实验二 流体能量转换(柏努利)实验
【实验目的】
1.加深对能量转化概念的理解；
2.观察流体流经扩大管、缩小管段时，各截面上静压变化。
【实验原理】
对于不可压缩流体，在导管内作稳定流动，系统与环境又无功的交换时，若以单位质量流体作为衡算基础，则对确定的系统即可列出机械能衡算方程：
式中：gz ——每千克质量流体具有的位能，J/kg ； ——每千克质量流体具有的动能，J/kg ；
——每千克质量流体具有的压强能，J/kg ；
∑f
h ——表示每千克质量流体在流动过程中的阻力损失，J/kg 。
若以单位重量流体为衡算基准时，则又可表达为:
式中： Z — 流体的位压头，m 液柱； P — 流体的压强，P a ；
u — 流体的平均流速，m · s –1；
ρ － 流体的密度，kg · m – 3；
∑
f
H
—流动系统内因阻力造成的能量损失，m 液柱；
下标1和2分别为系统的进口和出口两个截面。
不可压缩流体的机械能方程，应用于各种具体情况下可作适当简化，例如： ⑴、当流体为理想流体时，式⑴和式⑵可2简化为：
） （
322
1211
2
2
221
2
11-?+
+
=+
+
-kg J p u g z p u g z ρ
ρ
）液柱 （ 4221212
2
221
2
11-+
+
=++
+m g
p u g
z g
p u g z ρρ
该式即为柏努利（Bernoulli ）方程。
⑵、当流体流经的系统为一水平装置的管道时，则（1）和（2）式又可简化为
） （
522
12
11
2
2
21
2
1-?∑++
=
+
-kg J h p u p u f ρ
ρ
∑+
+
+
=+
+
f
h
u P gZ
u P gZ 2
22
2
2
11
12
12
1ρ
ρ
1
-?kg
J )
12(-2
2u ρp ∑
+
+
+
=+
+
f
H
g
u g
p z g
u g
p z 2222
2
222
1
1
1ρmm 水柱 （2-2）
）液柱 （
6221212
2
21
2
1-∑++
=
++
m H g
p u g
g
p u g
f ρρ
⑶、当流体处于静止状态时，则（1）和（2）式又可简化为
） （
722
21
1-+
=+
ρ
ρp g z p g z
）
（
822
21
1-+
=++
g
p z g
p z ρρ 或者将上式改写为P 2-P 1＝ρg （Z 1-Z 2） （2-9）
这就是流体静力学基本方程。
【实验装置】
如图2-1所示，本实验装置主要由实验导管、稳压溢流水槽和三对侧压管所组成。实验导管为一水平装置的变径圆管，沿程分四处设置测压管。每处测压管有一对并列的测压管组成，分别测量该截面处的静压头和冲压头（静压头加动压头）。
图2-1柏努利实验装置流程图
1-转子流量计；2-移动框架；3-排污阀；4-流量调节阀1；5-储水槽；6-实验导管；7-循环泵；8-进口
调节阀2；9-水槽放水调节阀3；10-溢流管；11-稳压水槽；12-水泵开关盒；13-标尺；14-压头测量管
图2-2 实验导管结构图
实验装置的流程如图2-1所示。液体由稳压水槽流入实验导管，途径直径分别为19、32和19mm 的管子，再经过一个19mm内径弯管，最后排出设备。流体流量由出口调节阀调节。流量从转子流量计测定。
实验前，先将水充满低位储水槽，然后关闭泵的出口阀和试管导管出口调节阀，并将水灌满稳压流水水槽，最后设法排尽系统中的气泡。
实验时，先启动循环水泵，然后依次开启出口阀和调节阀，水由低位储水槽被送入稳压溢流水槽。流经试验导管后再返回低位储水槽中。流体流量可由试验管出口调节阀控制。泵出口阀控制溢流水槽的溢流量，以保持水槽内液面恒定，从而保证流动体系在整个实验过程中维持稳定的压头。【实验操作】
1.非流动体系的机械能分布及其转换
实验前，先缓慢开启进水阀，将水充满稳压溢流水槽，并保持有适量溢流水流出，使槽内液面平稳不变。最后设法排尽设备内的空气泡。
实验时，将试验导管出口的调节阀关闭，系统内的液体处于静止状态。此时，可观察到：试验导管上的所有的测压管中的水柱高度都是相同的，且其液面与溢流水槽内的液面齐平。记录流体处于静止状态下各测试点（A、B和C三点）的压强。
2.流动体系的机械能分布及其转换
实验步骤如下：
（1）缓慢地开启试验导管的出口调节阀，使导管内水开始流动，各测压管中的水柱高度将随之开始发生变化。
（2）根据测压管和流量计的量程范围，把管路系统的流量调至最大，并从流量最大开始，做几组不同流量下的实验。实验过程中可观察到：各截面上的水柱高度差随着流体流量的增大而增大。这说明，当流量加大时，流体流过导管各截面上的流速也随之加大，这就需要更多的静压头转化为动压头，表现为每对测压管的水柱高度差加大。同时，各测试点的左测压管中水柱高度则随流体流量增大而下降，这说明流体在流动过程中，能量损失与流体流速成正比，流速愈大，流体在流动过程中能量损失亦愈大。
（3）实验结束，关闭稳压水槽进口阀，关闭试验导管的出口调节阀，停泵。
实验过程中注意事项：
（1）实验前一定要将试验导管和测压管中的空气泡排除干净，否则会干扰实验现象和测量的准确性。
（2）开启稳压水槽进口阀向稳压水槽注水，或开关试验导管出口调节阀时，一定要缓慢地调节开启程度，并随时注意设备内的变化。
（3）实验过程中应随时注意稳压水槽的溢流管有适量的溢流水，以保证稳定的压头。
（4）为了便于观察测压管的液柱高度，可在临时实验测定前，向各测压管滴入几滴红墨水。
【实验数据处理】
1.测量并记录实验基本参数
液体种类：。
试验导管内径：d
A =Φ mm；d
B
=Φ mm；d
C
=Φ mm；d
C
=Φ mm。
实验系统的总压头：H＝mmH
2
O。
2.非流动体系的机械能分布及其转换
（1）实验数据记录
3.流动体系的机械能分布及其转换
（1）实验数据记录
（2）流动体系的机械能分布及其转换。
