流體力學(xué)教案

繼續(xù)教育學(xué)院教案

院（系）：土木建造工程系

課程名稱流體力學(xué)課程代碼總學(xué)時(shí)：80學(xué)時(shí)

學(xué)分井課：80學(xué)時(shí)

課程類別必修課考試課上機(jī)：0學(xué)時(shí)

實(shí)驗(yàn)：0學(xué)時(shí)

授課專業(yè)土木工程授課班級(jí)13級(jí)建工、建經(jīng)

任課教師職稱講師

?“流體力學(xué)”是一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課；是工程管理專

業(yè)的主干課程。本課程的主要任務(wù)是使學(xué)生掌握水流

運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律、基本理論、基本概念及分析方法，

對(duì)水利工程中涉及到的普通水力學(xué)問題能夠分析和

教學(xué)目的和

計(jì)算。為今后學(xué)習(xí)專業(yè)課，從事專業(yè)技術(shù)工作打下基

要求

礎(chǔ)。

?本課程主要包括液體的主要物理性質(zhì)、水靜力學(xué)，水

運(yùn)動(dòng)學(xué)，水動(dòng)力學(xué)基本原理，液體型態(tài)及水頭損失、

和壓管中的恒定流、明渠中的恒定流、堰流及閘孔出

流、流體運(yùn)動(dòng)的流場的基本理論等內(nèi)容。

?通過本課程的學(xué)習(xí)，達(dá)到以下要求：

掌握水力學(xué)的基本概念、基本定律。

對(duì)水利工程中的普通水流問題能夠分析和計(jì)算。

能夠正確選擇使用各種實(shí)驗(yàn)科研成果及基本圖表，

并能正確進(jìn)行數(shù)字計(jì)算。

教學(xué)重點(diǎn)、靜水總壓力的求解，水動(dòng)力學(xué)三慷慨程一一連續(xù)性方程、

難點(diǎn)能量方程和動(dòng)量方程的應(yīng)用，水頭損失的計(jì)算等。

教材：

教材和參考書《流體力學(xué)》劉鶴年主編武漢大學(xué)出版社

1

緒論共學(xué)時(shí)

1.本章的教學(xué)目的及基本要求

、教學(xué)目的

使學(xué)生了解從事水利工程的科技工作者為什么要學(xué)習(xí)流體力學(xué)？激發(fā)學(xué)生學(xué)

習(xí)流體力學(xué)的興趣，學(xué)習(xí)流體力學(xué)的方法以及對(duì)上課、作業(yè)等的要求。使學(xué)生了解

流體力學(xué)的任務(wù)及應(yīng)用領(lǐng)域。

、基本要求

了解流體力學(xué)的定義、研究對(duì)象，研究內(nèi)容。了解流體力學(xué)的應(yīng)用，了解流體

力學(xué)在水利建設(shè)中的作用。

2.本章教學(xué)內(nèi)容的重點(diǎn)和難點(diǎn)

、重點(diǎn)：

流體的連續(xù)介質(zhì)模型、密度與重度、粘性與理想流體模型、牛頓內(nèi)磨擦定律、

壓縮性與不可壓模型、質(zhì)量力與表面力。

、難點(diǎn)：

連續(xù)介質(zhì)模型、牛頓內(nèi)磨擦定律、質(zhì)量力與表面力

3.本章教學(xué)進(jìn)程

、教學(xué)內(nèi)容及學(xué)時(shí)分配

流體力學(xué)課程總體安排，學(xué)習(xí)要求；流體力學(xué)的定義、研究對(duì)象和研究內(nèi)容；

學(xué)習(xí)流體力學(xué)的意義；（25分鐘）

、教學(xué)方法

多媒體教學(xué)

、輔助手段

教師講授

4?本章思量題

無

2

液體的主要物理性質(zhì)共學(xué)時(shí)

1.本章的教學(xué)目的及基本要求

、教學(xué)目的

使學(xué)生掌握流體的連續(xù)介質(zhì)理論和流體的主要物理力學(xué)性質(zhì)以及作用在流體

上的力的兩種形式。

、基本要求

掌握流體的連續(xù)介質(zhì)模型、流體的主要物理性質(zhì)：易流動(dòng)性、密度與重度、粘

性與理想流體模型、壓縮性與不可壓模型、表面張力特性、汽化壓強(qiáng)特性；掌握作

用在流體上的力的兩種形式：質(zhì)量力與表面力。

2?本章教學(xué)內(nèi)容的重點(diǎn)和難點(diǎn)

