初中力学教案

初中力学教案（精选7篇）

1.初中力学教案 篇一

《工程力学》实验教案

李 颖

2005年3月

一、拉伸试验

一、实验目的

1、了解万能机的主要结构及其工作原理，熟悉操作规程和正确使用方法，并注意安全事项。

２、通过实验观察低碳钢、铸铁在拉伸和压缩过程中表现的各种变形规律和破坏现象。分析和比较不同材料的力学性能。

３、测定低碳钢拉伸时的屈服极限s、强度极限b、延伸率和截面的收缩率。二、试件

按GB228—76规定，本实验试件采用圆棒长试件。取d0=10,L=100,如图所示：

三、实验设备及仪器

1、液压式万能材料实验机；

2、游标卡尺；

3、划线机(铸铁试件不能使用)。

一、低碳钢的拉伸实验 实验原理及方法 1.屈服极限s的测定

实验时，在向试件连续均匀地加载过程中。当测力的指针出现摆动，自动绘图仪绘出的P—ΔL曲线有锯齿台阶时，说明材料屈服。记录指针摆动时的最小值为屈服载荷Ps,屈服极限ζs计算公式为

sPs/A0

P—ΔL曲线

2、屈服极限s的测定

实验时，试件承受的最大拉力Pb所对应的应力即为强度极限。试件断裂后指针所指示的载荷读数就是最大载荷Pb，强度极限b计算公式为：

bPb/A0

3、延伸率δ和断面收缩率Ψ的测定

计算公式分别为：

δ=(L1-L)/L x 100% Ψ=(A0-A1)/A0 x 100% L:标距（本实验L=100）

L1:拉断后的试件标距。将断口密合在一起，用卡尺直接量出。A0:试件原横截面积。

A1:断裂后颈缩处的横截面积，用卡尺直接量出。

（三）实验步骤

1.试件准备：量出试件直径 d0,用划线机划出标距L和量出L;2.按液压万能实验机操作规程1——8条进行；

3.加载实验，加载至试件断裂，记录 Ps 和Pb，并观察屈服现象和颈缩现象； 4.按操作规程10——14进行；

5.将断裂的试件对接在一起，用卡尺测量d1和L1，并记录。

二、扭转实验

一、试验目的

１、观察低碳钢和铸铁受扭过程中的变形现象；比较它们的破坏特征。

２、验证扭转虎克定律，测定剪切强度极限。

二、设备

１、扭转试验机。２、游标卡尺。３、试件。

三、实验原理及方法

1、验证扭转时的虎克定律.最大剪应力不超过材料的比例极限时,相对扭转角φ与扭矩T有如下关系.φ=TL0/GIp 式中L0、G、Ip皆为常值,T、Φ为变量;若有一扭矩T则对应一φ值,每增加同样大小的扭矩ΔT,扭转角的增量ΔΦ大致相等,这就验证了虎克定律.2、扭转破坏Tn—Φ曲线.低碳钢

铸铁

低碳钢和铸铁试件受扭直至破坏,它们的T—Φ曲线如图所示.低碳钢有直线段,有明显的屈服阶段,测力指针暂时不动或摆动,而扭转角Φ很快增加.最终破坏时,可看到低碳钢试件的扭转角非常大,沿横截面扭断,而铸铁试件的扭转角很小,沿45°~55°螺旋面扭断。

四、实验步骤

1、用特殊铅笔在低碳钢试件表面划出平行杆轴线的纵向线和左标距内两个截面的圆周线，使成为小矩形格子（已由实验室准备好）。

2、用游标卡尺在试件标距长度内量取直径（方法如拉伸实验）。

3、选择合适的度盘（施加扭矩后，禁止转动量程选择手钮）。

4、把试件先装于固定夹头内，并夹紧。然后移动加载机构，使试件插入主动夹头至适当位置夹紧。此时，主动指针应在零点上。

5、选定主动夹头的转速（一般试件屈服前用36/分，屈后0-360/分），将被动针转至与主动针重合。旋转主动夹头上的刻度环使零点与指针重合。选好扭转方向，打开记录器开关。

6、启动按扭。拧动多圈电位器，使主动夹头至所需转速。这时，可以看到扭转变形随扭矩而不断增加。按Mn加载，并同时测出相应的扭转角。

7、当变形继续增加时，而扭矩不再成正比增加时，标志材料已开始屈服，这时，塑性变形仅在外层发生，扭矩还可以增加。塑性变形将从圆周向中心逐渐扩展，直至截面上各点处的剪应力都一样，这时扭矩称极限扭矩用Mnjx表示，继续扭转试件已毋需增加外力偶矩，直至试件扭断。其剪切流动极限

a

8、铸铁试件

3Mnjx

4Wn先测出试件计算直径，然后把试件装于扭转机上，将主动夹头转速按纽放在0-36/分，加载直至破坏，记下破坏时的扭矩Mnb。其剪切强度极限。

b

Mnb Wn实验三 弯曲实验

一、实验目的

1、测定纯弯梁一个截面的应力大小及分布规律，以验证直梁弯曲时的正应力公式。

2、了解电测法，初步学会电阻应变仪的使用。

二、实验设备及仪器 1.液压万能实验机； 2.电阻应变仪，预调平衡箱；

三、实验用试件机装置

矩形截面梁试件，材料为A3钢，试件尺寸及实验装置简图简下图：

载荷通过副梁及两个磙子施加到试件上，应变片接线采用多点半桥式接法。R6为温度补偿片，五个工作片的粘贴位置为顶面1。底面

5、中性层3及距中性层h/4处的2、4。

四、实验原理：

1.纯弯曲梁衡截面上应力的测试及应力的分布规律 实验采用等载荷增量法。

当载荷P作用时利用应变仪可测出相应的应变度εds,根据胡克定律ζ实=Eεds，平均可求得个点正应力分布图，可看出纯弯曲梁正应力分规律。

利用理论公式计算正应力ζ理=M/l *Y.其中M=Pa/2,如果ζ理和ζ实的结果基本吻合。即说明理论公式是正确的。2．直梁弯曲时中点挠度测定 实验采用等载荷增量法，在载荷P的作用下从百分表上可直接读出梁中点C处的挠度Yc实，与理论公式Yc=Pa(3L*L-4a*a)/48Ei的计算结果比较，如果基本吻合则说明理论公式式正确的。

五、实验步骤

四、试验步骤

1、调节应变仪

（1）将后面板D1,D2,D3三点联接起来（已接好），旋紧接线柱。把标准电阻接到后面板A、B、C接线柱上，旋紧，半桥测量法，再将后面板上的平衡开关打在平衡位置，即可进行仪器的校准。注意：仪器校准时，后面板的接线板上不能联接任何电阻，否则会影响精度。

（2）开启电源开关。把前面板选择开关旋到“1”，这时指示表显示的数据是电桥不平衡的分量，调节前面板平衡电位器“1”，使指针表显示全为“0”，如果显示数是正的，平衡电位器逆时针方向旋转，显示数是负的，平衡电位器顺时针方向旋转。

（3）仪器的灵敏度调整：仪器平衡到“0”后，将标定开关按入，用幅调电位器调到5000，如果小于5000时，顺时针方向旋转幅调电位器，反之，逆时针旋转，调整好灵敏度，把标定开关按出。

（4）仪器的 K值调整：仪器时按K＝2设计的。当使用的应变片K值不为2时，必须在测试前标定。本室使用应变片K＝2.2，即用幅调电位器调节为4545。调好后，在实测中，所显示的数据不必再进行K值修正。

2、半桥测量接线。把标准电阻从仪器的A、B、C接线柱拆下来，把主梁各点的应变片依次接到应变仪后面板10点接线板上去，AB接一片测量片，BC接一片温度补偿片。调整应变片所接点的对应平衡电位器，使其平衡。