能量的转化和守恒 教学目标 1．知道能量守恒定律。 2．能举出日常生活中能量守恒的实例。 3．有用能量守恒的观点分析物理现象的意识。 教学重难点 1．分析能量的转化，知道能量守恒定律。 2．用能量守恒的观点分析物理现象。 教学过程 导入新课 复习设疑，导入新课 出示以下两个问题，学生思考回答： (1)通过前面的学习，我们已知道的能的形式有哪几种？(机械能、内能、电能、化学能、光能、生物能，等等) (2)在“机械功和机械能”的学习中，我们分析了机械能的转化问题，请你对此谈谈自己的认识，并举例加以说明。 设疑引学：既然动能和势能可以相互转化，那么，自然界中不同形式的能量之间是否也可以互相转化呢？在转化过程中能量又遵循何种规律呢？ 这就是今天我们要一起来研究的问题。 推进新课 一、能的转化 1．指导学生完成下面四个小实验，观察实验发生的现象，讨论其能量转化情况： (1)来回迅速摩擦双手。 (2)黑塑料袋内盛水，插入温度计后系好，放在阳光下。 (3)将连在小电扇上的太阳电池对着阳光。 (4)用钢笔杆在头发或毛衣上摩擦后再靠近细小的纸片。 讨论得出：(1)机械能转化为内能。(2)光能转化为内能。(3)光能转化为电能再转化为机械能。(4)机械能转化为电能及内能。 教师分析：摩擦生热，摩擦是机械运动现象，生热是热现象，摩擦能够生热，说明机械运动现象和热现象有联系。 学生分析其他实验后得出：光现象、热现象、电现象与机械运动现象之间都有联系。 2．除了电能与化学能之间可以相互转化外，还能举出其他形式的能相互转化的例子吗？请分别对机械能和内能、机械能和电能、电能和内能、电能和光能进行讨论。 (学生讨论，教师巡回指导，具体事例参照如下： 机械能→内能：自行车、汽车在刹车时摩擦生热；汽油机、柴油机在压缩冲程中，汽缸内气体因被压缩而发热等。 内能→机械能：内燃机在做功冲程中，高温高压燃气推动活塞做功；爆竹爆炸时，火药燃烧产生的内能使爆竹炸飞和升空。 机械能→电能：水电站的水力发电，水的机械能转化为电能。 电能→机械能：电动机通电后转动，电能转化为机械能。 电能→内能：电炉、电熨斗、电热水壶等通电后，电能转化为内能。 电能→光能：白炽灯通电后发光，发光二极管通电后发光等。 光能→电能：太阳能电池等。) 二、能量守恒定律 演示实验：将乒乓球从一定高度落下 观察分析：为什么乒乓球弹起的高度越来越低？损失的能量到哪儿去了？ 讨论得出：机械能越来越小，通过摩擦把机械能转化成了内能。 从而引出能量守恒定律：能量既不会凭空消灭，也不会凭空产生，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量
数模模数转换实验报告 一、实验目的 1、了解数模和模数转换电路的接口方法及相应程序设计方法。 2、了解数模和模数转换电路芯片的性能和工作时序。 二、实验条件 1、DOS操作系统平台 2、数模转换芯片DAC0832和模数转换器ADC0809芯片。 三、实验原理 1、数模转换： （1）微机处理的数据都是数字信号，而实际的执行电路很多都是模拟的。因此微机的处理结果又常常需要转换为模拟信号去驱动相应的执行单元，实现对被控对象的控制。这种把数字量转换为模拟量的设备称为数模转换器（DAC），简称D/A。 （2）实验中所用的数模转换芯片是DAC0832，它是由输入寄存器、DAC 寄存器和D/A 转换器组成的CMOS 器件。其特点是片内包含两个独立的8 位寄存器，因而具有二次缓冲功能，可以将被转换的数据预先存在DAC 寄存器中，同时又采集下一组数据，这就可以根据需要快速修改DAC0832 的输出。 2、模数转换： （1）在工程实时控制中，经常要把检测到的连续变化的模拟信号，如温度、压力、速度等转换为离散的数字量，才能输入计算机进行处理。实现模拟量到数字量转换的设备就是模数转换器（ADC），简称A/D。
(2)模数转换芯片的工作过程大体分为三个阶段：首先要启动模数转换过程。其次，由于转换过程需要时间，不能立即得到结果，所以需要等待一段时间。一般模数转换芯片会有一条专门的信号线表示转换是否结束。微机可以将这条信号线作为中断请求信号，用中断的方式得到转换结束的消息，也可以对这条信号线进行查询，还可以采用固定延时进行等待（因为这类芯片转换时间是固定的，事先可以知道）。最后，当判断转换已经结束的时候，微机就可以从模数转换芯片中读出转换结果。 （3）实验采用的是8 路8 位模数转换器ADC0809 芯片。ADC0809 采用逐次比较的方式进行A/D 转换，其主要原理为：将一待转换的模拟信号与一个推测信号进行比较，根据推测信号是大于还是小于输入信号来决定增大还是减少该推测信号，以便向模拟输入逼近。推测信号由D/A 转换器的输出获得，当推测信号与模拟信号相等时，向D/A 转换器输入的数字就是对应模拟信号的数字量。ADC0809 的转换时间为64 个时钟周期（时钟频率500K 时为128S）。分辨率为 8 位，转换精度为±LSB/2，单电源+5V 供电时输入模拟电压范围为04.98V。 四、实验内容 1、把DAC0832 的片选接偏移为10H 的地址，使用debug 命令来测试 DAC0832 的输出，通过设置不同的输出值，使用万用表测量Ua 和Ub 的模拟电压，检验DAC0832 的功能。选取典型（最低、最高和半量程等）的二进制值进行检验，记录测得的结果。实验结果记录如下：
《能量的转换》教案 教者：周凤官 教学目标： 1.知道能量能够转换成其它形式的能量并以不同表现形式，并知道能量的具体转换过程。 2.能够学会用卡通图解释能量转换的过程。 3.能制作简单的能量转换的玩具。 教学重点：知道一种形式的能量能够转换成另一种形式的能量。 教学难点：理解各种形式的能量之间是如何转换的。 教学准备：三角架、石棉网、盛有水的烧杯、温度计、火柴、花生米、纽扣、线、记录单等。 教学过程： 一、情境导入 上节课中，我们已经认识到各种各样的能量都有着不同的作用，今天这节课我们继续认识能量方面的知识。 下面请同学们说说生活中的两个例子（1）打开电视看节目.(2)冬天天冷了，两只手互相搓搓。（在搓手的时候，同学们会感觉到手里慢慢有点热，其实是由我们体内的化学能转换成了和声能、热能了。）这里都发生了什么样的能量形式的变化？ 其实，能量有一个重要的特点：就是它可以从一种形式转换成另一种形式。这就是我们今天要研究的课题（能量的转换） 二、实验探究 1.认识能量之间的转换 下面我们通过一个小实验来研究“能量是如何转换的？” （教师点燃花生米，给烧杯中的水加热。） 提问：猜测一下，可能会出现什么样的结果？说明了什么？ （用温度计量一下加热前后的温度，给学生看，引导学生回答：水温会上升，产生了热能。） 2.大胆猜测一下，这个过程中，都发生了哪些能量的转换？（指出：花生米里的能量是化学能） （全班交流得出：点燃花生米，给烧杯中的水加热后，花生米中的化学能转换成了光能和热能，使水温升高了。）板书：化学能→光能、热能 3.教师指出：花生米燃烧后把其中的化学能转换成了光能和热能，那生活中的水也是由烧水的材料煤、木柴等燃烧后化学能转化成热能的。刚才我们通过实验验证了我们的猜测。
