水力学电子教案
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水力学教案教案标题:水力学教案教案目标:1. 了解水力学的基本概念和原理。
2. 掌握水力学中常用的计算公式和实验方法。
3. 培养学生分析和解决水力学问题的能力。
4. 培养学生的实验观察、数据处理和结果分析能力。
5. 培养学生的合作和沟通能力。
教案内容及安排:课时一:水力学基础知识1. 概念引入和知识预热:a. 引导学生谈论日常生活中与水力学相关的现象和设备。
b. 介绍水力学的定义和研究对象。
2. 水流特性:a. 着重介绍流速、流量和水位等基本概念。
b. 解释雷诺数的意义和计算方法。
c. 制作实验装置,测量不同条件下的流速和流量。
3. 流体静力学:a. 解释水压的概念和计算方法。
b. 讲解帕斯卡定律和阿基米德原理。
c. 进行实验验证帕斯卡定律和阿基米德原理。
课时二:管道流动1. 管道流动的基本原理:a. 介绍管道流动的各种失压和流动特性。
b. 讲解一维和二维流动模型。
2. 流量计算公式:a. 掌握流量计算公式的推导和应用。
b. 利用实验数据进行流量计算。
3. 管道系统:a. 讲解水力平衡方程和管道系统的分析方法。
b. 进行实验观察不同管道系统中的流动情况。
课时三:水泵和水轮机1. 水泵的工作原理:a. 介绍水泵的分类和工作原理。
b. 讲解水头、功率和效率等概念。
c. 进行水泵性能实验和效率计算。
2. 水轮机的工作原理:a. 介绍水轮机的分类和工作原理。
b. 讲解水轮机的特性曲线和效率计算方法。
c. 进行水轮机性能实验和效率计算。
课时四:河流和水库调节1. 河流调节:a. 介绍河流的形态特征和调节目标。
b. 讲解河流调节的方法和措施。
c. 分析不同河流调节措施的优缺点。
2. 水库调节:a. 介绍水库的调节功能和目标。
b. 解释水库调节水位和泄洪方式的关系。
c. 探讨水库调节和水能利用的关系。
教学方法:1. 案例分析:引入真实或虚拟案例,让学生分析和解决其中的水力学问题。
2. 实验教学:通过自主观察、操作实验装置和处理实验数据,培养学生的实验技能和科学精神。
第一章绪论第一节水力学的任务和研究方法用实验和理论分析的方法来研究液体平衡和机械运动的规律及一、任务:其实际应用。
二、研究对象:以水为主的液体,扩展到其它液体水。
三、水力学在水利事业中的应用水力学在水利工程中,占有相当重要的地位,在各个领域广泛用于水工、水力发电、水文资源、农山水利、机电排灌、河道整治、给排水、环境工程等,在水利工程的勘测设计、施工和运行管理各个环节中需要解决大量水力学问题。
归纳起来:1>水流对建筑物的作用力;2>水工建筑物的过水能力;3>水流型态及泄水建筑物的下游消能问题;4>河渠水面线问题;5>渗流问题;6>高速水流屮的掺气问题,气蚀、冲击波、水污染等问题。
第二节液体的主要物理性质一、 液体的基本特征1、 连续介质模型:认为液体是由相互间无间隙的连续质点所组成的连续体, 它的物理性质也是连续的。
这样便于运用数学工具进行微积分运算(连续场)。
2、 质点(微团人液体分子的集合。
从几何上讲口J 以任意小,但其中又包 括足够多的液体分了(液体是由许许多多液体质点组成的)。
3、 液体的基本特征:容易流动的、不易压缩的连续介质。
二、 液体的主要物理性质1、 密度:均质液体的密度是单位体积液体所具有的质量p = y kg/m 32、 重度:均质液体的重度是单位体积液体所具冇的重量了=迪 N/m 3y = pg 取 p - 1000kg /y - 98OOA^//773 三、 粘滞性和理想液体模型粘滞性:液体貝•有抵抗剪切变形的能力,这种性质称粘滞性。
它仅针对于 实际液体,理性液体不存在粘滞性。