3、在原始记录上记下所测主梁的截面尺寸（数据已经在梁上标好）。调动实验台蝶形螺母，使杠杆尾端稍翘起。

4、分四次加载。每次加一只砝码（加砝码时要求一手扶砝码托，一手缓慢放砝码，使其不致摆动）。

5、记录荷载P0=200N。记下应变仪显示器的应变量读数C0。以后每增加200N，记一次应变值，并算出读数差C，直到800N为止。

6、一片测量完毕之后，按同样方法测量另一片直到五片全部测完为止。

2.初中力学教案 篇二

一、改变传统教学思想,认真备课

现在全国范围内都进行课改,这对我们老师的要求大大提高, 教书育人,不再是简单的教书,现在,课本仅仅被当做一个工具,也可以说是一把钥匙,一把打开知识大门的钥匙,而教师就是那个引路人,教师要在物理力学教学过程中,牢牢地把握课程标准,并且结合自己学生的实际情况,因材施教,使课堂教学变得高效,使自己的教学更具有针对性。 同时教师要让学生真正认识到学习是为生活服务的观念,理论联系实际,提高知识的实用性。

二、注重教学各个方面

为了使初中物理力学教学更加有效, 还要注重其具体教学方面,主要包括以下方面:( 1) 制订教学目标时,要考虑是否适合学生、是否全面、是否可以灵活多变;( 2) 制订教学内容时,要考虑是否具有启蒙作用,是否联系生活,是否均衡;( 3) 教学实施时,要有计划性和灵活性,从学生的角度出发,逐步调整物理力学教学,同时还应多组织以实验操作为形式的教学活动;( 4) 教学评价时,要更全面,同时还应多吸取学生的意见。

三、教师方面

鉴于教师自身的素养对初中物理力学教学的有效性有直接影响,因此,必须提升初中物理力学教师的专业素养,具体表现在以下方面:( 1) 教师听讲有关物理力学教学的讲座,吸取先进的经验, 使自己的物理力学教学更加有效;( 2) 进行有关物理力学教学的实验,发现其中存在的问题,并积极寻找解决方案;( 3) 教师应多对自己的物理力学教学进行总结反思。

综上所述,初中物理力学教学的有效性直接决定了其教学质量。 因此,在初中物理力学教学中,教师要改变传统教学思想,认真备课,注重教学的各个方面同时还要不断提高教师自身的专业素养,从而推动我国初中物理力学教学朝着更高质量、更有效的方向发展。

摘要：在不断深化教育改革和现代科技推动的今天,新课程发展的核心理念是“高效学习”,课堂教学有无效率开始成为评价课堂教学成功与否的关键因素。在中小学义务教育中,有效性的物理力学教学不仅可以提高学生的学习兴趣和积极性,而且还能为学生学习高中物理起到铺垫作用,因此,初中物理力学教学的有效性显得尤为重要。如何让初中物理力学教学变得更加有效,使我国初中物理力学教学朝着更高质量、更有效的方向发展,成了每一个物理力学教学工作者探究的热点话题。简单介绍了目前影响初中物理力学有效性的因素,并给出了具体的对策,希望能起到抛砖引玉的作用。

3.初中物理力学重要实验分析 篇三

【关键词】 逻辑思维 力学分析 贯穿 力学实验

【中图分类号】 G633.7 【文献标识码】 A 【文章编号】 1674-4772（2014）01-040-01

物理学习是现阶段对于学生比较难的科目，如何让学生喜爱上我们的物理学科，就需要我们老师去认真思考了。其实，物理学科是一门思维性很强的课程，对于这些抽象的概念我们应该以物理实验来讲解。实验，可以使学生产生浓厚的兴趣，对于物理现象将产生怎样的结果，会去努力探究，找出合理的解释与满意的结果。所以，在物理这门学科的教学中，实验是必须存在的，没有实验，就没有结果。我们的力学概念，也是由现象产生的。如重力概念，就是伟大科学家牛顿根据苹果掉落的自然现象得出的结论。下面，我们就对初中物理课程中概念的理解，用物理实验做分析讲解。

一、二力平衡条件实验分析

老师在讲解二力平衡这一概念的时候，通常都会说物理在两个力的作用下，保持平衡状态，这两个力平衡。我们所说的平衡状态，就是指物理静止或者做匀速直线运动。学生会再大脑中产生这样的疑问，这两个力，如何才能使物体静止或者做匀速运动呢？这时，我们可以用物理实验来给学生讲解这个概念，让学生理解二力平衡的条件，才能真正的掌握二力平衡这一概念。如，用一根木棍两端用东西支起保持一定的高度，用一根绳子，一端套在我们的木棍上，绳子的另一端套一个砝码，这时，我们的砝码处在空中，保持一种静止状态。同样我们可以在光滑的桌子上放一个小车，桌子的两端架两个定滑轮，小车的两端分别套一个绳子绕过定滑轮。在实验一中，我们的砝码本应该是受到重力的影响往下掉，可是它没有掉，而是处于空中保持一种静止状态，为什么？因为二力平衡，绳子对于砝码，产生了一个拉力，这个力的大小刚好与砝码的重力相等，只是它的方向向上，与重力的方向相反。小车实验中，我们先在一端绳子上套一个砝码，小车会往套有砝码的一端移动；我们在小车的两端分别套上大小一样的砝码，这时我们发现小车在桌子上保持静止状态；我们在小车的两端套上两个大小不一样的砝码，小车会往重的砝码一边移动。在这个实验中，我们发现套一个砝码和大小不一样的砝码时，我们的小车都会移动，而大小相等的砝码就不一样了。砝码一样时，两个砝码受的重力相等，对于小车而言，它受到了大小相等，方向相反的两个力的作用，可是仍保持与受力之前的相同状态。通过这些实验，我们了解到了，二力平衡的条件就是两同一等一反，即在同一个物体和同一直线上，作用两个大小相等，方向相反的力，这个物理的状态不会改变。并且这几个条件缺一不可。

二、浮力影响因素的实验分析

当学生了解了浮力这一概念后，我们就得让他们去认识影响浮力大小的因素。我们会在书本上看到，物体受到的浮力，与物理排开液体的体积和液体的密度有关，物体排开液体的体积与液体密度越大，浮力就越大。可是，学生如何来认识这一概念，如何认识到体积变大和密度大呢。我们可以让学生去做实验，证明这一概念的正确性。如我们先用一个石块，挂于弹簧测力计上，用四个量杯（分别编号1，2，3，4）其中前三个杯子盛装水，第四个装盐水。把同一块石块分别让入四个量杯中，1号杯石块的一半体积放入水中，2，3号杯把石块全部放入水中，但深度不同，4号杯把石块全部放入盐水中，观察水和酒精上升的位置，弹簧测力计的数值。不难发现，弹簧测力计的数值有相同和不同的，水上升的位置也有相同和不同的。石块一半放入水面时，弹簧测力计的数值最大，而完全放入杯中的两个水杯中，弹簧测力计的数值一样，水上升的位置也一样。而第四个杯子中，弹簧测力计的数值与2，3号杯不一样，盐水上升的位置也不一样。为什么呢，明明是同一个物体，只是放入物体的大小和承载物体的液体不同而已。这样就找出了我们改变浮力大小的原因了，对四组数据进行分析，我们知道盐水的密度大于水的密度。在1号杯和4号杯中，物体放入液体中的体积是一样的，可是弹簧测力计的数值1号杯小于4号杯，可以得出结论一是液体密度影响我们物体所受的浮力，密度大，浮力大。在1，2和3号杯的结果可以看出，1号杯的弹簧测力计的数值小于2，3号杯，可以得出结论二在液体密度相同的情况下物体排开液体的体积影响物体所受浮力，排开液体体积越大，浮力越大。在2，3号杯的结果可以看出，在相同液体，相同体积下，不管物体放于什么深度，物体的浮力一样，得出结论三，深度不影响物体的浮力。通过这个实验，学生就掌握了改变浮力大小的因素就是密度与体积。

三、结语

总而言之，针对初中物理力学的学习，我们不能照本宣科，而是需要通过实验去分析讲解。物理学习，不同于我们的其他学科，多背多看就可以了，它是一门逻辑思维特强，综合性特高的学科。需要我们让学生自己动手做、动脑想，自己分析现象与结果，自己记录实验数据与分析数据，得出结论，并与书本知识相结合，理解掌握知识点。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 徐海云.中考力学实验题的分类与解析[J].初中生世界（九年级

物理版），2013（2）.