能量方程(伯努利方程)实验
能量方程（伯努利方程）实验姓名：史亮 班级：9131011403 学号：913101140327
处的7根皮托管测压管测量总水头或12根普通测压管测量测压管水头，其中测点1、6、8、12、14、16和18均为皮托管测压管（示意图见图3.2），用于测 量皮托管探头对准点的总水头H ’（=2g u 2 + +r p Z ），其余为普通测压管（示意图见图3.3），用于测量测压管水头。 图3.2 安装在管道中的皮托管测压管示意图 图3.3安装在管道中的普通测压管示意图 3.3 实验原理 当流量调节阀旋到一定位置后，实验管道内的水流以恒定流速流动，在实验管道中沿管内水流方向取n 个过水断面，从进口断面（1）至另一个断面（i ）的能量方程式为： 2g v 2 1 1 1 ++r p Z =f i i h r p Z +++2g v 2 i =常数 （3.1） 式中：i=2，3，······ ，n ； Z ──位置水头； r p ──压强水头； 2g v 2──速度水头； f h ──进口断面（1）至另一个断面（i ）的损失水头。 从测压计中读出各断面的测压管水头（r p Z +），通过体积时间法或重量时间法测出管道流量，计算不
v2，从同管道内径时过水断面平均速度v及速度水头 2g 而得到各断面的测压管水头和总水头。 3.4 实验方法与步骤 1)观察实验管道上分布的19根测压管，哪些是普通测压管，哪些是皮托管测压管。观察管道内径的大小，并记录各测点管径至表3.1。 2)打开供水水箱开关，当实验管道充满水时反复开或关流量调节阀，排除管内气体或测压管内的气泡，并观察流量调节阀全部关闭时所有测压管水面是否平齐（水箱溢流时）。如不平，则用吸气球将测压管中气泡排出或检查连通管内是否有异物堵塞。确保所有测压管水面平齐后才能进行实验，否则实验数据不准确。 3)打开流量调节阀并观察测压管液面变化，当最后一根测压管液面下降幅度超过50%时停止调节阀门。待测压管液面保持不变后，观察皮托管测点1、6、8、12、14、16和18的读数（即总水头，取标尺零点为基准面，下同）变化趋势：沿管道流动方向，总水头只降不升。而普通测压管2、3、4、5、7、9、10、11、13、15、17、19的读数（即测压管水头）沿程可升可降。观察直管均匀流同一断面上两个测点2、3测压管水头是否相同？验证均匀流断面上静水压强按动水压强规律分布。弯管急变流断面上两个测点10、11测压管水头是否相同？分析急变流断面是否满足能力方程应用条件？记录测压管液面读数，并测记实验流量至表3.2、表3.3。
第三章能量的转化与守恒 第1节能量的相互转化 【教材分析】 在前面的学习中，学生对能的概念已有了一些初步的认识。本节课在前面学习的基础上，通过对一些自然现象及生产、生活中的实例介绍，使学生进一步了解自然界能的多样性及能量的相互转化的普遍意义，初步学会分析和判断物质运动及变化过程中不同形式的能量的转化。 【教学目标】 1．理解能量的相互转化具有普遍意义。知道消耗能量、利用能量或获得能量的过程就是能量的相互转化和转移的过程。 2．能在具体情景中分析能量形式的转化。 【教学重点和难点】 自然界能量转化的普遍意义 【教学准备】 图片、投影、制作小风车实验装置一套 【课时安排】1课时 【教学过程设计】： （一）引入 教师演示：手持粉笔头举高，放手下落实验 提问：举高粉笔头具有什么能？为什么？ 生：重力势能，因为粉笔头被举高了。 进一步提问：放手下落过程中，粉笔头又具有什么能？ 生：此时既有重力势能又有动能。 问：下落过程中粉笔头的重力势能和动能各有什么变化？ 生：由于粉笔的高度越来越小，速度越来越大，高度减小说明重力势能在减小，速度增大说明动能在增加，下落过程中重力势能在向动能转化（重力势能减少，动能增大）， 教师指出：自然界中能量变化的事例很多，这就是本节所要研究的内容。 （二）新课学习 讲述：我们学习过机械运动有机械能，热运动有内能，实际上自然界存在着许多不同形式的运动，每种运动都有一种对应的能量，如电能、磁能、光能、化学能、原子能等。 复习： 动能：我们把运动着的物体具有的能叫做动能。 实例：运动的锤子，流动的河水，流动的空气，行驶的汽车、跑动着的运动员，飞行中的子弹头，滚动着的钢球，运行中的人造地球卫星等。简单的知 识结构： 势能：物体被举高或发生“弹性形变”时所具有的能。 实例：被举高的夯，被举高的打桩机的重锤，高坝中的水，放 在高楼阳台边沿的花盆，搁货架的金属球、山顶上的石头，举 高的铅球，悬吊在高空中的钢梁，悬空的起重臂，置于斜面上 的钢球等。 创设情景：（展示图片或录象）图3－1 雪崩 （情景描述）一辆汽车在雪山脚下急驶，一场灾难不幸发生。 只见高耸陡峭的雪坡霎时间犹如天崩地裂，数以千吨的积雪快
本科毕业论文 题目：浅谈伯努利方程的几种解法与应用 学院：数学与计算机科学学院 班级：数学与应用数学2011级专升本班 姓名：张丽传 指导教师：王通职称：副教授 完成日期： 2013 年 5 月25 日
浅谈伯努利方程的几种解法与应用 摘要: 本文在研究已经公认的多种伯努利方程解法的前提下,把这些方法进行整合.首先,将各种解法进行分析归类,并总结出几种常见的求解伯努利方程的方法;其次,比较各种解法的优缺点;再次,利用一题多解来巩固文中所介绍的各种解法;最后,略谈伯努利方程在求解里卡蒂方程中的重要应用. 关键词: 伯努利方程;变量代换法;常数变易法;积分因子法