1、 粘滞力:当液体之间存在相对运动时,液体之间会产生一种摩擦力阻碍 液体的相对运动,这种力叫粘滞力(内摩擦力)。
它随相对运动的产生而产生, 消失而消失。
2、 牛顿内摩擦定律单位面积上的内摩擦力r = - = /z —(层流) co dy 3、关于“的性质(1) 〃的大小表示液体粘性的强弱;牛顿通过实验发现(1)F 与空成正比; dy(3) F 与液体的性质冇关; duoc CD 一 (2) F 与液体的接触而积成正比; (4) F 与接触而上的法向应力无关。
水力学上册教学设计1. 教学目标本教学设计旨在:•帮助学生了解水力学的基本概念和原理;•培养学生运用水力学知识解决实际问题的能力;•提高学生的创新和实验设计能力。
2. 教学内容本教学设计将涵盖以下教学内容:1.水力学基础概念–流量、速度、压力、水位等基本概念2.管道流动–管道流量计算–管道摩擦阻力计算–管道形状及材料对水流的影响3.水泵与水轮机–水泵基本原理及性能参数–水轮机基本原理及分类4.液体静力学–液体压力及稳定条件–水压机及液压传动5.实验设计–实验器材及原理–实验设计及数据处理3. 教学方法本课程采用教师讲解、案例分析、实验设计等多种教学方法,具体如下:1.教师讲解–采用PPT或白板等多媒体工具进行讲解,解释相关的概念和公式。
2.案例分析–通过实际案例的分析,帮助学生更深入地了解水力学的应用。
3.实验设计–引导学生进行实验设计,并对实验结果进行数据处理和分析。
通过实验来加深学生对水力学原理的认识。
4. 教学评估本教学设计将采用以下方式对学生进行考核:1.期中考试–考查学生对水力学原理的理解和应用能力。
2.实验报告–要求学生完成指定的实验,并提交实验报告,对实验结果进行分析和总结。
3.课堂讨论–引导学生就特定问题进行课堂讨论,加深对概念和原理的理解。
5. 教学资源本教学设计将使用以下教学资源:1.课本:《水力学》2.实验器材:水泵、水管、水位计、流量计等3.多媒体教具:PPT、白板等6. 教学计划本教学设计将按照以下教学计划进行实施:教学内容学时数授课方式水力学基础概念 4 教师讲解管道流动 6 教师讲解水泵与水轮机 6 教师讲解液体静力学 4 教师讲解实验设计 4 实验期中考试 2 考试课堂讨论及实验报告 4 课堂讨论教学内容学时数授课方式总结与复习 2 教师讲解7. 总结通过本教学设计,学生将掌握水力学的基本概念和原理,培养了学生的实验设计能力和解决实际问题的能力。
希望能够通过本课程的学习,为学生今后的学习和工作提供帮助。
水力学电子教案水力学电子教案绪论【教学基本要求】1、明确水力学课程的性质和任务。
2、了解液体的基本特征,理解连续介质和理想液体的概念和在水力学研究中的作用。
3、理解液体5个主要物理性质的特征和度量方法,重点掌握液体的重力特性、惯性、粘滞性,包括牛顿内摩擦定律及其适用条件。
了解什么情况下需要考虑液体的可压缩性和表面张力特性。
4、了解质量力、表面力的定义,理解单位面积表面力(压强、切应力)和单位质量力的物理意义。
5、了解量纲的概念,能正确确定各种物理量的量纲。
【学习重点】1、连续介质和理想液体的概念。
2、液体的基本特征和主要物理性质,特别是液体的粘滞性和牛顿内摩擦定律及其应用条件。
3、作用在液体上的两种力。
【内容提要和学习指导】1.1水力学课程的性质和任务水力学是水利水电工程专业重要的技术基础课,它的任务是研究以水为代表的液体的平衡和机械运动的规律,并依据这些规律来解决工程中的实际问题,为今后学习专业课程和从事专业技术工作打下良好的基础。
1.2 连续介质的概念连续介质是水力学研究中常用的基本概念。
我们在学习普通物理时都知道,世界上一切物质都是由分子构成的。
从微观上而言,组成物体的分子都是离散的,其运动状态是随机的呈不均匀状态。