[2] 张大鸿.试论初中物理力学解题思路的培养[J].新课程·下旬 ，

2013（5）.

[3] 朱万青.一组力学演示实验的设计[J].新疆石油教育学院学报，

2004，7（4）.

[4] 胡海红.从不同角度巧解力学综合题[J].中学物理（初中版），

4.水力学教案 篇四

水

利

系

《水力学》课程教案

制作人：克里木江

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第一章 绪 论

1.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

2.本章各节的教学内容及学时分配： §1-1工程水力学的任务及发展史 0.25学时 §1-2连续介质假定 0.5学时 §1-3 液体的基本特性 0.25学时 §1-4流体的主要力学性质 1学时 §1-5 作用在流体上的力 0.5学时 共2.5学时，课外3学时 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、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 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：

禹化谦，《工程水力学（水力学）》，西南交通大学出版社，1999.12 闻德荪、魏亚东等，《工程水力学（水力学）》，高等教育出版社，1992.9 蔡增基，龙天渝，《水力学》，中国建筑工业出版社，1999.12 7.本章的思考题和习题等

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6.本章的主要参考书目：

禹化谦，《工程水力学（水力学）》，西南交通大学出版社，1999.12 闻德荪、魏亚东等，《工程水力学（水力学）》，高等教育出版社，1992.9 蔡增基，龙天渝，《水力学》，中国建筑工业出版社，1999.12 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 教学单元授课教案编写的具体内容： 单元2 1.本单元教学内容（具体到各知识点）：

§1-5 作用在流体上的力 0.5学时，课外0.75学时 1）质量力 2）表面力

§2-1静水压强及其特性 0.5学时，课外0.75学时 1）静水压强 2）静水压强的特性

§2-2液体的平衡微分方程 1学时，课外1.5学时 1）液体平衡微分方程一般式 2）综合式

2.本单元的教学方式（手段）： 教学方式：讲授 3.本单元师生活动设计：

教师提问——学生思考——教师讲授

4.本单元的讲课提纲、板书设计（电子教案）： 5.本单元的作业布置： 思考题：2-

1、2-

2、习题：2-

3、2-5 单元3 1.本单元教学内容（具体到各知识点）：

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§2-3重力场的液体平衡 1学时，课外1.5学时 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 1学时，课外1.5学时 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 2.本单元的教学方式（手段）： 教学方式：讲授 3.本单元师生活动设计：

教师提问——学生思考——教师讲授

4.本单元的讲课提纲、板书设计（电子教案）： 5.本单元的作业布置： 思考题： 2-4习题： 2-

8、2-6 单元4 1.本单元教学内容（具体到各知识点）：

§2-4静水压强的计算与测量 1学时，课外1.5学时 6）测量压强的仪器：差压计 7）静水压强分布图

§2-5液体的相对平衡 1学时，课外1.5学时

1）等加速直线运动 2）等角速旋转运动

2.本单元的教学方式（手段）： 教学方式：讲授 3.本单元师生活动设计：

教师提问——学生思考——教师讲授

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4.本单元的讲课提纲、板书设计（电子教案）：

5.本单元的作业布置： 思考题： 2-6习题： 2-

9、2-13 单元5 1.本单元教学内容（具体到各知识点）：

§2-6作用在平面上的静水总压力 2学时，课外3学时 1）图解法 2）解析法 3）例题分析

2.本单元的教学方式（手段）： 教学方式：讲授 3.本单元师生活动设计：

教师提问——学生思考——教师讲授

4.本单元的讲课提纲、板书设计（电子教案）： 5.本单元的作业布置： 思考题： 2-

17、2-23习题： 2-

15、2-18 单元6 1.本单元教学内容（具体到各知识点）：

§2-7作用在曲面上的静水总压力 2学时，课外3学时 1）水平分力 2）垂直分力 3）压力体 4）例题分析

2.本单元的教学方式（手段）： 教学方式：讲授 3.本单元师生活动设计：

教师提问——学生思考——教师讲授

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4.本单元的讲课提纲、板书设计（电子教案）： 5.本单元的作业布置： 思考题： 2-19习题：2-

21、2-22

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第三章 水动力学理论基础

1.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。

2.本章各节的教学内容及学时分配： §3-1描述液体质点运动的两种方法 1学时

§3-2流线、迹线、流管、流束、元流、过流断面、断面平均流速 1学时 §3-3流动分类 1学时

§3-4液体微团运动的基本形式 1学时 §3-5有涡流与无涡流 1学时 §3-6液体连续性微分方程 1学时 §3-7恒定总流连续性方程 1学时 §3-8理想液体运动微分方程 1学时 §3-9实际液体运动微分方程 1学时 §3-10恒定元流伯诺里方程 1学时 §3-11恒定总流伯诺里方程 2学时 §3-12恒定气体伯诺里方程 1学时 §3-13恒定总流动量方程 2学时 §3-14恒定平面势流 1学时 共16学时

3.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。

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难点：连续性微分方程，实际液体的运动微分方程，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。

4.本章教学内容的深化和拓宽：

深化：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，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。

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——习题课——实验

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 6.本章的主要参考书目：

禹化谦，《工程水力学（水力学）》，西南交通大学出版社，1999.12 闻德荪、魏亚东等，《工程水力学（水力学）》，高等教育出版社，1992.9 蔡增基，龙天渝，《水力学》，中国建筑工业出版社，1999.12 7.本章的思考题和习题等

思考题：3-

1、3-

3、3-

10、3-

13、3-

24、3-

26、3-30、3-

31、3-

38、3-

39、3-41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-

29、3-31、、3-

32、3-

37、3-

39、3-40、3-

42、3-43 单元教案7 1.本单元教学内容（具体到各知识点）： §3-1描述液体质点运动的两种方法 1学时 1）欧拉法 2）拉格朗日法

§3-2流线、迹线、流管、流束、元流、过流断面、断面平均流速 1学时 1）流线与迹线 2）流管、流束、元流

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3）流量 4）过流断面 5）断面平均流速。

2.本单元的教学方式（手段）： 教学方式：讲授 3.本单元师生活动设计：

教师提问——学生思考——教师讲授

4.本单元的讲课提纲、板书设计（电子教案）： 5.本单元的作业布置： 思考题：3-1习题：3-2 单元教案8 1.本单元教学内容（具体到各知识点）： §3-3流动分类 1学时 1）恒定流与非恒定流 2）均匀流与非均匀流 3）一元流与二元流、三元流 4）有压流与无压流、射流

§3-4液体微团运动的基本形式 1学时 1）微团的四种运动形式 2）速度分解定理

2.本单元的教学方式（手段）： 教学方式：讲授 3.本单元师生活动设计： 讲授提问——学生思考——讲授

4.本单元的讲课提纲、板书设计（电子教案）： 5.本单元的作业布置： 思考题：3-3习题：3-6

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单元教案9 1.本单元教学内容（具体到各知识点）： §3-5有涡流与无涡流 1学时 1）有涡流 2）无涡流

§3-6液体连续性微分方程 1学时 1）液体连续性微分方程 2.本单元的教学方式（手段）： 教学方式：讲授

3.本单元师生活动设计：

讲授——提问——讲授

4.本单元的讲课提纲、板书设计（电子教案）： 5.本单元的作业布置： 思考题： 3-

10、3-13习题： 3-11 单元教案10 1.本单元教学内容（具体到各知识点）： §3-7恒定总流连续性方程 1学时 1）恒定元流连续性方程 2）恒定总流连续性方程。