目 录 引言 ....................................................................................................................................... 1 1 伯努利方程的解法 ........................................................................................................... 1 1.1 代换法 ....................................................................................................................... 1 1.1.1 变量代换法、常数变易法的混合运用 ........................................................... 1 1.1.2 函数代换法 ....................................................................................................... 2 1.1.3 求导法 ............................................................................................................... 3 1.1.4 恰当导数法 ....................................................................................................... 3 1.2 直接常数变易法 . (4) 1.2.1 对0)(=+y x P dx dy 的通解中c 的常数进行常数变易 .................................... 4 1.2.2 对n y x Q dx dy )(=通解中的常数c 进行常数变易 ............................................ 4 1.3 积分因子法 ............................................................................................................... 5 1.4 各种方法的比较 ....................................................................................................... 6 1.5 解法举例 ................................................................................................................... 6 2 伯努利方程在里卡蒂方程中的应用 ............................................................................. 10 3 总结 ................................................................................................................................. 11 参考文献 .. (12)
1、掌握单片机与ADC0809的接口设计方法。 2、掌握Proteus软件与Keil软件的使用方法。 二、设计要求。 1、用Proteus软件画出电路原理图，在单片机的外部扩展片外三总线，并通过片外三总线与0809接口。 2、在0809的某一模拟量输入通道上接外部模拟量。 3、在单片机的外部扩展数码管显示器。 4、分别采用延时和查询的方法编写A/D转换程序。 5、启动A/D转换，将输入模拟量的转换结果在显示器上显示。 三、电路原理图。 图1、电路仿真图 四、实验程序流程框图和程序清单。
1、 查询法： ORG 0000H START: LJMP MAIN ORG 0100H MAIN: MOV SP, #2FH NT: MOV DPTR, #0FF78H MOVX @DPTR, A LOOP: JB , LOOP MOVX A, @DPTR MOV B, #51 DIV AB MOV R0, A MOV A, B MOV B, #5 DIV AB MOV R1, A MOV R2, B LCALL DIR SJMP NT DIR: MOV R7, #0 SJMP LOOP1 BH: MOV A, R1 MOV R2, A LOOP1: MOV DPTR, #WK MOV A, R7 MOVC A, @A+DPTR MOV P2, A MOV DPTR, #DK MOV A, R2 MOVC A, @A+DPTR MOV P1, A LCALL DELAY INC R7 CJNE R7, #2, BH MOV DPTR, #WK MOV A, R7 MOVC A, @A+DPTR MOV P2, A MOV DPTR, #DK MOV A, R0 MOVC A, @A+DPTR ANL A, #7FH MOV P1, A LCALL DELAY RET DELAY: MOV R5, #01H DL1: MOV R4, #8EH DL0: MOV R3, #02H DJNZ R3, $ DJNZ R4, DL0 DJNZ R5, DL1 RET WK: DB 10H DB 20H DB 40H DK: DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H END display 送百分位字符代码送位选信号延时1ms 送十分位字符代码送位选信号延时1ms 送个位及小数点字符代码送位选信号延时1ms 熄灭第四位数码管延时1ms 返回
