第一篇：水力學(xué)教案(前三章為最終稿)

教案

2010~ 2011學(xué)年第2學(xué)期

學(xué)院、系室能源與機(jī)械工程系（設(shè)備）課程名稱水力學(xué)C 專業(yè)、年級、班級

09土木1-4班 主講教師呂祥翠 天津城市建設(shè)學(xué)院 天津城市建設(shè)學(xué)院教案 編號：01 題目（教學(xué)章、節(jié)或主題）： 第一章緒論

一、本章教學(xué)目標(biāo)及基本要求： 教學(xué)目標(biāo)：使學(xué)生了解水力學(xué)的任務(wù)及應(yīng)用領(lǐng)域，掌握液體的連續(xù)介質(zhì)理論和液體的主要物理力學(xué)性質(zhì)以及作用在液體上的力的兩種形式。

基本要求：了解水力學(xué)的發(fā)展簡史、學(xué)科的簡本構(gòu)架、研究方法以及課程在專業(yè)中的地位；掌握液體的連續(xù)介質(zhì)模型、液體的主要物理性質(zhì)：易流動性、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；掌握作用在液體上的力的兩種形式：質(zhì)量力與表面力。

二.本章各節(jié)的教學(xué)內(nèi)容及學(xué)時分配：

§1-1水力學(xué)的任務(wù)和發(fā)展簡史； 0.75學(xué)時 §1-2連續(xù)介質(zhì)假設(shè)

0.5學(xué)時

§1-3 液體的主要物理性質(zhì)

1.25學(xué)時 §1-4作用在液體上的力；0.5學(xué)時 共3學(xué)時

三.本章教學(xué)內(nèi)容的重點和難點：

重點：液體的連續(xù)介質(zhì)模型、密度與重度、粘性與理想流體模型、牛頓內(nèi)摩擦定律、壓縮性與不可壓模型、質(zhì)量力與表面力

難點：液體質(zhì)點的概念、連續(xù)介質(zhì)模型、牛頓內(nèi)摩擦定律 四.本章教學(xué)內(nèi)容的深化和拓寬：

深化：連續(xù)介質(zhì)模型的應(yīng)用、牛頓內(nèi)摩擦定律應(yīng)用、質(zhì)量力與表面力的應(yīng)用 拓寬：牛頓內(nèi)摩擦定律推廣

五.教學(xué)手段及注意內(nèi)容： 教學(xué)方式：以教師講授為主

注意內(nèi)容：講解時注意理想流體與非理想流體的主要區(qū)別 教學(xué)媒介：多媒體結(jié)合板書

六.思考題和習(xí)題： 思考題：

1.粘性的本質(zhì)是什么？2.牛頓內(nèi)摩擦定律的有哪兩種表述方法？習(xí)題：1-

2、1-3

七、主要參考書目：

1、柯葵等，《水力學(xué)》，同濟(jì)大學(xué)出版社，2007年2月第7次印刷

2、吳持恭，《水力學(xué)》第四版）.高等教育出版社.2008.12

3、陳文義，張偉《流體力學(xué)》.天津大學(xué)出版社.2005.2 第二次印刷

4、莫乃榕，《流體力學(xué)水力學(xué)習(xí)題集》

天津城市建設(shè)學(xué)院教案 編號：02 題目（教學(xué)章、節(jié)或主題）： 第二章液體靜力學(xué)

一、本章教學(xué)目標(biāo)及基本要求：

目的：使學(xué)生理解靜水壓強(qiáng)的特性、流體平衡微分方程，掌握液體靜力學(xué)的基本方程、液柱式測壓計的基本原理，最終能熟練計算作用在平面、曲面上的靜水總壓力。

基本要求：理解靜水壓強(qiáng)的特性，理解流體平衡微分方程，壓強(qiáng)的表示方法、壓強(qiáng)的計量單位、流體的相對平衡；掌握液體靜力學(xué)的基本方程，掌握液柱式測壓計的基本原理，掌握并能熟練計算作用在平面、曲面上的液體總壓力。