§3-8理想液体运动微分方程 1学时 1）理想液体的特点 2）理想液体运动微分方程 3）理想液体的能量方程

4）理想液体能量方程的应用（比托管）2.本单元的教学方式（手段）： 教学方式：讲授

3.本单元师生活动设计：

讲授——提问——讲授——习题——实验

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4.本单元的讲课提纲、板书设计（电子教案）：

5.本单元的作业布置： 思考题： 3-

24、3-26习题：3-

11、3-

17、3-19 单元教案11 1.本单元教学内容（具体到各知识点）： §3-9实际液体运动微分方程 1学时 1）实际液体的特点

2）实际液体微团应力分析（本构关系）3）实际液体的运动微分方程。§3-10恒定元流伯诺里方程 1学时 1）恒定元流伯诺里方程 2）恒定元流伯诺里方程的意义 3）总水头线与测验管水头线 4）水力坡度

2.本单元的教学方式（手段）： 教学方式：讲授

3.本单元师生活动设计：

讲授——提问——讲授

4.本单元的讲课提纲、板书设计（电子教案）：

5.本单元的作业布置： 思考题：3-21习题： 3-

22、3-25 单元教案12 1.本单元教学内容（具体到各知识点）： §3-11恒定总流伯诺里方程 2学时 1）均匀流与渐变流的压强分布规律 2）恒定总流伯诺里方程（即能量方程）3）能量方程各项意义

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4）能量方程的应用条件与注意事项

5）能量方程的应用（文丘里管）：例题分析

（一）6）能量方程的推广（有分流的能量方程与水泵）：例题分析

（二）2.本单元的教学方式（手段）： 教学方式：讲授、实验 3.本单元师生活动设计：

讲授——实验演示

4.本单元的讲课提纲、板书设计（电子教案）：

5.本单元的作业布置： 思考题：3-24习题：3-

23、3-

27、3-28 单元教案13 1.本单元教学内容（具体到各知识点）： §3-12恒定气体伯诺里方程 1学时 1）恒定不可压气体的伯诺里方程 §3-13恒定总流动量方程 1学时 1）恒定元流动量方程 2）恒定总流动量方程。3）动量方程适用条件 4）动量方程的解题要点与步骤 5）例题分析

（一）2.本单元的教学方式（手段）： 教学方式：讲授

3.本单元师生活动设计：

讲授——提问——讲授

4.本单元的讲课提纲、板书设计（电子教案）：

5.本单元的作业布置： 思考题： 3-

38、3-

37、3-41习题： 3-

32、3-

36、3-

39、3-40、新疆水利水电学校

单元教案14 1.本单元教学内容（具体到各知识点）： §3-13恒定总流动量方程 1学时 1）恒定总流动量方程： 例题分析

（二）§3-14恒定平面势流 1学时 1）势流函数的性质 2）流函数的性质

3）势函数与流函数的关系

4）流网 5）复合势流

2.本单元的教学方式（手段）： 教学方式：讲授

3.本单元师生活动设计：

讲授——提问——讲授——习题——实验 4.本单元的讲课提纲、板书设计（电子教案）： 5.本单元的作业布置：

思考题： 3-

8、3-

38、3-

39、3-41习题：3-

9、3-

42、3-43

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第四章 相似原理与量纲分析

1.本章的教学目的及基本要求：

目的：使学生掌握流动相似的基本概念，动力相似准则及理解模型设计的基本方法，能应用量纲的和谐原理进行量纲分析。

基本要求：理解几何、运动、动力、初始与边界条件相似的基本概念，掌握各种动力相似准则，特别是重力相似准则、粘性力相似准则，能灵活应用模型律进行模型设计；理解量纲与单位的基本概念，量纲的和谐原理，掌握量纲的基本分析方法：瑞利法与 定理。

2.本章各节的教学内容及学时分配： §4-1流动相似的基本概念 1学时 §4-2相似准则 1学时 §4-3模型实验 0.5学时

§4-4量纲分析的概念和量纲和谐原理 1学时 §4-5量纲分析 1.5学时 5学时 课外7.5学时

3.本章教学内容的重点和难点：

重点：重力相似准则、粘性力相似准则，模型设计；量纲的和谐原理，瑞利法与 定理。难点：动力相似准则，量纲分析：瑞利法与 定理 4.本章教学内容的深化和拓宽： 深化：模型设计与模型实验

拓宽：模型实验的工程实际问题：三峡工程的模型实验研究 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：物理量的量纲单位的记忆；注意观察实际工程的模型实验。6.本章的主要参考书目：

禹化谦，《工程水力学（水力学）》，西南交通大学出版社，1999.12 闻德荪、魏亚东等，《工程水力学（水力学）》，高等教育出版社，1992.9 蔡增基，龙天渝，《水力学》，中国建筑工业出版社，1999.12 7.本章的思考题和习题等

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蔡增基，龙天渝，《水力学》，中国建筑工业出版社，1999.12 7.本章的思考题和习题等

思考题： 7-

1、7-

2、7-

4、7-

5、7-

14、7-15习题： 7-

3、7-

6、7-

7、7-

9、7-

11、7-12 单元教案27 1.本单元教学内容（具体到各知识点）： §7-1明渠均匀流的水力特征 0.5学时 1）明渠均匀流

2）明渠均匀流产生的条件 3）明渠均匀流的水力特征 §7-2明渠均匀流的计算公式 1学时 1）湿周 2）水力半径 3）谢才公式 4）曼宁公式 5）巴浦勒夫斯基公式

§7-3水力最优断面及允许流速 0.5学时 1）水力最优断面 2）水力最优断面条件

2.本单元的教学方式（手段）： 教学方式：讲授 3.本单元师生活动设计： 讲授——提问——讲授

4.本单元的讲课提纲、板书设计（电子教案）： 电子教案

5.本单元的作业布置： 思考题： 7-

1、7-2习题： 7-3 单元教案28

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1.本单元教学内容（具体到各知识点）： §7-3水力最优断面及允许流速 0.5学时 2）允许流速 3）最大允许流速

§7-4明渠均匀流水力计算的几类问题 1学时 1）过流能力的水力计算 2）底坡的水力计算 3）粗糙系数的水力计算 4）渠道断面形式的设计

§7-5无压圆管均匀流水力计算 0.5学时 1）充满度

2）无压圆管的水力要素 2.本单元的教学方式（手段）： 教学方式：讲授

3.本单元师生活动设计：

讲授——提问——讲授

4.本单元的讲课提纲、板书设计（电子教案）： 电子教案

5.本单元的作业布置： 思考题：7-

4、7-5习题： 7-

6、7-

7、7-9 单元教案29 1.本单元教学内容（具体到各知识点）： §7-5无压圆管均匀流水力计算 0.5学时 3）无压圆管的最大流速与流量 4）无压圆管均匀流的水力计算

§7-6复式断面明渠均匀流水力计算 0.5学时 1）复式断面的水力要素 2）复式断面的水力计算

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2.本单元的教学方式（手段）： 教学方式：讲授

3.本单元师生活动设计：

讲授——提问——讲授

4.本单元的讲课提纲、板书设计（电子教案）： 电子教案

5.本单元的作业布置： 思考题： 8-

14、8-15习题： 8-

11、8-12

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思考题： 8-

1、8-4习题： 8-

2、8-

3、8-

5、8-6 单元教案30 1.本单元教学内容（具体到各知识点）： §8-1明渠水流的三种流态、佛汝德数 0.5学时 5）佛汝德数判别流态

§8-2断面比能（单位能量）与临界水深 1.5学时 1）断面比能 2）比能曲线 3）临界水深 4）临界流与临界底坡 2.本单元的教学方式（手段）： 教学方式：讲授

3.本单元师生活动设计：

讲授——提问——讲授

4.本单元的讲课提纲、板书设计（电子教案）： 电子教案

5.本单元的作业布置： 思考题：8-1习题：8-

2、8-3 单元教案31 1.本单元教学内容（具体到各知识点）： §8-3明渠非均匀渐变流微分方程 2学时 1）明渠非均匀渐变流微分方程 2）明渠非均匀渐变流水面曲线分析 3）明渠非均匀渐变流水面曲线的绘制 2.本单元的教学方式（手段）： 教学方式：讲授