这给运用高等数学微积分方法来分析讨论液体的运动带来了很大的困难,因为微积分运算的必要条件是连续性。
从宏观上而言,我们所研究的是由液体质点组成的液体的宏观运动。
液体质点是由大量分子组成的在微观上充分大而宏观上是非常小的几何点的液体微团,它呈现的运动是由组成质点的大量分子运动的平均,因而宏观运动是均匀而连续的。
这样我们就可以提出下列假设:即液体所占据的空间是由液体质点连续地无空隙地充满的,组成液体的质点运动的物理量是连续变化的连续函数。
这就是连续介质的概念。
这样水力学研究的液体运动就是连续介质的连续运动,可以运用微积分来分析液体运动和建立运动方程,给水力学研究带来极大的方便。
1.3液体的基本特征自然界的物质有三种基本形式,即气体、液体和固体。
水力学第五版下册教学设计一、教学目标1.掌握水流运动的基本概念和原理。
2.掌握水流动力学的基本理论,包括动量定理、伯努利定理、阿基米德原理等。
3.理解水力学的基本计算方法和应用技术。
4.能够运用所学知识解决实际问题。
二、学生基础本课程为大学水利水电工程专业本科生的必修课程,学生应具备以下基础:1.已经学习了高等数学、线性代数、微积分、物理学等相关基础课程。
2.具备一定的计算机操作和应用能力,能够熟练运用Matlab、Excel等软件。
三、教学内容1. 水流运动的基本概念和原理1.水流动的基本概念及其分类。
2.水流动力学的基本量和基本方程。
3.水流动的各种特性及其描述方法。
2. 水流动力学的基本理论1.水流动力学的基本定理和公式。
2.动量定理、伯努利定理、阿基米德原理的应用。
3. 水力学的基本计算方法和应用技术1.水力学计算的基本方法和步骤。
2.水力学计算中所用的基本公式和数据。
3.典型水力学问题的解法和实例。
四、课程设计思路和实施方法本课程的教学内容较为丰富,设计中应以实用而简单的方法来进行教学。
具体实施方法如下:1.前期课堂讲解:依据上述教学内容,进行主题式的讲解和介绍,强调理论与实践的结合,着重讲解实例分析。
2.中期课堂讨论:对所讲内容的重点进行梳理和总结,适度加强数学计算和实际应用的演示,课堂练习和小组讨论,强化理论知识的掌握和应用能力的培养。
3.晚期课堂实践:通过实践案例讲解和现场观摩,加深学生对水力学知识的理解和应用,提高学生实践能力和解决实际问题的能力。
五、评价方法1.平时成绩占比:30%。
包括参与课堂讨论、提问、小组练习、作业完成情况等。
2.期中成绩占比:30%。
包括开卷笔试,卷面内容以理解水力学基本原理和基础计算为主。
3.期末成绩占比:40%。
包括水力学问题的课外练习以及实际应用和解决问题的能力。
六、教学评估1.学生表现成绩评估和学术水平评估等主要进行定性评价和定量评价相结合。
2.反馈评价主要由教师和同学进行互评和相互交流,以促进学生自我评价和提高教学效果。
《水力学》复习重点(本)第一章绪论本章的教学目的及基本要求:目的:使学生了解水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、粘性与理想流体模型、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、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:连续介质模型、牛顿内摩擦定律、质量力与表面力第二章水静力学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:理解静水压强的特性,理解液体平衡微分方程,压强的表示方法、压强的计量单位、液体的相对平衡;掌握水静力学的基本方程,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、曲面上的静水总压力。
