水力学教案(前三章为最终稿)

教案2010~2011学年第2学期学院、系室能源与机械工程系（设备）课程名称水力学C专业、年级、班级09土木1-4班主讲教师吕祥翠天津城市建设学院2天津城市建设学院教案编号：01题目（教学章、节或主题）：第一章绪论一、本章教学目标及基本要求：教学目标：使学生了解水力学的任务及应用领域，掌握液体的连续介质理论和液体的主要物理力学性质以及作用在液体上的力的两种形式。基本要求：了解水力学的发展简史、学科的简本构架、研究方法以及课程在专业中的地位；掌握液体的连续介质模型、液体的主要物理性质：易流动性、密度与重度、粘性与理想流体模型、压缩性与不可压模型、表面张力特性；掌握作用在液体上的力的两种形式：质量力与表面力。二.本章各节的教学内容及学时分配：§1-1水力学的任务和发展简史；0.75学时§1-2连续介质假设0.5学时§1-3液体的主要物理性质1.25学时§1-4作用在液体上的力；0.5学时共3学时三.本章教学内容的重点和难点：重点：液体的连续介质模型、密度与重度、粘性与理想流体模型、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：液体质点的概念、连续介质模型、牛顿内摩擦定律四.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五.教学手段及注意内容：教学方式：以教师讲授为主注意内容：讲解时注意理想流体与非理想流体的主要区别教学媒介：多媒体结合板书六.思考题和习题：思考题：1.粘性的本质是什么？2.牛顿内摩擦定律的有哪两种表述方法？习题：1-2、1-3七、主要参考书目：1、柯葵等，《水力学》，同济大学出版社，2007年2月第7次印刷2、吴持恭，《水力学》第四版）.高等教育出版社.2008.123、陈文义，张伟《流体力学》.天津大学出版社.2005.2第二次印刷4、莫乃榕，《流体力学水力学习题集》3天津城市建设学院教案编号：02题目（教学章、节或主题）：第二章液体静力学一、本章教学目标及基本要求：目的：使学生理解静水压强的特性、流体平衡微分方程，掌握液体静力学的基本方程、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：理解静水压强的特性，理解流体平衡微分方程，压强的表示方法、压强的计量单位、流体的相对平衡；掌握液体静力学的基本方程，掌握液柱式测压计的基本原理，掌握并能熟练计算作用在平面、曲面上的液体总压力。二.本章各节的教学内容及学时分配：§2-1静水压强及其特性0.5学时§2-2流体平衡微分方程0.75学时§2-3液体静压强的分布规律0.75学时§2-4压强的计算基准和量度单位0.5学时§2-5静水压强的量测方法0.5学时§2-6作用于平面上的液体总压力1学时共4学时三.本章教学内容的重点和难点：重点：静水压强的特性、流体平衡微分方程、液体静力学的基本方程、液柱式测压计、作用在平面、曲面上的液体总压力。难点：作用在平面、曲面上的静水总压力、压力体的概念、压力作用点的确定。四.本章教学内容的深化和拓宽：深化：液体静力学的基本方程、流体平衡微分方程、差压计、作用在平面上的液体总压力。拓宽：在讲解作用在平面上的液体总压力计算方法时，介绍理论力学中有关惯性矩的相关知识。五.教学手段及注意内容：教学手段：以教师讲解为主，分讲授——提问——讲授——习题等步骤开展教学注意内容：降解时注意复习理论力学中有关积惯性矩及面积惯矩等相关知识教学媒介：多媒体结合板书六.思考题和习题：1.思考题：1）流体平衡微分方程是如何进行推导的？2）什么是压力体？它是如何进行绘制的？2.习题：2-5，2-8，2-13，2-22七、主要参考书目：1、柯葵等，《水力学》，同济大学出版社，2007年2月第7次印刷2、蔡增基，龙天渝，《水力学》，中国建筑工业出版社，1999.123、陈文义，张伟.《流体力学》.