二.本章各節(jié)的教學(xué)內(nèi)容及學(xué)時分配：

§2-1靜水壓強(qiáng)及其特性

0.5學(xué)時 §2-2流體平衡微分方程

0.75學(xué)時 §2-3液體靜壓強(qiáng)的分布規(guī)律

0.75學(xué)時 §2-4壓強(qiáng)的計算基準(zhǔn)和量度單位

0.5學(xué)時 §2-5靜水壓強(qiáng)的量測方法

0.5學(xué)時 §2-6作用于平面上的液體總壓力

1學(xué)時 共4學(xué)時

三.本章教學(xué)內(nèi)容的重點和難點：

重點：靜水壓強(qiáng)的特性、流體平衡微分方程、液體靜力學(xué)的基本方程、液柱式測壓計、作用在平面、曲面上的液體總壓力。

難點：作用在平面、曲面上的靜水總壓力、壓力體的概念、壓力作用點的確定。四.本章教學(xué)內(nèi)容的深化和拓寬：

深化：液體靜力學(xué)的基本方程、流體平衡微分方程、差壓計、作用在平面上的液體總壓力。拓寬：在講解作用在平面上的液體總壓力計算方法時，介紹理論力學(xué)中有關(guān)慣性矩的相關(guān)知識。

五.教學(xué)手段及注意內(nèi)容：

教學(xué)手段：以教師講解為主，分講授——提問——講授——習(xí)題等步驟開展教學(xué) 注意內(nèi)容：降解時注意復(fù)習(xí)理論力學(xué)中有關(guān)積慣性矩及面積慣矩等相關(guān)知識 教學(xué)媒介：多媒體結(jié)合板書

六.思考題和習(xí)題：

1.思考題：1）流體平衡微分方程是如何進(jìn)行推導(dǎo)的？ 2）什么是壓力體？它是如何進(jìn)行繪制的？ 2.習(xí)題：2-5，2-8，2-13，2-22

七、主要參考書目：

1、柯葵等，《水力學(xué)》，同濟(jì)大學(xué)出版社，2007年2月第7次印刷

2、蔡增基，龍?zhí)煊?，《水力學(xué)》，中國建筑工業(yè)出版社，1999.12

3、陳文義，張偉.《流體力學(xué)》.天津大學(xué)出版社.2005.2 第二次印刷

4、莫乃榕，《流體力學(xué)水力學(xué)習(xí)題集》

天津城市建設(shè)學(xué)院教案 編號：03 題目（教學(xué)章、節(jié)或主題）： 第三章水動力學(xué)

一、本章教學(xué)目標(biāo)及基本要求：

目的：使學(xué)生掌握恒定總流連續(xù)性方程、元流能量方程與實際流體總流的能量方程、恒定總流動量方程。

基本要求：理解連續(xù)性微分方程、實際流體的運(yùn)動微分方程；牢固掌握、并靈活應(yīng)用恒定總流連續(xù)性方程、元流能量方程與實際總流的能量方程、恒定總流動量方程。

二.本章各節(jié)的教學(xué)內(nèi)容及學(xué)時分配：

§3-1描述液體運(yùn)動的兩種方法

0.5學(xué)時

§3-2液體運(yùn)動的一些基本概念

1學(xué)時 §3-3恒定總流的連續(xù)性方程

0.5學(xué)時 §3-4恒定總流能量方程

3.學(xué)時 共計5學(xué)時

三.本章教學(xué)內(nèi)容的重點和難點：

重點：液體運(yùn)動基本概念的具體描述，恒定總流連續(xù)性方程，理想元流的能量方程與實際流體總流的能量方程。

難點：恒定流、均勻流、漸變流的聯(lián)系與區(qū)別，恒定流連續(xù)性方程的應(yīng)用，實際液體總流的能量方程的意義及應(yīng)用。

四.本章教學(xué)內(nèi)容的深化和拓寬：

深化：元流能量方程的推廣，理想液體恒定流連續(xù)性方程在實際工程中的應(yīng)用。拓寬：理想元流能量方程的物理意義及幾何意義的推廣，實際流體總流的能量方程在工程中的應(yīng)用。

五.教學(xué)手段及注意內(nèi)容： 教學(xué)手段：以教師講解為主，分講授——提問——講授——習(xí)題課——實驗等步驟開展教學(xué) 注意內(nèi)容：1）對概念、原理、計算方法的理解、掌握。注意實際流體能量方程計算斷面的選取，以及解題步驟與方法

2）注意復(fù)習(xí)高等數(shù)學(xué)的導(dǎo)數(shù)、微分與曲線積分等基本方法 教學(xué)媒介：多媒體結(jié)合板書

六.思考題和習(xí)題：

思考題：1）恒定流與非恒定流是如何定義的？

2）描述液體運(yùn)動的兩種方法各是什么？二者主要區(qū)別是什么？習(xí)題：3-

2、3-

5、3-

6、3-

7、3-

8、3-

11、3-

17、3-

19、3-

22、3-23

七、主要參考書目：

1、禹化謙，《工程水力學(xué)（水力學(xué)）》，西南交通大學(xué)出版社，1999.12 2.聞德蓀、魏亞東等，《工程水力學(xué)（水力學(xué)）》，高等教育出版社，1992.9