、重點(diǎn)：

流體的連續(xù)介質(zhì)模型、粘性與理想流體模型、牛頓內(nèi)磨擦定律、質(zhì)量力與表面

力，單位質(zhì)量力。

、難點(diǎn)：

連續(xù)介質(zhì)模型、牛頓內(nèi)磨擦定律、質(zhì)量力與表面力

3.本章教學(xué)進(jìn)程

、教學(xué)內(nèi)容及學(xué)時(shí)分配

§1」液體的基本特征及連續(xù)介質(zhì)的概念；（10分鐘）

§1-2液體的密度和容重；（5分鐘）

§1-3液體的粘滯性；（35分鐘）

§1-4液體的壓縮性和膨脹性；（5分鐘）

§1-7作用在液體上的力；（20分鐘）

、教學(xué)方法

多媒體教學(xué)

、輔助手段

教師提問一一學(xué)生思量一一教師講授

4?本章思量題

1-1,1-2,1-3

3

水靜力學(xué)共學(xué)時(shí)

1.本章的教學(xué)目的及基本要求

、教學(xué)目的

使學(xué)生理解靜水壓強(qiáng)的兩個(gè)重要特性、液體平衡微分方程，等壓面，掌握重力

作用下水靜力學(xué)的基本方程、絕對(duì)壓強(qiáng)與相對(duì)壓強(qiáng)。壓強(qiáng)的測(cè)量、表示方法，水頭、

勢(shì)能。平面上的靜水總壓力。作用在曲面上的靜水總壓力。最終能熟練計(jì)算作用在

平面、曲面上的靜水總壓力。

、基本要求

要明確流體靜力學(xué)是研究液體平衡的規(guī)律及其在工程中應(yīng)用的學(xué)科。要讓學(xué)生

掌握流體靜壓強(qiáng)概念及其兩大特性，掌握流體平衡微分方程式，掌握流體靜力學(xué)基

本方程式及其物理意義和幾何意義，要止確理解等壓面的概念，并會(huì)分析等壓面，

理解絕對(duì)壓強(qiáng)、相對(duì)壓強(qiáng)和真空度的概念及三者間關(guān)系。掌握壓強(qiáng)的度量與量測(cè)原

理。掌握靜止液體作用在平面和曲面上的總壓力計(jì)算。

2.本章教學(xué)內(nèi)容的重點(diǎn)和難點(diǎn)

、重點(diǎn)：

靜水壓強(qiáng)的特性、液體平衡微分方程、水靜力學(xué)的基本方程、壓強(qiáng)的量測(cè)、作

用在平面、曲面上的靜水總壓力。

、難點(diǎn)：

液體平衡微分方程、差壓計(jì)、作用在平面、曲面上的靜水總壓力。

3.本章教學(xué)進(jìn)程

、教學(xué)內(nèi)容及學(xué)時(shí)分配

§2-1靜水壓強(qiáng)及其特性；（25分鐘）

§2?2液體的平衡方程；（40分鐘）

§2-3重力作用下靜水壓強(qiáng)的基本公式；（35分鐘）

§2-5壓強(qiáng)的度量與量測(cè)；（50分鐘）

§2-6作用于平面上的靜水總壓力；（50分鐘）

§2-7作用于曲面上的靜水總壓力；（65分鐘）

本章小節(jié)（35分鐘）

4

、教學(xué)方法

多媒體教學(xué)與板書教學(xué)相結(jié)合。

、輔助手段

教師提問一一學(xué)生思量一一教師講授一一習(xí)題

注意問題：概念、原理、計(jì)算方法的理解、記憶，復(fù)習(xí)高等數(shù)學(xué)中的積分公

式U

4.本章思量題

2-1、2-2、2-8、2-18、2-19、2-20

3水運(yùn)動(dòng)學(xué)共學(xué)時(shí)