3.本单元师生活动设计：

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讲授——提问——讲授

4.本单元的讲课提纲、板书设计（电子教案）： 电子教案

5.本单元的作业布置： 思考题： 8-4习题： 8-5 单元教案32 1.本单元教学内容（具体到各知识点）： §8-4水跃与跌水 1学时 1）水跃的组成 2）水跃的功能与作用 3）跃前与跃后水深的计算 4）跌水

§8-5棱柱体渠道非均匀渐变流水面曲线的计算 1学时 1）道非均匀渐变流水面曲线的计算 2.本单元的教学方式（手段）： 教学方式：讲授

3.本单元师生活动设计：

讲授——提问——讲授

4.本单元的讲课提纲、板书设计（电子教案）： 电子教案

5.本单元的作业布置： 思考题：习题： 8-6

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第九章 堰流

1.本章的教学目的及基本要求：

目的：使学生了解薄壁堰、实用堰、宽顶堰的基本功能与用途，掌握堰流基本的水力计算公式。

基本要求：了解薄壁堰、实用堰、宽顶堰的基本功能与用途，能进行堰流的流量计算。2.本章各节的教学内容及学时分配：

§9-1堰流的基本公式 1学时 §9-2薄壁堰 0.5学时 §9-3实用堰 0.5学时 §9-4宽顶堰 1学时 共3学时

3.本章教学内容的重点和难点： 重点：堰流基本的水力计算公式 难点：堰的流量系数的计算。4.本章教学内容的深化和拓宽： 深化：堰的流量系数的影响因素 拓宽：工程应用

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 注意问题：堰的流量系数公式的选取。6.本章的主要参考书目：

禹化谦，《工程水力学（水力学）》，西南交通大学出版社，1999.12 闻德荪、魏亚东等，《工程水力学（水力学）》，高等教育出版社，1992.9 蔡增基，龙天渝，《水力学》，中国建筑工业出版社，1999.12 7.本章的思考题和习题等 思考题：9-

1、9-

2、9-3习题：9-

4、9-5 单元教案33

536

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单元教案35 1.本单元教学内容（具体到各知识点）： §10-2渗流模型与达西渗透定律 1学时 1）渗流模型 2）达西渗透定律

§10-3地下水渐变渗流分析 1学时 1）地下水均匀渗流 2）裘皮衣公式

3）渐变声渗流基本微分方程 4）渐变渗流的侵润曲线 2.本单元的教学方式（手段）： 教学方式：讲授

3.本单元师生活动设计：

讲授——提问——讲授

4.本单元的讲课提纲、板书设计（电子教案）： 电子教案

5.本单元的作业布置： 思考题：10-

1、10-

2、10-3习题：10-

4、10-5

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本课程实验

本课程实验学时共10学时，设5个实验，分别如下： 实验一：静水压强特性实验 实验二：伯努利方程实验 实验三：动量定律实验 实验四：雷诺数实验 实验五：水击综合演示实验

5.工程水力学教案 篇五

第一章 工程水力学概论(2学时)第一节 工程水力学的定义、用途、简史

第二节 液体的物理力学性质

第三节 连续介质和理想液体的概念

第四节 作用在液体上的力

第五节 工程水力学的研究方法

本章考试内容

技能训练题

第二章 静水压力计算(10学时)第一节 静水压强及其特性 第二节 静水压强的基本规律 第三节 静水压强的表示方法及测算 第四节 作用于平面壁上的静水总压力 第五节 作用于曲面壁上的静水总压力 第六节 浮力、浮体的平衡与稳定 本章考试内容 技能训练题

第三章 水流运动的基本原理(8学时)第一节 描述水流运动的两种方法

第二节 恒定总流连续性方程

第三节 恒定总流的能量方程

第四节 能量方程的应用

第五节 恒定总流的动量方程

本章考试内容

技能训练题

第四章 水流型态与水头损失计算(10学时)第一节 水头损失根源、分类及边界影响 第二节 水流两流态及hf随v的变化规律

第三节 均匀流层流的切应力和流速分布规律

第四节 均匀流紊流过水断面垂线上的切应力及流速分布

第五节 沿程水头损失分析与计算

第六节 局部水头损失的分析与计算

第七节 绕流阻力与升力

本章考试内容

技能洲练题

第五章 管流水力计算(10学时)第一节 概述

第二节 简单管道的水力计算

第三节 复杂管路水力计算 第四节 压力管道中的水击 本章考试内容 技能训练题

第六章 明渠恒定均匀流水力计算(6学时)第一节 概述

第二节 明渠均匀流的特性及其产生条件

第三节 明渠均匀流的计算公式及有关问题

第四节 明渠水力计算类型

本章考试内容

技能训练题

第七章 明渠恒定非均匀流水力计算(12学时)第一节 概述

第二节 明渠非均匀流的一些基本概念

第三节 缓流、急流的转换现象——水跌与水跃

第四节 明渠恒定非均匀渐变流基本方程 水力学的性质任务及其发展沿革

水力学是研究水的平衡和运动规律及其应用的一门科学,它既是自然科学,又与工程应用密切结合[1].水力学是研究水的平衡和运动规律及其应用的门科学,它是在人类与水、旱灾害作斗争的过程,伴随着水利工程的发展而发展的。远在几千年,古埃及就开始修建灌溉渠系,我国广为流传的大禹治水”的传说记载了古人与洪水作斗争的故,这些历史记载表明,古人对水流运动已有了朴素认识。18世纪以后,随着经典力学的发展,水力学始形成自己的理论体系,20世纪初,随着现代工技术的进步,水力学实验迅速发展,提供了大量水学理论计算所需要的经验系数,从而为水力学的程应用开辟了广阔的天地。近几十年来,我国修建数万座水库、大坝和水电站。工程建设极大地促进水力学的发展,水力学在我国取得了长足的进步水力学学科的提高、完善和走向现代化又为工程建的顺利进行并取得辉煌成就打下了坚实的基础。