伯努利方程习题
1. 一变直径管段AB ，直径d A ＝0.2m ，d B ＝0.4m ， 高差Δh ＝1.5m 。今测得p A ＝30kN/m 2，p B ＝ 40kN/m 2，B 处断面平均流速v B ＝1.5m/s 。试判 断水在管中的流动方向。 解：列A 、B 断面的连续性方程 v v A A B B A A = 得 v v 6m/s B B A A A A == 以A 所在水平面为基准面，得 A 断面的总水头 2 4.8982A A A p v z m g g ρ++= B 断面的总水头 22 5.69622B B B B B p v p v z h m g g g g ρρ++=?++= 故水在管中的流动方向是从B 流向A 。 2. 如图，用抽水量Q ＝24m 3/h 的离心水泵由水 池抽水，水泵的安装高程h s ＝6m ，吸水管的直 径为d ＝100mm ，如水流通过进口底阀、吸水管 路、90o弯头至泵叶轮进口的总水头损失为h w ＝ 0.4mH 2O ，求该泵叶轮进口处的真空度p v 。
d 解：取管中心轴为基准面，水箱中取1-1断面，压力表处为2-2断面，闸门关闭时 h p γ=1 所以自由液面至管中心轴距离 h ＝28.57m 闸门打开后，列1－1、2－2断面能量方程 g v p h 200022 2++=++γ 即： v 2＝20.98m/s Q ＝v 2A 2＝37.1m 3/h 4. 如图，大水箱中的水经水箱底部的竖管流入大气，竖管直径为d 1＝200mm ，管道出口处为收缩喷嘴，其直径d 2＝100mm ，不计水头损失，求管道的泄流量Q 及A 点相对压强p A 。
能量的转换 教学目标： 科学知识目标 (1)认识不同形式的能量可以相互转化。 (2)能针对具体情境，说出什么形式的能转换成了另一种什么形式的能。 (3)能制作一个简单的能量转换玩具。 能力培养目标 (1)通过实验制作活动,实验演示活动培养学生实验、制作、观察、分析、归纳能力。 (2)通过各种讨论、交流活动、培养学生的分析与交流表达能力。 情感态度价值 (1)培养学生乐于学以致用的兴趣。 (2)体会到能量转换和我们生活之间的紧密关系，培养学生关心新事物的精神。 （3）懂得看似平常的事物里往往蕴藏着科学道理。 教学准备： 1、花生、针、火柴、蜡烛、烧杯、水、软木塞、三脚架、石棉网、温度计。 2、PPT课件。 教学过程： 一、导入新课，知道能量的转换 上节课，我们知道了能量有各种各样的形式。今天我们继续研究 这是台灯，打开开关，请问你看见什么现象？ 把手放在灯泡的旁边，有什么感觉？ 上节课我们学过：发光的物体具有什么能量？发热的物体具有什么能量？所以我们可以说发光发热的灯泡具有光能和热能。 那请问，老师手里的这只灯泡具有光能和热能？什么情况下灯泡才具有光能和热能？ 要有电。电才能让灯泡发光发热，具有光能和热能。 也可以说电能通过灯丝转换为光能和热能。可以这样表示。电能光能热能 在科学上科学家是这样描述的：能量可以从一种形式转换成另外的形式，这一过程成为能量的转换。板书：能量的转换 生活中能量的转换有很多这样的例子，我们一起来做一个游戏：一起来搓搓手，有什么感觉（热）？请问有能量的转换吗？想一想是什么能量转换为什么能量呢？ 小结：我们早晨吃的早点将化学能存储在我们的身体里，但我们的两只手来回运动时，是身体里存储的化学能转换为机械能；我们的两只手来回运动摩擦后有热和声音产生是运动的机械能转换为热能和声能。板书：化学能机械能热能和声能 由此可以看出，能量可以从一种形式转换为其他的形式，各种形式的能可以相互转换。 二、探究能量如何转换。
1.2 流体动力学 本节重点：连续性方程与柏努利方程。 难点：柏努利方程应用：正确选取截面及基准面，解决流体流动问题。 1.2.1 流体的流量与流速 1．流量 体积流量 单位时间内流经管道任意截面的流体体积，称为体积流量，以V S 表示，单位为m 3/s 或m 3/h 。 质量流量 单位时间内流经管道任意截面的流体质量，称为质量流量，以m S 表示，单位为kg/s 或kg/h 。 体积流量与质量流量的关系为 ρs s V m = （1-15） 2．流速 平均流速 流速是指单位时间内流体质点在流动方向上所流经的距离。实验发现，流体质点在管道截面上各点的流速并不一致，而是形成某种分布。在工程计算中，为简便起见，常常希望用平均流速表征流体在该截面的流速。定义平均流速为流体的体积流量与管道截面积之比，即 A V u s = (1-16) 单位为m/ s 。习惯上，平均流速简称为流速。 质量流速 单位时间内流经管道单位截面积的流体质量，称为质量流速，以G 表示，单位为kg/（m 2·s ）。 质量流速与流速的关系为 ρρ u A V A m G s s === （1-17） 流量与流速的关系为 GA uA V m s s ===ρρ (1-18) 3.管径的估算