3、陳文義，張偉.《流體力學(xué)》.天津大學(xué)出版社.2005.2 第二次印刷

4、莫乃榕，《流體力學(xué)水力學(xué)習(xí)題集》

天津城市建設(shè)學(xué)院教案 編號：04 課時安排：4學(xué)時

教學(xué)課型：理論課√實驗課□習(xí)題課□實踐課□其它□

題目（教學(xué)章、節(jié)或主題）： 第四章流動阻力和水頭損失

教學(xué)目的要求（分掌握、熟悉、了解三個層次）：

目的：使學(xué)生了解實際流體的兩種流動型態(tài)，流動阻力與水頭損失的兩種型式，掌握沿程損失、局部損失的分析和計算方法。

基本要求：理解實際流體的兩種流動型態(tài)，流動阻力與水頭損失產(chǎn)生的原因，以及邊界層概念及繞流阻力概念。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、局部水頭損失的計算方法，理解當(dāng)量粗糙度、當(dāng)量直徑、水力半徑等重要概念。

教學(xué)內(nèi)容（注明： * 重點

# 難點？疑點）： 本章各節(jié)的教學(xué)內(nèi)容及學(xué)時分配：

§4-1流動阻力與水頭損失的兩種型式

0.25學(xué)時 §4-2層流與紊流、雷諾數(shù)

1學(xué)時 §4-3 均勻流基本方程

0.5學(xué)時 §4-4圓管中的層流運(yùn)動

0.5學(xué)時 §4-4紊流運(yùn)動

0.75學(xué)時

§4-5沿程阻力系數(shù)的變化規(guī)律

1.25學(xué)時 §4-6當(dāng)量直徑的概念與非圓管的沿程損失？

0.25學(xué)時 §4-7管道流動的局部損失

0.5學(xué)時 共計4學(xué)時

本章教學(xué)內(nèi)容的重點和難點：

* 實際流體的兩種流動型態(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算，局部水頭損失的計算。

＃沿程損失與局部損失的特征，當(dāng)量粗糙度、當(dāng)量直徑的概念，紊流沿程阻力系數(shù)的計算。本章教學(xué)內(nèi)容的深化和拓寬：

深化：紊流理論基礎(chǔ)，紊流理論的應(yīng)用，N-S方程與雷諾應(yīng)力方程的區(qū)別與聯(lián)系。拓寬：現(xiàn)代紊流模型的發(fā)展。

教學(xué)方式、手段、媒介： 教學(xué)方式：以教師講解為主，分講授——提問——講授——習(xí)題課——實驗等步驟開展教學(xué) 注意問題：紊流與層流的判別，圓管紊流的速度分布、切應(yīng)力分布與紊流阻力系數(shù)經(jīng)驗公式的選取。

教學(xué)媒介：多媒體結(jié)合板書

討論、思考題、作業(yè)：

討論： 1）紊流是怎樣形成的？

2）為什么Re數(shù)可用來作為判別流態(tài)的唯一準(zhǔn)則，而臨界速度卻不可以？ 作業(yè)：習(xí)題：

參考書目：

1、柯葵等，水力學(xué)，同濟(jì)大學(xué)出版社，2007年2月第7次印刷

2、吳持恭，水力學(xué)（第四版）.高等教育出版社.2008.12

3、陳文義，張偉主編.流體力學(xué).天津大學(xué)出版社.2005.2 第二次印刷

4、莫乃榕，流體力學(xué)水力學(xué)習(xí)題集

天津城市建設(shè)學(xué)院教案 編號：05 課時安排：3學(xué)時

教學(xué)課型：理論課√實驗課□習(xí)題課□實踐課□其它□

題目（教學(xué)章、節(jié)或主題）： 第五章明渠均勻流

教學(xué)目的要求（分掌握、熟悉、了解三個層次）： 目的：使學(xué)生理解水力最優(yōu)斷面及允許流速的基本概念，掌握明渠均勻流各類問題的水力計算方法，并能設(shè)計渠道的斷面形式和渠道坡度。