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。
第三章、第四章水动力学及其理论基础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: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;牢固掌握,并灵活应用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。
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,实际流体的运动微分方程,恒定总流连续性方程,理想液体元流的能量方程与实际流体总流的能量方程、恒定总流动量方程以及恒定平面势流。
教案课程名称:水力学授课专业班级:农水2006009、011、012班总学时:8 0 课时(其中实验12课时)授课教师:张晓雷系别:水利学院教研室:水力学水力学教案:第1讲一、章、节题目:第0章绪论0.1 学科简介0.2 液体的基本特征与物理力学性质0.3 连续介质和理想液体的概念0.4 作用于液体的力0.5 水力学的研究方法二、授课目的:1.建立水力学的概念,了解其在工程上的应用。
2.掌握液体的基本特性及主要物理力学性质。
三、重点、难点:1.液体的基本特性及主要物理力学性质;2.液体的粘滞性,理想液体的概念。
四、教法教具:常规教学方法。
五、教学进程:9月16日,星期二,第一大节。
六、参考文献:(1)四川大学,吴持恭主编《水力学》上、下册(第三版),高等教育出版社,2003年(2)清华大学董增南,余常昭主编的《水力学》上、下册,高等教育出版社,1995年。
(3)武汉大学徐正凡主编《水力学》高等教育出版社出版,1993年。
(4)大连工学院水力学教研室编写的《水力学解题指导及习题集》,高等教育出版社,1984年第二版。
七、教学内容:第0章绪论水与人类文明(古代:恒河、尼罗、底格利斯、幼发拉底、爱琴海、黄河、新疆。
现代:中东、伊泰普、万家寨、三峡、南水北调)0.1 学科简介一、水力学:研究液体(以水为主)静止与运动的力学规律,及其工程应用。
(为力学分支,技术科学,本专业重要的技术基础课)二、水力学的组成1、水静力学:研究液体处于静止或相对平衡状态下的力学规律。
2、水动力学:研究液体宏观机械运动状态时,运动要素与力的关系、运动特性与能量转换等。
3、研究问题:水力荷载、过水能力、能量损失、水面曲线、水流形态以及渗流、挟沙水流等。
(举例、画示意图)三、水力学的应用:(水利、工民建、交通、化工、冶金、航运等)四、水力学与其他课程的关系:(建立在物理学、理论力学基础之上,二者的有关原理定理等也完全实用于水力学。
水力学教案初中课程目标:1. 了解水力学的研究对象和内容;2. 掌握流体的基本性质;3. 理解流速、流量和压强的概念;4. 学习流体力学的基本方程。
教学重点:1. 流体的基本性质;2. 流速、流量和压强的概念;3. 流体力学的基本方程。
教学难点:1. 流体力学基本方程的推导和应用。
教学准备:1. 流体静力学和流体动力学的相关教材;2. 流体压强和流速的演示实验器材。
教学过程:一、导入(5分钟)1. 引导学生思考:我们日常生活中哪些现象与流体有关?2. 学生分享生活中与流体相关的现象,如水流动、风等。
二、流体的基本性质(10分钟)1. 讲解流体的定义和分类,如液体、气体和蒸汽;2. 介绍流体的基本性质,如连续性方程、动量方程和能量方程。
三、流速、流量和压强的概念(10分钟)1. 讲解流速的概念,引导学生理解流速的计算方法;2. 介绍流量和压强的概念,引导学生理解它们之间的关系。