1.本章的教學(xué)目的及基本要求

、教學(xué)目的

使學(xué)生理解并掌握描述液體運(yùn)動(dòng)的兩種方法一拉格朗日法、歐拉法，恒定流、

非恒定流、跡線、流線、元流、總流等基本概念，理解并能熟練流體運(yùn)動(dòng)的連續(xù)性

方程。

、基本要求

本章主要討論理想流體運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律，要讓學(xué)生了解研究流體運(yùn)動(dòng)的兩種基

本方法、流動(dòng)的分類和流體動(dòng)力學(xué)的基本概念，掌握流體流動(dòng)的連續(xù)性方程，這是

學(xué)習(xí)后續(xù)知識(shí)及其它專業(yè)課的基礎(chǔ)，應(yīng)重點(diǎn)掌握。

2.本章教學(xué)內(nèi)容的重點(diǎn)和難點(diǎn)

、重點(diǎn)：

恒定流與非恒定流的概念，跡線與流線的概念及性質(zhì)、恒定一元流的連續(xù)性

方程。

、難點(diǎn)：

應(yīng)用連續(xù)方程解決液體流動(dòng)的流速（或者流量）計(jì)算問題。流線的性質(zhì)。

3?本章教學(xué)進(jìn)程

、教學(xué)內(nèi)容及學(xué)時(shí)分配

5

§3-1描述液體運(yùn)動(dòng)的兩種方法；（50分鐘）

§3-2恒定流與非恒定流；（20分鐘）

§3-3跡線與流線；（30分鐘）

§3-5一元流動(dòng)法；（20分鐘）

§3-6恒定元流和總流的連續(xù)性方程；（30分鐘）

、教學(xué)方法

多媒體教學(xué)與板書教學(xué)相結(jié)合。

、輔助手段

教師提問一一學(xué)生思量一一教師講授一一習(xí)題

注意問題：概念、原理、計(jì)算方法的理解、記憶

4.本章思量題

3-1、3?2、3-8

4水動(dòng)力學(xué)的基本原理共學(xué)時(shí)

1.本章的教學(xué)目的及基本要求

、教學(xué)目的

使學(xué)生理解并掌握理想液體元流的能量方程與實(shí)際液體總流的能量方程、恒定

總流動(dòng)量方程。

、基本要求

本章主要討論理想流體運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律，掌握理想流體微元流束的伯努里方程

和定常流動(dòng)的動(dòng)量方程，是學(xué)習(xí)后續(xù)知識(shí)及其它專業(yè)課的基礎(chǔ)，應(yīng)重點(diǎn)掌握；還應(yīng)

掌握流速的測(cè)量原理。

2.本章教學(xué)內(nèi)容的重點(diǎn)和難點(diǎn)

、重點(diǎn)：

均勻流與非均勻流的概念；實(shí)際液體恒定流弱小流束的能量方程式；實(shí)際液體

恒定總流的動(dòng)量方程式。

、難點(diǎn)：

6

應(yīng)用連續(xù)方程、伯努里方程及動(dòng)量方程式聯(lián)立解決液體流動(dòng)的流速（或者流量）

和壓強(qiáng)的計(jì)算問題。對(duì)這部份內(nèi)容應(yīng)結(jié)合例題加強(qiáng)訓(xùn)練。

3?本章教學(xué)進(jìn)程

、教學(xué)內(nèi)容及學(xué)時(shí)分配

§4?4均勻流與非均勻流；（50分鐘）

§45實(shí)際液體恒定總流的能量方程；（120分鐘）

§4-6恒定總流的動(dòng)量方程；（13（）分鐘）

其他（50分鐘）

、教學(xué)方法

多媒體教學(xué)與板書教學(xué)相結(jié)合。

、輔助手段

教師提問一一學(xué)生思量一一教師講授一一習(xí)題

注意問題：概念、原理、計(jì)算方法的理解、記憶。

4.本章思量題

4-L4-2,4-4,4-6,4-8,4-9,4-12,4-14,4-17,4-18,4-19,4-21,4-22

5液流型態(tài)及水頭損失共學(xué)時(shí)