一般化工管道为圆形，若以d 表示管道的内径，则式（1-16）可写成 2 4 d V u s π = 则 u V d s π4= (1-19) 式中，流量一般由生产任务决定，选定流速u 后可用上式估算出管径，再圆整到标准规格。 适宜流速的选择应根据经济核算确定，通常可选用经验数据。通常水及低粘度液体的流速为1～3m/s ，一般常压气体流速为10饱和蒸汽流速为20～40 m/s 等。一般，密度大或粘度大的流体，流速取小一些；对于含有固体杂质的流体，流速宜取得大一些，以避免固体杂质沉积在管道中。 例 某厂要求安装一根输水量为30m 3/h 的管道，试选择一合适的管子。 解：取水在管内的流速为1.8m/s ，由式（1-19）得 mm 77m 077.08 .114.33600 /3044==??== u V d s π 查附录低压流体输送用焊接钢管规格，选用公称直径Dg80（英制3″）的管子，或表示为φ88.5×4mm ，该管子外径为88.5mm ，壁厚为4mm ，则内径为 mm 5.80425.88=?-=d 水在管中的实际流速为 m/s 63.10805.0785.03600 /304 2 2 =?= = d V u S 在适宜流速范围内，所以该管子合适。 1.2.2 定态流动与非定态流动 流体流动系统中，若各截面上的温度、压力、流速等物理量仅随位置变化，而不随时间变化，这种流动称之为定态流动；若流体在各截面上的有关物理量既随位置变化，也随时间变化，则称为非定态流动。 如图1-11所示，（a ）装置液位恒定，因而流速不随时间变化，为定态流动；（b ）装置流动过程中液位不断下降，流速随时间而递减，为非定态流动。
一、实验目的和要求 1、掌握单片机与ADC0809的接口设计方法。 2、掌握Proteus软件与Keil软件的使用方法。 二、设计要求。 1、用Proteus软件画出电路原理图，在单片机的外部扩展片外三总线，并通过片外三总线与0809接口。 2、在0809的某一模拟量输入通道上接外部模拟量。 3、在单片机的外部扩展数码管显示器。 4、分别采用延时和查询的方法编写A/D转换程序。 5、启动A/D转换，将输入模拟量的转换结果在显示器上显示。 三、电路原理图。 图1、电路仿真图
四、实验程序流程框图和程序清单。 1、 查询法： ORG 0000H START: LJMP MAIN ORG 0100H MAIN: MOV SP, #2FH NT: MOV DPTR, #0FF78H MOVX @DPTR, A LOOP: JB P3.3, LOOP MOVX A, @DPTR MOV B, #51 DIV AB MOV R0, A MOV A, B MOV B, #5 DIV AB MOV R1, A MOV R2, B LCALL DIR SJMP NT DIR: MOV R7, #0 SJMP LOOP1 BH: MOV A, R1 MOV R2, A LOOP1: MOV DPTR, #WK MOV A, R7 MOVC A, @A+DPTR MOV P2, A MOV DPTR, #DK MOV A, R2 MOVC A, @A+DPTR MOV P1, A LCALL DELAY INC R7 CJNE R7, #2, BH MOV DPTR, #WK MOV A, R7 MOVC A, @A+DPTR MOV P2, A MOV DPTR, #DK MOV A, R0 MOVC A, @A+DPTR ANL A, #7FH MOV P1, A LCALL DELAY RET DELAY: MOV R5, #01H DL1: MOV R4, #8EH DL0: MOV R3, #02H DJNZ R3, $ DJNZ R4, DL0 DJNZ R5, DL1 RET WK: DB 10H DB 20H DB 40H DK: DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H display 送百分位字符代码送位选信号延时1ms 送十分位字符代码送位选信号延时1ms 送个位及小数点字符代码 送位选信号延时1ms 熄灭第四位数码管 延时1ms 返回
第二章 汽轮机级内能量转换过程 第一节 汽轮机级的基本概念 一 汽 轮 机 的 级 、级内能量转换过程 1，汽轮机的级：是由一组安装在喷嘴汽室或隔板上的静叶栅和一组安装在叶轮上的动叶栅所组成，它是汽轮机作功的最小单元。 2，级内能量转换过程：具有一定压力、温度的蒸汽通过汽轮机的级时，首先在静叶栅通道中得到膨胀加速，将蒸汽的热能转化为高速汽流的动能，然后进入动叶通道，在其中改变方向或者既改变方向同时又膨胀加速，推动叶轮旋转，将高速汽流的动能转变为旋转机械能。 华中科技大学 能源与动力工程学院 3，冲动级：当汽流通过动叶通道时，由于受到动叶通道形状的限制而弯曲被迫改变方向，因而产生离 汽轮机低压转子（含动叶栅） 0* 0' 1 s h 2 p2 p1 p0* p0 Δht* Δhn* Δh’b Δhb
4，反动级：当汽流通过动叶通道时，一方面要改变方向，同时还要膨胀加速，前者会对叶片产生一个冲动力，后 者会对叶片产生一个反作用力，即反动力。蒸汽通过这种级，两种力同时作功。 蒸汽对动叶栅的作用力 二 反 动 度（在第6页补上字母） 为了描述蒸汽通过汽轮机某一级时在动叶通道中的膨胀程度大小，通常用反动度 来描述。反动度 等于蒸汽在动叶通道中膨胀时的焓降 和在整个级的理想焓降 之比，即 (1 - 1) 称为级的平均反动度，即平均直径上 的反动度。蒸汽通过级的热力过程曲线用 图1-3表示。其中， 、 、 分别为喷嘴 前、动叶前、后的蒸汽压力， 为喷嘴前 的滞止压力。 、 和 分别为级的滞 止焓降、喷嘴的滞止焓降、动叶的焓降。 三 冲 动 级 和 反 动 级在第7页补上字母 （一） 冲 动 级 的 三 种 不 同 形 式 1，纯冲动级 说， = 、 = 0 、 = ，蒸汽流出动叶的速度C 具有一定的动能，由于未被利用而损失，称为余速损失，用 表示。 2 ，带反动度的冲动级 = 0.05 0.20 ) ，称为带反动度 的冲动级，它具有作功能力大、效率高的特点。 b n b t b m h h h h h ?+??≈??=Ω* ***)1(t m n h h ?Ω-=?*t m b h h ?Ω=? 0* 0' 1 s h 2 p2 p1 p0* p0 Δht* Δhn* Δh’b Δhb
A/D转换实验报告
摘要 本设计是利用AT89C51、ADC0809、CD4027芯片为核心，加以其他辅助电路实现对信号的A/D转换，其中以单片机AT89C51为核心控制A/D转换器。先是对信号进行采集，然后用ADC0809对信号实现从模拟量到数字量的转换。改变采样数据，调整电路，使其达到精确转换。