四、流体力学的基本方程(10分钟)1. 讲解流体力学基本方程的推导过程;2. 引导学生理解流体力学基本方程的应用,如求解流速、流量和压强等问题。
五、课堂练习(10分钟)1. 布置课堂练习题,让学生巩固所学知识;2. 引导学生分组讨论,共同解决问题。
六、演示实验(10分钟)1. 进行流体压强和流速的演示实验,让学生直观地了解流体的性质;2. 引导学生观察实验现象,分析实验结果。
七、总结与布置作业(5分钟)1. 总结本节课的主要内容,强调流体的基本性质和流体力学基本方程的重要性;2. 布置课后作业,让学生进一步巩固所学知识。
教学反思:本节课通过讲解和实验相结合的方式,让学生了解了水力学的基本知识。
在教学过程中,要注意引导学生主动思考和参与课堂讨论,提高他们的学习兴趣和积极性。
同时,加强对流体力学基本方程的讲解和应用,帮助学生更好地理解和掌握水力学的基本原理。
水力学电子教案绪论【教学基本要求】1、明确水力学课程的性质和任务。
2、了解液体的基本特征,理解连续介质和理想液体的概念和在水力学研究中的作用。
3、理解液体5个主要物理性质的特征和度量方法,重点掌握液体的重力特性、惯性、粘滞性,包括牛顿内摩擦定律及其适用条件。
了解什么情况下需要考虑液体的可压缩性和表面张力特性。
4、了解质量力、表面力的定义,理解单位面积表面力(压强、切应力)和单位质量力的物理意义。
5、了解量纲的概念,能正确确定各种物理量的量纲。
【学习重点】1、连续介质和理想液体的概念。
2、液体的基本特征和主要物理性质,特别是液体的粘滞性和牛顿内摩擦定律及其应用条件。
3、作用在液体上的两种力。
【内容提要和学习指导】1.1水力学课程的性质和任务水力学是水利水电工程专业重要的技术基础课,它的任务是研究以水为代表的液体的平衡和机械运动的规律,并依据这些规律来解决工程中的实际问题,为今后学习专业课程和从事专业技术工作打下良好的基础。
1.2 连续介质的概念连续介质是水力学研究中常用的基本概念。
我们在学习普通物理时都知道,世界上一切物质都是由分子构成的。
从微观上而言,组成物体的分子都是离散的,其运动状态是随机的呈不均匀状态。
这给运用高等数学微积分方法来分析讨论液体的运动带来了很大的困难,因为微积分运算的必要条件是连续性。
从宏观上而言,我们所研究的是由液体质点组成的液体的宏观运动。
液体质点是由大量分子组成的在微观上充分大而宏观上是非常小的几何点的液体微团,它呈现的运动是由组成质点的大量分子运动的平均,因而宏观运动是均匀而连续的。
这样我们就可以提出下列假设:即液体所占据的空间是由液体质点连续地无空隙地充满的,组成液体的质点运动的物理量是连续变化的连续函数。
这就是连续介质的概念。
这样水力学研究的液体运动就是连续介质的连续运动,可以运用微积分来分析液体运动和建立运动方程,给水力学研究带来极大的方便。
1.3液体的基本特征自然界的物质有三种基本形式,即气体、液体和固体。
液体是介于固体和气体之间的物质形态,因此液体既具有固体和气体的某些特征,也存在与两者不同的特征。
液体的基本特征可以总结如下:液体是一种具有流动性(易变形的)、不易被压缩的、均匀各向同性的连续介质。
1.4液体的主要物理性质在水力学中,与机械运动有关的液体主要物理性质如下:(1)液体的惯性、质量和密度:惯性是物体具有的反抗改变它原有运动状态的物理特性。
质量是物体惯性大小的度量,常以符号M表示。
当物体受其到它物体的作用而改变运动状态时,它反抗改变原来的运动状态而作用在其它物体上的反作用力称为惯性力,惯性力的表达式为:(1—1)密度是单体体积液体具有的质量,液体的密度常用符号ρ表示。
请注意在国际单位制和工程单位制中质量和密度的单位是不同的,我国规定推荐使用国际单位制,但在工程中还有些地方使用工程单位制,因此物理量两种单位制的表达都应掌握。