在探索知识的过程中,自然科学以宇宙中的自然现象为研究客体,重在认识自然现象的客观本质和运动规律.作为流体力学的一门分支学科,水力学属于物理学范畴.数学、物理学、化学、生物学是自然科学的四大主要门类,习惯上被称为纯理论学科或基础学科.自然科学的发展史以物理学为开端,物理学则以力学为开端.公元1594年,意大利物理学家伽利略(Domino Galileo Galilei)出版了首本力学专著《Della Scienza Meccanica》,经典力学从此开始建立其知识体系,在大量观察实验的基础上形成了一套完善的定律、原理、定理、方程及其数学方法.到十九世纪末期,经典力学已经发展成为一门相当成熟的学科.该知识体系传承至今,仍是工程应用的理论基础[2,3].水力学既与基础研究有关,又与水利、土木、机械等工程活动密切结合,它在基础理论和工程应用两个领域起双重作用,就此而言,水力学属于应用科学.然而,工程不仅限于对自然科学知识的应用,工程的全过程包含研究、设计、建造、运行、维修、以及产品销售等,其中每一环节无不直接或间接受到社会中人类活动要素的影响,如安全、经济、环境、传统、法律等.换句话说,工程应用包括了自然科学和社会科学两个领域,学习现代水力学,必须建立工程应用的概念.水力学的应用范围十分广泛,除水利工程外,土建、交通、能源、机械等行业都需要水力学知识.针对不同的专门问题,水力学学科又形成许多具有相对独立知识体系的分支学科,如高速水力学,明渠水力学,施工水力学,道桥水力学,环境水力学,等等.以水利水电工程为主要应用对象的水工水力学,主要是解决水利水电枢纽中的泄洪和输水建筑物的水力学问题,如高坝大流量泄洪消能,高速水流的冲刷、空蚀、掺气、雾化等.水力学是一门历史悠久的学科.几千年前古埃及就开始修建灌溉渠系,二千年前阿基米德就提出了著名的浮力定理.两千多年前我国人民就修建了都江堰工程,建成的“鱼嘴”及“飞沙堰”,巧妙地利用了近代水力学中所阐明的弯道环流及堰流的理论,将洪水按一定比例分别泄入内江和外江,洪水中的泥沙则通过“飞沙堰”排入外江,为防洪及灌溉起到了良好的控制作用.这些事例说明,古代人民对水流运动规律已有了相当深入的了解.十六世纪以后,随着经典力学的发展,水力学开始创立自己的理论体系,十八世纪以后开始形成一门独立的学科,并沿着以应用严格的数学工具而发展的经典流体力学及以实验为主的实验水力学两个方向发展.二十世纪初,随着现代工业技术的进步,水力学实验迅速发展,提供了大量水力学理论计算所需要的经验系数,从而为水力学的工程应用开辟了广阔的天地.1904年普朗特提出了边界层理论,开创了认识真实流体运动与边界间相互作用的新篇张.相似理论及量纲分析理论的发展,以及现代量测仪器的研制,使水力学实验技术有了长足的进步.近几十年来,我国修建了数万座水库、大坝和水电站.工程建设极大地促进了水力学的发展,而水力学的提高和现代化又为工程建设的大发展打下了坚实的基础[4].现代水力学是以现代科学技术为基础的.二十世纪六十年代,高速电子计算机的问世使许多过去难以用手工计算完成的计算课题得以顺利实现,流场数值模拟能算出水流内部任一点的所有流动参数,为探讨复杂流动现象的内部机理开辟了新天地.现代流体量测技术的发展极大地促进了实验水力学的发展,激光流速仪、动态信号分析仪等测量仪器的出现,使从前无法获得的流场各项流动参数的测量得以实现,如时均流速及脉动流速、脉动压强等等.现代科学在理论上的创新与突破为现代水力学的发展提供了丰富的理论手段,如概率论与统计理论,多相流理论,紊流理论,数值计算的理论与方法等.现代科技手段使传统水力学跨上了新台阶,在思想方法上由传统的只能了解少数平均流动参数的总流的概念转变为现代化的可以把握流场内各时刻流动情景的流场的概念,在技术手段上由传统的经验公式和经验系数的方法转变为数学模型和数值模拟的方法.理论研究、实验研究和数值模拟计算是现代水力学的三大支柱.进入21世纪,工程水力学将继续沿着理论与实践相结合,为国民经济建设服务,推进科学技术进步的道路前进.在新的世纪中,工程建设必将提出诸多更新、更大、更复杂的水力学技术问题,水力学学科必须更迅速地发展,以迎接时代的挑战.工程水力学属于应用力学的分支学科。力学既是自然科学,又是工程学科。在探索知识的过程中,自然科学以宇宙中的自然现象为研究客体,重在认识自然现象的客观本质和运动规律;而工程学科则要研究包含设计、建造、运行维修等每一个环节的应用问题。此外,工程技术问题还要受到人类社会各种要素的影响,如安全、经济、法律等。水力学的应用范围十分广泛,除水利工程外,土建、交通、能源、机械等行业都需要水力学知识。针对不同的专门问题,水力学学科又形成许多具有相对独立知识体系的分支学科,如高速水力学,明渠水力学,施工水力学,道桥水力学,环境水力学等。以水利水电工程为主要应用对象的水工水力学,主要是解决水利水电枢纽中的泄洪和输水建筑物的水力学问题,如高坝大流量泄洪消能高速水流的冲刷空蚀掺气雾化等。

进入世纪工程水力学将继续沿着理论与实践相结合,为国民经济建设服务,推进科学技术进步的道路前进。在新的世纪中,水利水电工程建设必将提出诸多更新、更大、更复杂的水力学技术问题,水力学学科必须更迅速地发展,以迎接时代的挑战。现代水力学在理论上的新发展

在21世纪,水力学的理论框架将发生根本性变革,研究对象将从自然尺度向细观尺度发展,突破传统的连续均匀介质的假设,从而使我们能更深入地认识实际水流运动的真实现象,在以下几个理论领域将有重要进展。

1.1非经典介质理论

水力学中有均匀流与非均匀流,恒定流与非恒定流等,“非”字当头的研究内容比没有“非”字的要复杂得多。现代水力学理论的发展,又出现了一些以“非”字起头的新理论,如非经典介质理论,非线性理论,非确定性理论等。经典力学一般将所研究的流体介质视做连续均匀介质,这是经典力学的一项重要的基本假设。而实际流体往往掺杂有气体、固体或其它流体等各种杂质,它是一类尚未被现有力学理论适当描述的介质,可称之为非经典介质。无论是从发展力学理论的角度,还是解决真实介质流体的实际问题,开展非经典介质流动的研究都是十分必要的。如掺气水流,空化与空蚀,河流泥沙运动,污染物在水体中的运动等流动现象,它们都属于二相流,但过去往往不考虑相间作用力,而是采用一定假设,使问题得以简化。现代水力学应该着眼于实际流动现象,引进多相流体动力学理论,建立全新的知识体系。例如,研究高速掺气水流,其关键是如何确定水与气二相流体之间的相互作用力,而单相流体的假设很难反映这种相间作用力;现代渗流理论应建立在研究水与多孔介质之间、相互作用的基础上,因此,必须突破传统水力学的均匀连续介质的假定。

1.2 非线性理论

非线性行为是近代力学基础研究的重要前沿课题。湍流和混沌理论是典型的非线性问题。描述水流运动的N-S方程是非线性的微分方程。过去的水力学计算,往往要用还原和叠加的方法对基本方程式作线性化处理,因而不能准确反映真实水流现象。随着现代科学技术的进步,非线性理论有了突飞猛进地发展。非线性理论是揭示具有非线性本质的各类水流现象的有力工具,也是开发非线性问题数学模型的有力工具。

1.3 非确定性理论随机水力学

水流运动,特别是紊流,有大量的不确定性因素,水流脉动压力一般可以被视为完全随机的现象,紊流过程则具有混沌的特性。混沌是一种界于完全随机性现象与完全确定性现象之间的自然现象。传统水力学一般只研究确定性的水流现象,对于随机性水力参数,往往采用统计平均的方法加以处理,从而抹煞了水流运动的随机特性。现代水力学重视发展非确定性理论,动水荷载的设计方法将由定值设计法逐步转为可靠性设计法,概率理论和优化决策理论将在工程设计中广泛应用,风险分析的概念将作为规划、设计的重要理论基础。

1.4 紊流力学

水利工程中的绝大多数流动现象都属于湍流(水力学中的习惯称谓为‘紊流’)。湍流是自然科学中的八大难题之一,由于其复杂性,全世界同行学者协力研究,历时长达百年,至今尚未攻克。湍流作为一种既典型又广泛存在的复杂流动,其非线性规律有超越力学范围的普遍性。我们知道,紊流是由大大小小不同尺度的漩涡组成的,漩涡尺度的量级差别很大。最大漩涡尺度的量级可达数公里,而最小漩涡的尺度不过几毫米,但不同尺度的漩涡在结构上往往具有自相似性,最近发现的标度律,反映了紊流现象的这种混沌特征。无论从基本理论,还是从实际应

用考虑,湍流研究都是21世纪面临的紧迫课题。

水利工程中的水流基本上都属于紊流。研究紊流特性,可简要归纳为以下几类问题:第一,边壁切变紊流;第二,漩涡与分离流;第三,分离再附流动;第四,流动稳定性问题。要大力开发紊流数学模型,用数值模拟方法逐步取代物理模型实验。

1.5 细观水力学

传统水力学在自然尺度下研究水流的运动规律,现代水力学要突破传统水力学的常规尺度,从自然尺度向细观尺度延伸,发展细观水力学。一般地说,物理、化学的研究对象往往在其物质分子的尺度上,可称之为微观尺度,细观水力学的研究尺度虽然远小于自然尺度,但仍远大于水分子的尺度,故称为细观。传统水力学常采用总流的概念,它属于自然尺度,细观水力学深入研究水流内部的运动特性,水流与混掺其中的固体、气体、污染物等其它物质的相互作用,水流与固体边界的相互作用及空蚀、冲刷破坏机理等,使水力学的研究深度与现代科学技术相衔接。流场的精细数值模拟也可以视为细观水力学。