目录 1.方案设计与论证 (1) 1.1理论分析 (1) 1.2输出、输入方案选择 (1) 1.3显示方案 (2) 1.4时钟脉冲选择 (2) 2.硬件设计 (2) 2.1A/D转换器模块 (2) 2.2单片机模块 (3) 2.3JK触发器模块 (4) 3软件设计 (4) 4.仿真验证与调试 (5) 4.1测试方法 (5) 4.2性能测试仪器 (7) 4.4误差分析 (7) 5.设计总结及体会 (5) 附录（一）实物图 (6) 附录（二）软件程序 (6)
1.方案设计与论证 1.1理论分析 8位A/D转换由芯片内部的控制逻辑电路、时序产生器、移位寄存器、D/A转换器及电压比较器组成，它具有将模拟量转换成数字量的特性，其原理图如下： AD转换原理图（1） 1.2输出、输入方案选择 A/D转换器有多路选择器，可选择八路模拟信号IN0~IN7中的一路进入A/D转换。现在选择IN0通道作为输入，则对应的地址码位ADD C=0、ADD B=0、ADD A=0。当转换完成后，OE=1，打开三态输出锁存缓冲器，将转换数据从D7~D0口输出到单片机的P0端口。 IN口输入D端口输出 A/D转换器 图（2）
1.3显示方案 单片机控制数码管显示有两种动态和静态两种方法，由于静态控制数码管每次只能显示一位，造成资源浪费，所以选择动态扫描，并增加变换频率。 1.4时钟脉冲选择 方案一：可以直接用矩形波来控制 方案二：ALE通过JK触发器完成二分频，然后 Q端接CLK。因为晶振的频率是12MHz，ALE的频率为12NHz×1/6=2MHz,经过JK 触发器二分频后就是1MHz. 2.硬件设计 2.1 A/D转换器模块 A/D转换电路图（3） 模拟量从IN0端口输入，经电压比较器后输入到控制电路，转换后从D0~D7口输出，地址码位ADD C=0、ADD B=0、ADD A=0。OE 端输出允许控制信号，EOC转换结束控制信号，EOC=0，转换结束后EOC=1。START转换启动信号，上升沿将片内寄存器清零，下降
伯努利方程的应用 学号：PB05000606 姓名：赵志飞 在我们学习流体力学是我们提到一个非常重要的方程，他就是伯努利方程。伯努利方程在许多方面有着非常广泛的应用，现在我们就其中的某些方面做一些粗浅的介绍。 伯努利方程 常量=++p gz v ρρ221 左式称为伯努利方程，由瑞士科学家伯努利（D.Bernoulli,1700-1782）于1738年首先导出。它实际上是流体运动中的功能关系式，即单位体积流体的机械能的增量等于压力差所做的功。必须指出，伯努利方程右边的常量，对于不同的流管，其值不一定相同。 相关应用 （1） 等高流管中流速与压强的关系 根据伯努利方程在水平流管中有 常量=+p v 22 1ρ 故流速v 大的地方压强p 小，反之，流速小的地方压强大。在粗细不均匀的水平流管中，根据连续性方程，管细处流速大，管粗处流速小，所以管细处压强小，管粗处压强大。从动力学角度分析，当流体沿水平管道运动时，其质元从管粗处流向管细处将加速，使质元加速的作用力来源于压强差。水流抽气机和喷雾器就是基于这一原理制
成的。下面是一些实例： 水翼艇 水翼艇是一种在艇体装有水翼的高速舰艇．在通常情况下水翼艇能以93千米／小时的速度持续航行，最高航速可达110千米／小时．水翼艇之所以速度么快，关键是能在水上飞行．它的飞行，全靠它那副特有的水翼． 水翼的上下表面水流速不同，这就在水翼的表面造成了上下的压强差，于是在水翼上就产生了一个向上的举力．当水翼艇开足马力到达一定的速度时，水翼产生的举力开始大于艇体的重力，把艇体托出水面，使艇体与水面保持一定的距离，减小了舰艇在水中的航行阻力． 水流抽气机 典型的水流抽气机的外观．
教学设计： 能量的转换 教学内容： 苏教版小学科学六年下册第五单元第二课 教学目标： 过程与方法：能够理解能量之间可以相互转换。 科学知识：知道能量能够转换其它形式的能量，并以不同表现形式。情感态度与价值观：制作简单的能量转换的玩具过程中体验到快乐。 教学重点： 知道一种形式的能量能够转换成另一种形式的能量。 教学难点： 理解各种形式的能量之间是如何转换的。 教学准备： 多媒体课件、电池、灯泡、纽扣、线、记录单等。 教学过程： 一、激趣导入 师：同学们，我们上周已经对能量的知识有了初步的了解，谁来说一说我们身边有哪些能量。（生回答）你能制造能量吗？但不能借助其它材料。 这就是我们今天要一起学习的能量的转换（板书能量的转换） （设计意图：六年级学生对能量转换基本没有科学的清晰的认识，教学时通过身边的生活实例帮助学生弄清能量的转换是怎么回事，引导学生认识能量可以转换并经常转换，能量的转换与我们的生活非常贴近，从而激发他们进一步研究的兴趣，充分调动学生思维，为本课重难点突破做好铺垫。）
二、探究新知 师：能量总是从一种形式转换成另一种形式，能量的这个特征，就叫做能量的转换。在我们周围有许多能量转换的例子，请同学们开动你的脑筋想一想，有哪些能量转换的例子。（生回答）（课件出示例子）在我们生活中有许多能量转换的例子，下面我们就通过一个小实验，来看一看能量是怎样被转换的。 这是什么？（生回答）我们平常看到了电池，你首先想到了什么？那它里面有什么能？（生回答）那你想不想，用其它的方式让电池的能量释放出来呢？ 大家都知道了实验该怎样做，那我们就开始吧! 好，同学们的实验都成不成功啊?来汇报一下，这个实验做完了，你有什么样的想法.实验中能量又是怎样转换的呢? （生回答）很好，通过刚才同学们的汇报可以看出，在这里，能量是怎样转换的。 （设计意图：这个小实验简单易操作，让学生亲历科学探究的全过程，从中获得科学知识，增长才干，体会科学探究的乐趣，理解科学的真谛，这便是真正的科学教育。研究表明，只有学习者处于一个有着多种多样的联系与刺激的环境中时，才能更好地建构自己有价值的知识并迅速地发展其思维能力。） 三、巩固新知 老师这儿有一个和它原理近似的装置，大家认识它吗？它的名字叫手摇发电机。谁愿意上来试一试。再请一位同学上来试一试。我们看到了什么结果？（生回答灯泡亮了）请你说一说刚才这个实验中能量又是怎样转换的？