(2)液体的重量与容量:地球对物体的万有引力称为重力,或称为物体具有的重量,常用符号G 表示。
单位体积液体所具有的重量称为容重,也称为重度,容重用符号γ表示,γ=ρg 。
液体的密度和容重随温度和压强的改变而变化,但这种变化很小,通常可以视作常数。
水的密度为ρ=1000kg/m 3,水的容重为γ=9800N/m 3。
(3)液体的粘滞性和粘滞系数:液体的粘滞性是本章的重点,它是液体在流动中产生能量损失的主要原因,也是今后讨论液体运动基本方程的关键一项内容。
当液体流动时,液体质点之间存在着相对运动,这时质点之间会产生内摩擦力反抗它们之间的相对运动,液体的这种性质称为粘滞性,这种质点之间的内摩擦力也称为粘滞力。
相邻液层之间内摩擦力的大小F 由牛顿内摩擦力定律给出,即(1—2)单位面积上的内摩擦力(切应力)(1—3)牛顿内摩擦定律的内容叙述如下:当液体内部的液层之间存在相对运动时,相邻液层间的内摩擦力F 的大小与流速梯度和接触面面积A 成正比,与液体的性质(即粘滞性)有关,而与接触面上的压力无关。
式中μ是表征液体粘滞性大小的动力粘滞系数,单位是(N ·s/m2)。
另一形式的粘滞系数用v 表示,即:ρμν= (1—4) 称v 为运动粘滞系数,它的单位是(m 2/ s 或cm 2/ s )。
粘滞系数受温度影响较大,200℃时水的μ= 1.002×10-3N.s/m 2,v =1.003×10-6 m 2/ s 。
牛顿内摩擦定律的另一种表达式,表示切应力τ与剪切变形速度的关系,即dtd θμτ= (1—5) 需要强调的是:牛顿内摩擦定律只适用于牛顿流体和层流运动,牛顿流体是指在温度不变的情况下切应力τ与流速梯度 成正比,这时粘滞系数μ为常数。
对于静止液体,液体质点之间没有相对运动,因而也就不存在粘滞性。
(4)液体的压缩性:液体受到的外界压力变化而引起液体体积改变的特性称为液体的压缩性。
液体压缩性的大小,可用体积压缩系数β或体积弹性系数K表示,即(1—6)液体的压缩性很小,除了在水击等压强发生急剧变化的水力过程中要考虑液体的可压缩性,一般情况下都忽略水的可压缩性,也就是把水当作不可压缩液体来处理。
(5)液体的表面张力特性表面张力是仅在液体自由表面上存在的局部水力现象,它使液体表面有尽量缩小的趋势。
对体积小的液体,表面缩小趋于球体状,如荷叶上的水珠等。
表面张力的大小用表面张力系数σ度量,它表示液体自由面上单位长度所受到拉力的大小,单位为(N/m)。
一般情况下,表面张力对液体运动的影响可以忽略不计。
但在特殊情况下,如细玻璃管内的毛细现象使水柱升高或汞柱降低,对液位和压强量测造成误差,有自由表面和较大曲率的小流量运动和微小水滴的形成球状,这些情况下表面张力的影响必须考虑。
(6)汽化压强:汽化压强是指液体汽化和凝结达到平衡时液面的压强。
汽化压强随液体的种类和温度的不同而改变。
水利工程中的空化现象与液体的汽化压强有关,需要注意。
综上所述,液体的各种物理特性,它们各自不同程度地影响着液体的运动,其中惯性、重力和粘滞性对液体运动有重要的影响,而液体的可压缩性、表面张力和汽化压强只有在一些特殊问题中才需要考虑,请注意区分。
特别需要强调的是:粘滞性对液体的影响十分重要而且极其复杂,它使得研究和分析液体的运动规律变得非常困难。
为了简化问题,便于从理论上研究和分析液体的运动,在水力学引入了“理想液体”的概念。
1.5理想液体“理想液体”是为了简化对液体运动的研究而引进的一种假设,即认为这是一种完全没有粘滞性的液体。
这样,先按理想液体分析研究液体的运动,从理论上求得其运动规律,借以揭示实际液体运动的规律和趋势。
再根据实际液体的具体情况考虑粘滞性的影响,对理想液体的运动规律进行修正,就可以得到实际液体的运动规律。
需要注意的是,理想液体是一种实际上并不存在的假想的液体,引进理想液体仅是水力学研究的一种简化方法。
