流体力学与流体机械教案.docx

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流体力学与流体机械教案

《流体力学与流体机械》教案

授课班级：

环境工程专业2004级（必修课）

主讲：

康军利

第一章流体及其物理性质

1.本章的教学目的及基本要求

目的：

使学生了解流体力学的任务及应用领域，掌握流体的连续介质理论和流

体的主要物理力学性质以及作用在流体上的力的两种形式。

基本要求：

掌握流体的连续介质模型、流体的主要物理性质：

易流动性、密度

与重度、黏性与理想流体模型、压缩性与不可压模型、表面张力特性、汽化压强

特性；掌握作用在流体上的力的两种形式：

质量力与表面力

2.本章各节的教学内容

§1-1流体的定义、特征和连续介质假设

§1-2流体的密度

§1-3液体的压缩性和膨胀性

§1-4流体的黏性

§1-5流体的分类

§1-6流体的表面性质

§1-7作用在流体上的力

第一章习题课

3.本章教学内容的重点和难点

重点：

流体的连续介质模型、密度与重度、黏性与理想流体模型、牛顿内摩擦

定律、压缩性与不可压模型、质量力与表面力

难点：

连续介质模型、牛顿内摩擦定律、质量力与表面力

4.本章教学内容的深化和拓宽

深化：

连续介质模型的应用、牛顿内摩擦定律应用、质量力与表面力的应用

拓宽：

牛顿内摩擦定律推广

5.本章教学方式（手段）及教学过程中应注意的问题

教学方式：

讲授

注意问题：

概念理解、记忆并能应用。

6.本章的主要参考书目

《工程流体力学》（管楚定北京电力专科学校）

《工程流体力学》（上海电力学院成教院）

《工程流体力学》（毛羽冲江西电力专科学校）

授课序号：

一

一、包含教材章节

§1-1流体的定义、特征和连续介质假设

§1-2流体的密度

§1-3液体的压缩性和膨胀性

§1-4流体的黏性

二、主要内容（具体到各知识点）及课时分配

§1-1工程流体力学的任务及发展史10分钟

1）任务

2）发展史

§1-2连续介质假定15分钟

1）流体质点

2）流体的连续介质模型

§1-3液体的基本特性20分钟

1）流体的受力特点

2）易流动性

§1-4流体的黏性45分钟

1）密度与重度

2）黏性与理想流体模型

3）压缩性与不可压模型

4）表面张力特性

5）汽化压强特性

三、本单元的教学方式（手段）

教学方式：

讲授

四、本单元师生活动设计

教师提问——学生思考——教师讲授

五、本单元的讲课提纲、板书设计（电子教案）

见电子教案：

六、本单元的作业布置

思考题：

1-1、1-3、1-4、1-5、1-6

习题：

1-2、1-6

七、课后总结

授课序号：

二

一、包含教材章节

§1-5流体的分类

§1-6流体的表面性质

§1-7作用在流体上的力

二、主要内容（具体到各知识点）及课时分配

§1-5流体的分类20分钟

1）理想流体与黏性流体

2）不可压缩流体与可压缩流体

3）牛顿流体与非牛顿流体

§1-6流体的表面性质25分钟

1）表面张力

2）毛细现象

§1-7作用在流体上的力15分钟

1）表面力

2）质量力

第一章例题与课堂练习30分钟

1）压缩性与膨胀性

2）牛顿内摩擦定律的应用

三、本单元的教学方式（手段）

教学方式：

讲授

四、本单元师生活动设计：

教师提问——学生思考——教师讲授

五、本单元的讲课提纲、板书设计（电子教案）

见电子教案：

六、本单元的作业布置

思考题：

1-7、1-8、1-9、1-5

习题：

1-15、1-16、1-17

七、课后总结

第二章流体静力学

1.本章的教学目的及基本要求

目的：

使学生理解静水压强的特性、液体平衡微分方程，掌握水静力学的基本

方程、液柱式测压计的基本原理，最终能熟练计算作用在平面、曲面上的静水总

压力。

基本要求：