1.本章的教學(xué)目的及基本要求

、教學(xué)目的

使學(xué)生了解實(shí)際液體的兩種流動(dòng)型態(tài)，流動(dòng)阻力與水頭損失的兩種型式，理

解實(shí)際液體的兩種流動(dòng)型態(tài)，流動(dòng)阻力與水頭損失產(chǎn)生原因。掌握均勻流的基本方

程、圓管層流與紊流沿程阻力系數(shù)及沿程水頭損失、局部水頭損失的計(jì)算方法。

、基本要求

本章是在第二章研究理想流體運(yùn)動(dòng)基本規(guī)律的基礎(chǔ)上，把討論的范圍從微元流

束擴(kuò)大到整個(gè)流場（如管道），并考慮粘性對(duì)流體運(yùn)動(dòng)的影響，本章是解決實(shí)際流

體流動(dòng)問題的理論基礎(chǔ)，因此，應(yīng)結(jié)合練習(xí)和實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生了解流體流動(dòng)的兩種狀

態(tài)，會(huì)用雷諾數(shù)判定流體的兩種狀態(tài)，掌握粘性流體總流的伯努里方程，掌握流體

流動(dòng)的能量損失和流動(dòng)阻力的計(jì)算，會(huì)進(jìn)行管道水力計(jì)算。

7

2.本章教學(xué)內(nèi)容的重點(diǎn)和難點(diǎn)

、重點(diǎn)：

實(shí)際液體的兩種流動(dòng)型態(tài)的判別，均勻流的基本方程，圓管層流與紊流的流速

分布、沿程阻力系數(shù)及沿程水頭損失的計(jì)算，局部水頭損失的計(jì)算。

、難點(diǎn)：

圓管層流與紊流的沿程阻力系數(shù)的計(jì)算.

3.本章教學(xué)進(jìn)程

、教學(xué)內(nèi)容及學(xué)時(shí)分配

§5-1水頭損失及其分類；（20分鐘）

§5?2均勻流沿程水頭損失與水流阻力的關(guān)系；（30分鐘）

§5-3流動(dòng)的兩種型態(tài)、雷諾實(shí)驗(yàn)；（40分鐘）

§5-4層流運(yùn)動(dòng)；（10分鐘）

§5-5紊流運(yùn)動(dòng)；（30分鐘）

§5-6紊流的沿程水頭損失；（40分鐘）

§5-7局部水頭損失；（30分鐘）

、教學(xué)方法

多媒體教學(xué)與板書教學(xué)相結(jié)合。

、輔助手段

教師提問一一學(xué)生思量一一教師講授一一習(xí)題

注意問題：概念、原理的理解、記憶，在紊流光滑區(qū)、過渡區(qū)、粗糙區(qū)注意采

取課堂提問等方式加強(qiáng)學(xué)生理解。

4.本章思量題

5-1,5-2,5-6,5-14,5-19,5-20

補(bǔ)充題：

某隧洞直徑d=10m,長度1=2km,糙率n=0.014,水流屬阻力平方區(qū)。

在滿流條件下，為了保證沿程水頭損失％不大于25m,試求洞內(nèi)流量qvo

8

6有壓管中的恒定流共學(xué)時(shí)

1.本章的教學(xué)目的及基本要求

、教學(xué)目的

使學(xué)生掌握有壓管道、無壓管道、短管、簡單長管的概念，掌握簡單管道的水

力計(jì)算方法。

、基本要求

理解恒定自由出流、淹沒出流的基本計(jì)算方法，能熟練計(jì)算短管、簡單長管的

水力計(jì)算。理解掌握測(cè)壓管水頭線、總水頭線的繪制及其物理意義。

2.本章教學(xué)內(nèi)容的重點(diǎn)和難點(diǎn)

、重點(diǎn)：

短管、簡單長管的水力計(jì)算；測(cè)壓管水頭線、總水頭線的繪制。

、難點(diǎn)：

測(cè)壓管水頭線、總水頭線的繪制。

3.本章教學(xué)進(jìn)程

、教學(xué)內(nèi)容及學(xué)時(shí)分配

§4-1簡單管道水力計(jì)算的基本公式

有壓管道，無壓管道，長管，短管等基本概念。（20分鐘）

自由出流水力計(jì)算（30分鐘）

淹沒出流水力計(jì)算（25分鐘）

例題（25分鐘）

測(cè)壓管水頭線、總水頭線的繪制方法（50分鐘）

、教學(xué)方法

多媒體講授。

、輔助手段

教師提