1.6量纲和单位量纲用来表示物理量的性质和种类,单位是度量物理量的基准量,两者有着十分密切的关系。
量纲是单位的抽象和概括,单位是量纲的具体表示。
量纲分为基本量纲和导出量纲,单位也分为基本单位和导出单位。
基本量都是独立的,不能相互组合导出其它基本量,而导出量都可以用基本量的组合来表示。
如:水力学中,质量[M]、长度[L]、时间[T]构成一组基本量纲,这三个物理量的基本单位千克(kg)、米(m)、秒(s)组成的单位制称为国际单位制。
某一个物理量N的量纲可以表示成基本量纲的单项指数乘积形式,即[N]=[L x·M y·T z] (1—7)式中:[L]、[M]、[T]是基本量纲,x、y 、z是各基本量纲的指数,这些指数可以是正数、负数或者零。
对于每一个物理量,我们既要搞清楚它的量纲并能表示成(1—7)式的形式,也要能确定其在不同单位制下的单位。
1.7作用在液体上的两种力液体无论处于平衡或运动状态,都受到各种力的作用。
作用在液体上的力包括重力、惯性力、粘滞力、压力、表面张力等,按力的作用方式可以分为质量力(重力、惯性力)和表面力(粘滞力、压力、表面张力)两类,这种分类是为了便于进行液体运动受力分析,进而可以导出液体平衡或运动状态下的基本关系式。
请理解单位质量力( MF f ) 和单位面积表面力(压强p 和切应力τ)的含义及相应的单位与量纲。
1.8水力学的研究方法水力学是一门实践性很强的学科,它的理论都是生产实践和实验研究的总结,并在解决实际工程问题过程中经受检验、得到修正和进一步完善。
因此我们在学习本课程的过程中,既要重视对本课程理论体系的理解,搞清基本方程和公式的来历、应用条件、使用范围,更要能正确运用所学的理论知识解实际工程问题,掌握理论分析、实验研究和数学模拟紧密结合的水力学研究方法.第1章 水静力学【教学基本要求】1、正确理解静水压强的两个重要的特性和等压面的性质。
2、掌握静水压强基本公式和物理意义,会用基本公式进行静水压强计算。
3、掌握静水压强的单位和三种表示方法:绝对压强、相对压强和真空度;理解位置水头、压强水头和测管水头的物理意义和几何意义。
4、掌握静水压强的测量方法和计算。
5、会画静水压强分布图,并熟练应用图解法和解析法计算作用在平面上的静水总压力。
6、会正确绘制压力体剖面图,掌握曲面上静水总压力的计算。
【学习重点】1、静水压强的两个特性及有关基本概念。
2、重力作用下静水压强基本公式和物理意义。
3、静水压强的表示和计算。
4、静水压强分布图和平面上的静水总压力的计算。
5、压力体的构成和绘制以及曲面上静水总压力的计算。
【内容提要和学习指导】本章研究处于静止和相对平衡状态下液体的力学规律。
2.1 静水压强及其特性静止液体作用在每单位受压面积上的压力称为静水压强,单位为(N/ m2),也称为帕斯卡(Pa )。
某点的静水压强p 可表示为:(2—1)静水压强有两个重要特性:(1)静水压强的方向垂直并且指向受压面;(2)静止液体内任一点沿各方向上静水压强的大小都相等,或者说每一点的静水压强仅是该点坐标的函数,与受压面的方向无关,可表示为p = p (x ,y ,z)。
这两个特性是计算任意点静水压强、绘制静水压强分布图和计算平面与曲面上静水总压力的理论基础。
2.2 等压面液体中由压强相等的各点所构成的面(可以是平面或曲面)称为等压面,静止液体的自由表面就是等压面。
对静止液体进行受力分析,导出液体平衡微分方程和压强全微方程,根据等压面定义,可得到等压面方程式:Xdx+Ydy+Zdz = 0 (2—2)式中:X 、Y 、Z 是作用在液体上的单位质量力在x 、y 、z 坐标轴上的分量,并且zdz ydy xdx dU ++= (2—3)其中:U 是力势函数。
等压面有两个特性:(1)等压面就是等势面;(2)等压面与质量力正交。