要明确流体静力学是研究流体在外力作用下静止平衡规律及其在工

程实际中的应用。

要让学生掌握流体静压强概念及其两大特性，掌握流体平衡微分方程式，掌

握流体静力学基本方程式及其物理意义和几何意义，要正确理解等压面的概念，

并会分析等压面，理解绝对压强、计示压强和真空度的概念及三者间关系。

掌握各种液柱式测压计的结构，测压原理及适用范围，了解水位计的原理。

掌握静止液体作用在平面和曲面上的总压力计算。

2.本章各节的教学内容

§2-1流体静压强及其特性

§2-2液体的平衡微分方程等压面

§2-3在重力作用下的流体静力学基本方程

§2-4绝对压强、计示压强和真空度

§2-5流体静力学方程的应用

§2-6水位计的基本原理

§2-7作用在平面上的静水总压力

§2-8作用在曲面上的静水总压力

习题课

3.本章教学内容的重点和难点

重点：

静水压强的特性、液体平衡微分方程、液体的相对平衡、水静力学的基本

方程、液柱式测压计、作用在平面、曲面上的静水总压力。

难点：

液体平衡微分方程、液体的相对平衡、差压计、作用在平面、曲面上的静

水总压力。

4.本章教学内容的深化和拓宽

深化：

水静力学的基本方程、液体平衡微分方程、差压计、作用在平面、曲面上

的静水总压力。

拓宽：

作用在平面、曲面上的静水总压力。

5.本章教学方式（手段）及教学过程中应注意的问题

教学方式：

讲授——提问——讲授——习题

注意问题：

概念、原理、计算方法的理解、记忆，复习高等数学中的积分公式、

理论力学中的合力之矩原理、材料力学中的静面矩、惯性矩。

本章的习题课分散在讲课中。

6.本章的主要参考书目

《工程流体力学》（管楚定北京电力专科学校）

《工程流体力学》（上海电力学院成教院）

《工程流体力学》（毛羽冲江西电力专科学校）

7.本章的思考题和习题等

思考题：

2-1、2-2、2-3、2-6、2-17、2-23

习题：

2-5、2-8、2-9、2-13、2-15、2-16、2-18、2-19、2-21、2-22

授课序号：

三

一、包含教材章节

§2-1流体静压强及其特性

§2-2液体的平衡微分方程等压面

§2-3在重力作用下的流体静力学基本方程

二、本单元教学内容（具体到各知识点）

§2-1静水压强及其特性25分钟，课外100分钟

1）静水压强

2）静水压强的特性

§2-2液体的平衡微分方程45分钟，课外150分钟

1）液体平衡微分方程一般式

2）综合式

§2-3在重力作用下的流体静力学基本方程20分钟，课外100分钟

1）引出重力作用下的流体静力学基本方程

2）方程的物理意义

3）方程的几何意义

三、本单元的教学方式（手段）

教学方式：

讲授

四、本单元师生活动设计

教师提问——学生思考——教师讲授

五、本单元的讲课提纲、板书设计（电子教案）

电子教案：

六、本单元的作业布置

思考题：

2-1、2-2、

习题：

2-1、2-3、2-5

七、课后总结

授课序号：

四

一、包含教材章节

§2-4绝对压强、计示压强和真空度

§2-5流体静力学方程的应用

二、主要内容（具体到各知识点）及课时分配

§2-3重力场的液体平衡45分钟，课外70分钟

1）水静力学的基本方程

2）静水压强分布规律

§2-4静水压强的计算与测量45分钟，课外80分钟

1）绝对压强

2）相对压强

3）真空度

4）压强的计量单位

5）测量压强的仪器：

测压管、U形测压计

三、本单元的教学方式（手段）

教学方式：

讲授

四、本单元师生活动设计

教师提问——学生思考——教师讲授

五、本单元的讲课提纲、板书设计（电子教案）：

见电子教案：

六、本单元的作业布置

思考题：

2-4、2-5、2-6

习题：

2-3、2-4

七、课后总结

授课序号：

五

一、包含教材章节

§2-5流体静力学方程的应用

§2-6水位计的基本原理

二、主要内容（具体到各知识点）及课时分配