天津大学出版社.2005.2第二次印刷4、莫乃榕，《流体力学水力学习题集》4天津城市建设学院教案编号：03题目（教学章、节或主题）：第三章水动力学一、本章教学目标及基本要求：目的：使学生掌握恒定总流连续性方程、元流能量方程与实际流体总流的能量方程、恒定总流动量方程。基本要求：理解连续性微分方程、实际流体的运动微分方程；牢固掌握、并灵活应用恒定总流连续性方程、元流能量方程与实际总流的能量方程、恒定总流动量方程。二.本章各节的教学内容及学时分配：§3-1描述液体运动的两种方法0.5学时§3-2液体运动的一些基本概念1学时§3-3恒定总流的连续性方程0.5学时§3-4恒定总流能量方程3.学时共计5学时三.本章教学内容的重点和难点：重点：液体运动基本概念的具体描述，恒定总流连续性方程，理想元流的能量方程与实际流体总流的能量方程。难点：恒定流、均匀流、渐变流的联系与区别，恒定流连续性方程的应用，实际液体总流的能量方程的意义及应用。四.本章教学内容的深化和拓宽：深化：元流能量方程的推广，理想液体恒定流连续性方程在实际工程中的应用。拓宽：理想元流能量方程的物理意义及几何意义的推广，实际流体总流的能量方程在工程中的应用。五.教学手段及注意内容：教学手段：以教师讲解为主，分讲授——提问——讲授——习题课——实验等步骤开展教学注意内容：1）对概念、原理、计算方法的理解、掌握。注意实际流体能量方程计算断面的选取，以及解题步骤与方法2）注意复习高等数学的导数、微分与曲线积分等基本方法教学媒介：多媒体结合板书六.思考题和习题：1.思考题：1）恒定流与非恒定流是如何定义的？2）描述液体运动的两种方法各是什么？二者主要区别是什么？2.习题：3-2、3-5、3-6、3-7、3-8、3-11、3-17、3-19、3-22、3-23七、主要参考书目：1、禹化谦，《工程水力学（水力学）》，西南交通大学出版社，1999.122.闻德荪、魏亚东等，《工程水力学（水力学）》，高等教育出版社，1992.93、陈文义，张伟.《流体力学》.天津大学出版社.2005.2第二次印刷4、莫乃榕，《流体力学水力学习题集》5天津城市建设学院教案编号：04课时安排：4学时教学课型：理论课√实验课□习题课□实践课□其它□题目（教学章、节或主题）：第四章流动阻力和水头损失教学目的要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：目的：使学生了解实际流体的两种流动型态，流动阻力与水头损失的两种型式，掌握沿程损失、局部损失的分析和计算方法。基本要求：理解实际流体的两种流动型态，流动阻力与水头损失产生的原因，以及边界层概念及绕流阻力概念。掌握均匀流的基本方程、圆管层流与紊流沿程阻力系数及沿程水头损失、局部水头损失的计算方法，理解当量粗糙度、当量直径、水力半径等重要概念。教学内容（注明：*重点#难点？疑点）：本章各节的教学内容及学时分配：§4-1流动阻力与水头损失的两种型式0.25学时§4-2层流与紊流、雷诺数1学时§4-3均匀流基本方程0.5学时§4-4圆管中的层流运动0.5学时§4-4紊流运动0.75学时§4-5沿程阻力系数的变化规律1.25学时§4-6当量直径的概念与非圆管的沿程损失？0.25学时§4-7管道流动的局部损失0.5学时共计4学时本章教学内容的重点和难点：*实际流体的两种流动型态的判别，均匀流的基本方程，圆管层流与紊流的流速分布，沿程阻力系数及沿程水头损失的计算，局部水头损失的计算。＃沿程损失与局部损失的特征，当量粗糙度、当量直径的概念，紊流沿程阻力系数的计算。本章教学内容的深化和拓宽：深化：紊流理论基础，紊流理论的应用，N-S方程与雷诺应力方程的区别与联系。拓宽：现代紊流模型的发展。教学方式、手段、媒介：教学方式：以教师讲解为主，分讲授——提问——讲授——习题课——实验等步骤开展教学注意问题：紊流与层流的判别，圆管紊流的速度分布、切应力分布与紊流阻力系数经验公式的选取。教学媒介：多媒体结合板书讨论、思考题、作业：3.讨论：1）紊流是怎样形成的？2）为什么Re数可用来作为判别流态的唯一准则，而临界速度却不可以？4.