实验报告 课程名称微机原理与接口技术 实验项目实验五 数/模转换器和模/数转换器实验实验仪器 TPC-USB通用微机接口实验系统 系别计算机系 专业网络工程 班级/学号 学生 _ 实验日期 成绩_______________________ 指导教师王欣
实验五数/模转换器和模/数转换器实验 一、实验目的 1. 了解数/模转换器的基本原理，掌握DAC0832芯片的使用方法。 2. 了解模/数转换器的基本原理，掌握ADC0809的使用方法。 二．实验设备 1.PC微机系统一套 2.TPC-USB通用微机接口实验系统一套 三．实验要求 1．实验前要作好充分准备，包括程序框图、源程序清单、调试步骤、测试方法、对运行结果的分析等。 2．熟悉与实验有关的系统软件（如编辑程序、汇编程序、连接程序和调试程序等）使用方法。在程序调试过程中，有意识地了解并掌握TPC-USB通用微机接口实验系统的软硬件环境及使用，掌握程序的调试及运行的方法技巧。 3．实验前仔细阅读理解教材相关章节的相关容，实验时必须携带教材及实验讲义。 四．实验容及步骤 （一）数/模转换器实验 1．实验电路原理如图1，DAC0832采用单缓冲方式，具有单双极性输入端(图中的Ua、Ub),编程产生以下锯齿波(从Ua和Ub输出，用示波器观察) 图1 实验连接参考电路图之一 编程提示： 1. 8位D/A转换器DAC0832的口地址为290H，输入数据与输出电压的关系为：
(UREF表示参考电压,N表示数数据)，这里的参考电压为ＰＣ机的＋５Ｖ电源。 2. 产生锯齿波只须将输出到DAC0832的数据由0循环递增。 3. 参考流程图（见图2）: 图2 实验参考流程图之一 （二）模/数转换器 1. 实验电路原理图如图3。将实验（一）的DAC的输出Ua，送入ADC0809通道1(IN1)。 图3 实验连接参考电路图之二 2. 编程采集IN1输入的电压,在屏幕上显示出转换后的数据(用16进制数)。编程提示： 1. ADC0809的IN0口地址为298H，IN1口地址为299H。 2. IN0单极性输入电压与转换后数字的关系为：
伯努利方程实验 一、实验目的 1、观察流体流经伯努利方程试验管的能量转化情况，对实验中出现的现象进行分析，加深对伯努利方程的理解； 2、掌握一种测量流体流速的原理； 3、验证静压原理。 二、实验仪器 装置如图1所示 图1 伯努利方程仪 1.水箱及潜水泵 2.上水管 3.溢流管 4.整流栅 5.溢流板 6.定压水箱 7.实验细管 8. 实验粗管 9.测压管10. 调节阀11.接水箱12.量杯13.回水管14.实验桌 三、实验步骤 1、关闭调节阀，打开进水阀门，启动水泵，待定压水箱接近放满时，适度打开调节阀，排净管路和测压管中的空气； 2、关闭调节阀，调节进水阀门，使定压水箱溢流板有一定溢流； 3、测出位置水头，并记录位置水头和试验管测试截面的内径； 4、打开调节阀至一定开度，待液流稳定，且检查定压水箱的水位恒定后，测读伯努利方程试验管四个截面上测压管的液柱高度； 5、改变调节阀的开度，在新工况下重复步骤4； 6、关闭调节阀，测读伯努利方程试验管上各个测压管的液柱高度，记下数据。可以观察到各测压管中的水面与定压水箱的水面相平，以此验证静压原理； 7、实验结束，关闭水泵。 四、数据处理 实验数据填入表1
1、计算出伯努利方程试验管各测试截面的相应能量损失水头和压强水头，填写在表中。 速度水头： 2 2g V =总水头-测压管水头 压强水头：P γ =测压管水头-位置水头 能量损失水头： w h=静水头-总水头 图2 伯努利方程试验管水头线图 五、思考题 1、为什么能量损失是沿着流动的方向增大的？ 2、为什么在实验过程中要保持定压水箱中有溢流？ 3、测压管工作前为什么要排尽管路中的空气？其测量的是绝对压力还是表压力？ 1、沿着流动方向，阻力损失有沿程阻力损失和局部阻力损失，故沿着流动方向能量损失是增大的。 2、当流体高度差为溢流板高度时，水会流到水箱中，溢流板作用是保持水箱中水位恒定，从而保持压力恒定，压力恒定，则流体流进伯努利试验管时未稳定流动。 3如果不排尽气泡会臧成读取压力值不准确，测得压力为表压力。
§3、流体稳定流动时的能量衡算 本节共 页 一、柏努利方程式的建立 流体流动的必要条件是系统两端有：压强差或位差。流体流动的过程实质上是能量转化过程。流体作稳定流动时，有四种能量可能发生变化。即 位能 动能 机械能 静压能 内能 能量之间是可以互相转化的，内能与机械能之间也是如此。例如，因为流体具有粘性，流动时因摩擦、碰撞，因而有一部分机械能转化为热能，使流体温度升高，变为流体的内能，这种过程只有流体流动时才较明显。 为了使问题简化，我们首先建立理想液体的柏式。 绝对不可压缩（比容v 不随压强P 而变） 理性液体的特点 完全没有粘性（无内摩擦力，即没有机械能向内 能的转化，即T 不变） 流动时无阻力。 因此，理想流体流动时，只有机械能之间的转化，而无内能的增减。 11 2 2 p 1p 2A 1O O v 1v 2 H 1 H 2
对上图稳定流动系统进行能量衡算： 衡算范围：1—1’，2—2’截面之间 衡算基准面：0—0’水平面 对于稳定流动，每m kg 流体经截面1—1’进入系统内，必有m kg 流体经截面2—2’离开这个系统。∴，以m kg 流体作为衡算的基准。 1、位能 流体受重力的作用，在不同的高度具有不同的位能。它是个相对值。 位能= mgH 单位：mgH= kg ×m/s 2×m = Nm =J ∴，mgH 流体在截面1—1’ ，2—2’所具有的位能分别为：mgH 1 , mgH 2 2、动能 流体流动时所具有的能量。 动能=221mv 这一能量相当于将mkg 流体从速度为零加速到速度为v 所做的功。 单位：22 1mv = kg ×m 2/s 2= Nm = J mkg 流体在截面1—1’，2—2’处所具有的动能分别为：221v m ，222v m 3、静压能（流动功） 在静止或流动的流体内部任一处都有一定的静压强。 如在内部有液体流动的管壁上开一孔，装一垂直玻璃管，液体便