§2-5重力场的液体平衡70分钟，课外75分钟

1）测量压强的仪器：

测压管、U形测压计

2）例题与课堂练习

§2-6水位计的基本原理20分钟，课外75分钟

1）水位计的作用

2）例题

三、本单元的教学方式（手段）

教学方式：

讲授

四、本单元师生活动设计：

教师提问——学生思考——教师讲授

五、本单元的讲课提纲、板书设计（电子教案）

见电子教案：

六、本单元的作业布置

思考题：

2-7、2-8

习题：

2-6、2-9、2-7、2-15

七、课后总结

授课序号：

六

一、包含教材章节

§2-7作用在平面上的静水总压力

§2-8静止液体作用在曲面上的总压力

二、主要内容（具体到各知识点）及课时分配

§2-7静止液体作用在平面上的总压力45分钟，课外100分钟

1）图解法

2）解析法

3）例题分析

§2-8静止液体作用在曲面上的总压力45分钟，课外200分钟

1）水平分力

2）垂直分力

3）压力体

4）例题分析

三、本单元的教学方式（手段）

教学方式：

讲授

四、本单元师生活动设计：

教师提问——学生思考——教师讲授

五、本单元的讲课提纲、板书设计（电子教案）

见电子教案：

六、本单元的作业布置

思考题：

2-7、2-8

习题：

2-21、2-23、2-24

七、课后总结

第三章流体流动的基本概念和方程

一、本章的教学目的及基本要求

目的：

使学生理解连续性微分方程、理想液体运动微分方程、实际流体的运动

微分方程，掌握恒定总流连续性方程、理想液体元流的能量方程与实际液体总流

的能量方程、恒定总流动量方程以及恒定平面势流。

基本要求：

本章主要讨论理想流体运动的基本规律，要让学生了解研究流体运

动的两种基本方法、流动的分类和流体动力学的基本概念，掌握流体流动的连续

性方程，掌握理想流体运动的微分方程，特别是理想流体微元流束的伯努里方程

和定常流动的动量方程，是学习后续知识及其它专业课的基础，应重点掌握；还

应掌握几种流速、流量计的测量原理。

二．本章各节的教学内容

§3-1研究流体运动的两种方法

§3-2流动的分类

§3-3流体动力学的几个基本概念

§3-4流体流动的连续性方程

§3-5理想流体运动的微分方程

§3-6理想流体微元流束的伯努里方程

§3-7伯努里方程应用

§3-8定常流动的动量方程

习题课

三、本章教学内容的重点和难点

重点：

连续性微分方程，理想液体运动微分方程。

难点：

应用连续方程、伯努里方程及流体静力学方程联立解决一维流动的流速（或

流量）和压强的计算问题。

对这部分内容应结合例题加强训练。

四、本章教学内容的深化和拓宽

深化：

理想流体的能量方程的推广，实际流体总流的能量方程在实际工程中的

应用，恒定总流动量方程在实际工程中的应用，恒定平面势流的实际意义。

拓宽：

实际流体的运动微分方程在三维流场中的数值计算，理想液体元流的能

量方程的推广，实际流体总流的能量方程在实际工程中的应用，恒定总流动量方

程在实际工程中的应用，平面势流的应用。

五、本章教学方式（手段）及教学过程中应注意的问题

教学方式：

讲授——提问——讲授——习题课

注意问题：

1）概念、原理、计算方法的理解、掌握。

注意实际流体能量方程和

动量方程计算断面的选取，以及解题步骤与方法；注意有涡流与势流

2）注意复习高等数学的导数、微分与曲线积分等基本方法

六、本章的主要参考书目

《工程流体力学》（管楚定北京电力专科学校）

《工程流体力学》（上海电力学院成教院）

《工程流体力学》（毛羽冲江西电力专科学校）

七、本章的思考题和习题

思考题：

3-1、3-3、3-4、3-6、3-7、3-8、3-9、

习题：

3-2、3-5、3-6、3-7、3-8、3-11、3-17、3-19、3-22、3-23、3-26、3-27

授课序号：

七

一、包含教材章节

§3-1研究流体运动的两种方法

§3-2流动的分类