份。
重复班授课可不另填写教案。
四川大学教案
【理、工科】
周次
第7周，第
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