作业：习题：参考书目：1、柯葵等，水力学，同济大学出版社，2007年2月第7次印刷2、吴持恭，水力学（第四版）.高等教育出版社.2008.123、陈文义，张伟主编.流体力学.天津大学出版社.2005.2第二次印刷64、莫乃榕，流体力学水力学习题集天津城市建设学院教案编号：05课时安排：3学时教学课型：理论课√实验课□习题课□实践课□其它□题目（教学章、节或主题）：第五章明渠均匀流教学目的要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：目的：使学生理解水力最优断面及允许流速的基本概念，掌握明渠均匀流各类问题的水力计算方法，并能设计渠道的断面形式和渠道坡度。基本要求：1、了解明渠水流的分类和特征，了解棱柱体渠道的概念，掌握明渠底坡的概念和梯形断面明渠的几何特征和水力要素。2、了解明渠均匀流的特点和形成条件，熟练掌握明渠均匀流公式，并能应用它来进行明渠均匀流水力计算。3、理解水力最佳断面和允许流速的概念，掌握水力最佳断面的条件和允许流速的确定方法，学会正确选择明渠的糙率n值。4、掌握明渠均匀流水力设计的类型和计算方法，能进行过流能力和正常水深的计算，能设计渠道的断面尺寸。教学内容（注明：*重点#难点？疑点）：本章各节的教学内容及学时分配：§6-1明渠均匀流的水力特征0.5学时§6-2明渠均匀流的计算公式0.5学时§6-3水力最优断面及允许流速0.75学时§6-4明渠均匀流水力计算的几类问题0.75学时§6-5无压圆管均匀流水力计算0.5学时共计3学时本章教学内容的重点和难点：重点：水力最优断面及允许流速，明渠均匀流的水力计算难点：水力最优断面条件，无压圆管均匀流水力计算。本章教学内容的深化和拓宽：深化：在水力最优断面或允许流速条件下，设计渠道的断面形式和渠道坡度，考虑粗糙度的影响，验算渠道的过流能力。拓宽：与工程实际相联系，设计渠道的断面形式和渠道坡度，并研究渠道冲刷问题。教学方式、手段、媒介：教学方式：讲授——提问——讲授——习题课——实验教学媒介：多媒体结合板书7注意问题：概念、原理、计算方法的理解、记忆。讨论、思考题、作业：作业：天津城市建设学院教案编号：06课时安排：1学时教学课型：理论课√实验课□习题课□实践课□其它□题目（教学章、节或主题）：第七章明渠非均匀流（简介）教学目的要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：目的：使学生理解明渠非均匀流中断面单位能量、临界水深等的基本概念，掌握恒定明渠流其流动状态的判别方法，能进行水面曲线的分析与绘制基本要求：1、掌握明渠水流三种流态（急流、缓流、临界流）的运动特征和判别明渠水流流态的方法，理解佛汝德数Fr的物理意义。2、理解断面比能、临界水深、临界底坡的概念和特性，掌握矩形断面明渠临界水深hk的计算公式和其它形状断面临界水深的计算方法。3、了解水跃和水跌现象，掌握共轭水深的计算，特别是矩形断明渠面共轭水深计算。5、掌握棱柱体渠道水面曲线的分类、分区和变化规律，能正确进行水面线定性分析，了解水面线衔接的控制条件。教学内容（注明：*重点#难点？疑点）：本章各节的教学内容及学时分配：§7-1明渠水流的三种流态、佛汝德数§7-2断面比能（单位能量）与临界水深§7-3明渠非均匀渐变流微分方程（简介）§7-4水跃与跌水共计1学时本章教学内容的重点和难点：重点：断面单位能量、临界水深、恒定明渠流其流动状态的判别方法，水面曲线的分析。难点：临界水深、恒定明渠流及其流动状态的判别方法。本章教学内容的深化和拓宽：教学方式、手段、媒介：教学方式：讲授——提问——讲授——习题课——实验教学媒介：多媒体结合板书注意问题：水面曲线的分析与绘制方法。8讨论、思考题、作业：讨论：作业：参考书目：1、柯葵等，水力学，同济大学出版社，2007年2月第7次印刷2、吴持恭，水力学（第四版）.高等教育出版社.2008.123、陈文义，张伟主编.流体力学.天津大学出版社.2005.2第二次印刷4、莫乃榕，流体力学水力学习题集