多相流体与固体力学的交叉学科研究产生和形成了一些新的学科方向,界面力学就是其中之一。界面力学以界面的力学建模、界面区域应力分布规律以及界面结构强韧度研究与破坏分析为主要内容。界面层是裂纹和损伤等破坏容易产生并发展的区域,界面微区的力学问题研究需发展细观尺度与微观尺度的实验测试技术,近年来,界面力学的研究已越来越多地引起人们的关注与重视。水力学数学模型的新发展

60年代以来,计算机技术的迅速发展为整个科学技术的进步提供了强有力的工具,计算机与数值分析法的结合使科学技术的发展如虎添翼。水力学也不例外,它很快从这个新的科学成就中获得了活力,并迅速地推广应用于水利工程实践。计算机的功能今后将有更大的发展,水力学与计算机结合将极大地增强解决疑难问题的能力。必须加强水力学的算法研究和软件开发,把计算机和水力学密切结合起来,这是现代水力学的重要标志之一。这一领域的主要发展方向有: 2.1 数值方法研究

有限差分法、有限元法、有限容积法是计算水力学的基本方法。近年来,为了提高计算精度,求解更复杂的水流现象,数值方法有很大发展。具有突变现象的流动,其解是间断的。不同间断现象的数值方法各有特点,这方面还有许多问题需要解决。水利工程中有大量的河渠浅水二维流,明渠或管道中的二维非恒定流问题,这类问题的数值模拟方法至今仍很不完善,其计算格式的优化,边界条件的处理,都有很多需要深入研究的课题,也已出现了许多新算法。

2.2 流场可视化技术

流场可视化在工程应用中有重要意义。展现研究成果,无论是理论成果、实验成果,还是数学模型计算成果,都需要流场可视化技术。我国目前可视化技术的水平还比较低,需要大力发展。

2.3 水力信息学

现代技术不断向综合化和智能化发展,大型水利设施的运行管理需要引进现代信息论的理论和方法。由此产生了一个新的交叉学科方向,水力信息学。水力信息学的研究内容和应用目标可简述如下:水力学数学模型与系统管理、控制方面的知识相结合,即可构成专门化的专家系统。应用现代计算机技术将这种集成化的专门知识变成动态的信息资源,就可以用来进行大型防洪系统的预报与调度,大型水利工程的施工组织,大型灌溉系统或水库群的运行调度。21世纪人类将全面进入信息时代,信息的获取、处理和传输是生产组织的主要任务。水力信息学的核心是相关水力学知识的集成、打包,以及集成知识的信息资源化。计算机多媒体技术是最普遍的信息处理技术,在水力信息学的发展中将发挥重要作用。信息资源化的主要手段是建立专业化的信息网络,但也可借助已有的信息网络。水力学实验研究

实验在水力学研究中具有基础和支撑作用。模型实验可以为理论和计算模型的建立提供依据和支持,也可以对已有的理论结果提出修正或质疑,并以此推动这一领域的研究深入发展。在实验中要对许多水力学参量进行量测,如水深、流量、时均与脉动流速、时均与脉动压强、掺气水流的掺气浓度、含沙水流的含沙量等。发展和建立高分辨率、高精度的水力学测量仪器,是发展实验水力学急需加强的薄弱环节。我国引进了一些具有当代国际先进水平的流体量测仪器,如激光流速仪、动态粒子成像测速仪(PIV)、动态信号分析仪等。我国还不惜耗费巨资,建造了一些大型水力实验装置和数个大型水力学实验基地,为提高我国水利工程的科技水平做出了应有的贡献。在吸收、消化国际先进技术的同时,今后

要继续努力研制新型测量仪器,发展自己的水力学实验技术。在实验研究方面,急需解决的问题有: 3.1 水力学模型相似率

目前,我国工程设计中的多数重大水力学问题仍是通过水力学模型试验解决。试验模型通常按重力相似准则设计。大量模型试验证明,水工模型能够预演大多数原型工程的复杂三元水流现象。但对高速水流问题,除重力相似外,还须考虑其他物理量的相似性。如高速水流的掺气与雾化、脉动压力与流体激振现象、输水道通气、岩基冲刷等问题,其模型相似率至今尚未解决。空化初生试验一般在减压箱内进行,以空化数相等为准。但最新研究表明,初生空化数和模型的大小与水流速度有关,不同的模型,既使水流空化数相等,空化初生现象也不一定相似。高

速水流的模型相似率问题困惑着模型实验,是工程水力学急待解决的技术难题。在这方面已做了不少研究,如掺气与通气的相似性,水流脉动压强的相似性, 雾化的相似性等,但至今尚无可靠的理论与方法。

解决高速水流的相似率问题,一方面有赖于更深入的基础理论研究,而原型观测与模型试验进行对比则是更为实际、有效的方法。借鉴已有同类工程的经验,对解决待建工程问题具有重大意义。目前所开展的原型观测,已大量应用现代化的理论、方法及观测仪器,如应力、应变、位移、速度、掺气浓度等各种类型的传感器,当代最先进的信号分析测试仪器,卫星定位、遥感遥测技术等。据不完全统计,我国已在100多个大、中型水利枢纽中的近200个泄水建筑物上进行了原型观测,已积累了较丰富的观测成果,主要集中在泄洪雾化、空化空蚀、脉动压力、水流掺气与通气等方面。原型观测需消耗大量的人力、物力和财力,需要周密的预先设计和现场组织,也需要借助许多现代化的先进测试仪器。但为了提高水力

学的研究水平,今后仍需大力开展原型观测工作。3.2 高速水流关键技术问题的基础研究

我国待建的大型水利水电工程多具有水头高、流量大、河谷狭窄的特点,高坝大流量泄洪消能是各项工程共有的技术难题。在这方面虽已做了大量研究,但工程中仍有许多技术难题,因其机理复杂,目前的方法仍难以准确预测实际情况,尚待进一步研究:(1)多股淹没射流流态结构与水垫消能机理。

拦河筑坝必须保证洪水的正常下泄,为了防止高速水流的冲刷破坏,泄洪必须满足消能要求。泄洪水流的多余能量,绝大多数是在大坝下游的消能水体中(挑流消能水垫塘或底流消能消力池)通过水流的紊动混掺而消耗掉的。坝身多股泄洪在水垫塘内形成多股淹没射流。水垫塘内的流态结构与水垫消能效率及水流作用于水垫塘边壁动水荷载的大小有十分密切的关系。高速强紊动水流的消能效率高,但对固体边壁的冲刷破坏力也大,既要实现高效消能,又要防止冲刷破坏,其根本途径是优化消能水体中多股淹没射流的流态结构。消能机理的研究是创造新型消能工的源泉。为此,既要加强泄洪消能机理的基础理论研究,也要在消能工体型优化方面做出创新性的实用成果。

(2)水流动力荷载与流固耦合振动。

脉动压强研究的基本问题有:脉动压力产生机理,脉动压力随机分析方法,脉动压力的模型相似率,点、面脉动压强的转换等。不同的过水建筑物,其脉动压强的动力特性也有所区别。尽管过去对上述问题都做过研究,但其知识的系统性、可靠性都还不能满足工程应用的需要。水流诱发的结构振动,工程实例很多。但由于结构和水流条件的复杂性和多变性,振动型式和种类也非常复杂,实验模拟和数学模型计算都有很多困难。研究问题主要有:振动形成机理及激励力的分析,水弹性模型试验的理论与技术,工程流弹振动的仿真研究等。

(3)高速水流的掺气与雾化。

近年来,在减蚀掺气设施的掺气特性方面作了大量研究,如掺气空腔的水力特性、卷吸空气量、保护长度等。掺气对脉动压强及消能的影响至今说法不一,尚无定论。关于水气二相流的数值模拟计算,现已建立起理论严密的二相流运动方程式,但由于水和空气的密度相差悬殊,加之对水气两相之间的相间作用力尚无深入研究,成功的数值模拟结果很少。最近的大量原型观测表明,挑流泄洪的雾化问题对水工建筑物及河岸岸坡的安全有严重威胁,雾化问题的预测研究越来越受到重视。关于雾化问题的研究力度将会加强。

(4)泄水建筑物的冲刷、空蚀与磨损破坏。

6.八年级物理力学教案 篇六

2.力的作用效果有哪些?

3.用力将球掷向墙壁，球被反弹回来，说明了什么?

板书：一、力的测量和力的单位

讲解：为了比较力的大小，必须规定力的单位

板书：1、国际单位制中力的单位是牛顿，简称牛，符号：N

介绍阅读：英国物理学家牛顿

提问：1N有多大?

讲解：1牛等于你拿起两个鸡蛋所需的力，一般情况下，成人右手的最大握力可达560牛，左手最大握力可达430牛。

思考：力的大小如何测量?

板书：2、测量力的大小的仪器：测力计

讲述：最常用的测力计是弹簧秤

(1)弹簧秤的工作原理

演示：让两个大小不同的学生分别上台用力拉拉力器，其他学生观察弹簧的长度变化情况。

讲述：根据力的作用效果可以表示力的大小，弹簧秤就是根据拉力越大，弹簧伸长越长的道理制成的

提问：你知道哪些弹簧秤? 备注

待学生回答后，再出示弹簧秤的教学挂图，介绍常见弹簧测力计。

(2)弹簧秤的使用

①与刻度尺的使用相对比，引导学生观察弹簧秤和构造、单位、零刻度线等弹簧称上的刻度值是用什么作单位的?

弹簧称上最大刻度是多少?

说明：弹簧称上的这个最大刻度就是量程，弹簧称受到的拉力不能它的量程，否则弹簧称会损坏。

弹簧称的最小刻度值是多少?

说明：不同弹簧称的的最小刻度不一定相同。

②使用方法：

板书：首先观察测力计的指针是否与零刻度对齐，若没对齐，要进行调零划记下零点误差;拉力要沿弹簧的轴线方向;读数时以指针最靠近的刻度线为准;使用前应来回拉动挂钩，避免挂钩被外壳卡住。

7.初中物理力学有效教学策略分析 篇七

【关键词】初中物理 力学 教学策略

【中图分类号】G633.7 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2016）02-0136-02

力学作为初中教学最基础的内容，始终贯穿着初中物理的学习之中。然而因其固有的难度和呆板性，初中学生对于力学的学习往往抱有畏惧心理。而教师如果只是仅仅一味强调记忆与背诵，不去通过详细的讲解使学生理解相关概念，久而久之就会使学生对物理课程产生厌学心理。

一、初中物理力学部分存在的教学难点

不可否认，初中学生对于物理学的认知往往存在一些偏见。物理学本身所固有的条框性与观念性，往往使初入中学的学生十分头痛。因此往往在物理课程教学中经常会出现一系列问题，使得教学效果欠佳。

1.知识点繁杂，易混易错点多

力学知识作为初中物理学科中的重难点，所学内容十分驳杂。在力学学习中，首先需要掌握牛顿的三定律，区分重力、惯性作用、分力和合力、向心力以及加速度之间的内在联系，同时还需要区分所处环境，在学习与解答问题中需要考虑的因素很多，稍微的疏忽和知识的欠缺，往往会使问题的考虑和解答进入误区。然而初中学生大都初次接触物理学科，对于物理学的了解和知识的积累不足，以至于在物理学教学中教学难度加大。

2.教师教学注重应试而忽视学生的基础

在当今的教育教学模式下，很多人对于学生最终成绩的注重，往往超过对学生所学知识的重视。为了提高学生的应试能力，许多教师往往对学生们施行“题海战术”，让学生经过做大量的习题来了解解题模式，并为学生们总结下解题规律，以方便学生们在面对相似题型时能够快速解答[1]。长久以往，学生们对于物理学的学习产生程式化认知，仅仅熟记一些规律却不能灵活应用，且对于一些最基础的概念性定义区分不清，这十分不利于学生后期的成长与学习。

3.实际实验频率小，实验效果不明显

物理学作为以实验为基础的自然性科学，其实践部分是尤为重要的。然而现在的学校很多对于物理实验却普遍不够重视，在教师的教学中，许多教师认为学生不会动手做实验不要紧，只要会动笔考实验就行。因此对于实验课大都是教师将相关步骤和注意事项，事先准备下来，然后让学生死记硬背，以此来应对物理课实验部分。这种不进行物理实验或少做实验的做法，严重阻碍着学生创造力和动手能力的培养，很大程度上妨碍了创新型人才的培养。

4.教师对实验课认知不足，重视程度不够

许多教师认为，对于初中阶段的学生而言，实验课的开展并无太大的价值，因此对于实验课的开展往往重视度不足。在实验课中，大多是“老师台上讲、学生台下讲”，以至于整个课堂闹哄哄；或者是教师让学生自主看书，然后就离开教室，使得学生各行其是，长久以往，学生对于实验课的兴趣也逐渐被磨灭。

二、促进初中物理力学教学的策略

力学作为初中物理学教学的重点和难点，加强学生对于力学知识的掌握与巩固，对于初中学生整个物理课学习过程而言意义十分重大。因此教师在进行力学教学中更应注重相对教学策略。

1.倡导课前学习，促进教学质量

“磨刀不误砍柴工”，不可否认，在物理学教学中，主动的学习探究，在学习前期做好万全的准备是十分必要的。物理力学知识有一定的难度，学生在学习过程中会感到比较吃力。因此在初中物理力学学习部分，教师可以倡导学生对于将要学习的部分进行前期的浏览预习，对于所学的内容有一个笼统的概念认识，同时在脑海中，树立一个相对浅显的力学模式。同时教师在力学课程中把握具体内容和学生的相关问题，优化教学模式和教学方法。使学生不至于对于所学知识完全陌生，在一定程度上会大大减弱学生的学习难度。

2.提高学习主动性，促进学生学习兴趣

不可否认，学习的主体依旧是“人”。因此在初中物理力学学习中，首先需要倡导学生的学习积极性，提高学生的自主学习能力。因此在教学过程中，教师是重要将学生放在主动地位，使其时刻参与进学习与思考中，使其充分发挥主观能动性和创造力。鼓励学生自主的进行观察、思考、调查、实践、探讨、交流，加强师生之间、同学之间的互动，缓解力学教学中枯燥的气氛，让同学们发现力学学习并非想象中的乏味，从而培养学生的学习兴趣，促进学生综合素质的全面发展。

3.重视实践教学，促进学生动手能力

物理学作为一门以实践为基础的学科，实验课程的开展和学生实验能力的培养尤为重要[2]。因此在初中物理力学的教学中应重视实验教学，论结合实践，使得学生通过亲自试验得出相关结论，以促进对所学知识的领悟和运用。在实验课开展中，教师通过详细的实验展示，并告知学生相关注意事项，让学生了解相关实验方法，细心的进行相关实验。同时对于不同的实验应要求学生不同的方式来完成。例如在完成“摩擦力对运动的影响”一试验中，可以要求学生在三角斜坡上用光滑的木块向下滑动，并在三角斜坡上分别铺上毛巾和粗糙的纸板，分三次分别作出实验并记录相关数据，并引导学生们猜想哪些因素可以影响摩擦力的大小？最终通过学生间相互探讨和对于实验数据的分析做出相关结论。同时在实验过程中，教师应注意观察学生实验中的不足，并及时做出指导和讲解。

4.增强教师素养，提高教学质量

所谓“言传身教”，一个教师对于学生的影响不仅体现在教学方式上，而且还在于教师本身的素质及修养对于学生的影响。在初中物理力学教学中，教师应不断提升自身的个人修养与教学技法，使学生在学习与思考中能够真正感受到学习物理力学的乐趣。在教学过程中，教师应看到不同学生之间的差距和问题，并根据实际情况作出相应的解答。

三、结束语

力学知识在于初中物理学中占据十分重要的地位，因此在对于初中学生物理力学的教授和讲解过程中，方法和技巧的灵活使用尤为重要。这就要求教师们根据学生的相关情况做出适当的调整和引导，使初中学生在物理力学学习中更加轻松有效。

参考文献：

[1]王玉哲. 初中物理课堂有效提问的教学策略研究[D].山东师范大学，2013.