基本要求：

1、了解明渠水流的分類和特征，了解棱柱體渠道的概念，掌握明渠底坡的概念和梯形斷面明渠的幾何特征和水力要素。

2、了解明渠均勻流的特點和形成條件，熟練掌握明渠均勻流公式，并能應(yīng)用它來進(jìn)行明渠均勻流水力計算。

3、理解水力最佳斷面和允許流速的概念，掌握水力最佳斷面的條件和允許流速的確定方法，學(xué)會正確選擇明渠的糙率n值。

4、掌握明渠均勻流水力設(shè)計的類型和計算方法，能進(jìn)行過流能力和正常水深的計算，能設(shè)計渠道的斷面尺寸。

教學(xué)內(nèi)容（注明： * 重點

# 難點？疑點）： 本章各節(jié)的教學(xué)內(nèi)容及學(xué)時分配：

§6-1明渠均勻流的水力特征

0.5學(xué)時 §6-2明渠均勻流的計算公式

0.5學(xué)時 §6-3水力最優(yōu)斷面及允許流速

0.75學(xué)時

§6-4明渠均勻流水力計算的幾類問題

0.75學(xué)時 §6-5無壓圓管均勻流水力計算

0.5學(xué)時 共計3學(xué)時

本章教學(xué)內(nèi)容的重點和難點：

重點：水力最優(yōu)斷面及允許流速，明渠均勻流的水力計算 難點：水力最優(yōu)斷面條件，無壓圓管均勻流水力計算。本章教學(xué)內(nèi)容的深化和拓寬：

深化：在水力最優(yōu)斷面或允許流速條件下，設(shè)計渠道的斷面形式和渠道坡度，考慮粗糙度的影響，驗算渠道的過流能力。

拓寬：與工程實際相聯(lián)系，設(shè)計渠道的斷面形式和渠道坡度，并研究渠道沖刷問題。

教學(xué)方式、手段、媒介：

教學(xué)方式：講授——提問——講授——習(xí)題課——實驗 教學(xué)媒介：多媒體結(jié)合板書 注意問題：概念、原理、計算方法的理解、記憶。

討論、思考題、作業(yè)： 作業(yè)：

天津城市建設(shè)學(xué)院教案 編號：06 課時安排：1學(xué)時

教學(xué)課型：理論課√實驗課□習(xí)題課□實踐課□其它□

題目（教學(xué)章、節(jié)或主題）： 第七章明渠非均勻流（簡介）

教學(xué)目的要求（分掌握、熟悉、了解三個層次）：

目的：使學(xué)生理解明渠非均勻流中斷面單位能量、臨界水深等的基本概念，掌握恒定明渠流其流動狀態(tài)的判別方法，能進(jìn)行水面曲線的分析與繪制 基本要求：

1、掌握明渠水流三種流態(tài)（急流、緩流、臨界流）的運(yùn)動特征和判別明渠水流流態(tài)的方法，理解佛汝德數(shù)Fr的物理意義。

2、理解斷面比能、臨界水深、臨界底坡的概念和特性，掌握矩形斷面明渠臨界水深hk的計算公式和其它形狀斷面臨界水深的計算方法。

3、了解水躍和水跌現(xiàn)象，掌握共軛水深的計算，特別是矩形斷明渠面共軛水深計算。

5、掌握棱柱體渠道水面曲線的分類、分區(qū)和變化規(guī)律，能正確進(jìn)行水面線定性分析，了解水面線銜接的控制條件。

教學(xué)內(nèi)容（注明： * 重點

# 難點？疑點）： 本章各節(jié)的教學(xué)內(nèi)容及學(xué)時分配： §7-1明渠水流的三種流態(tài)、佛汝德數(shù) §7-2斷面比能（單位能量）與臨界水深 §7-3明渠非均勻漸變流微分方程（簡介）§7-4水躍與跌水 共計1學(xué)時

本章教學(xué)內(nèi)容的重點和難點：

重點：斷面單位能量、臨界水深、恒定明渠流其流動狀態(tài)的判別方法，水面曲線的分析。難點：臨界水深、恒定明渠流及其流動狀態(tài)的判別方法。本章教學(xué)內(nèi)容的深化和拓寬：

教學(xué)方式、手段、媒介：

教學(xué)方式：講授——提問——講授——習(xí)題課——實驗 教學(xué)媒介：多媒體結(jié)合板書

注意問題：水面曲線的分析與繪制方法。

討論、思考題、作業(yè)： 討論： 作業(yè)：

參考書目：

1、柯葵等，水力學(xué)，同濟(jì)大學(xué)出版社，2007年2月第7次印刷

2、吳持恭，水力學(xué)（第四版）.高等教育出版社.2008.12

3、陳文義，張偉主編.流體力學(xué).天津大學(xué)出版社.2005.2 第二次印刷

4、莫乃榕，流體力學(xué)水力學(xué)習(xí)題集

第二篇：水力學(xué)教案

新疆水利水電學(xué)校

水

利

系

《水力學(xué)》課程教案

制作人：克里木江

新疆水利水電學(xué)校

第一章 緒 論

1.本章的教學(xué)目的及基本要求：

目的：使學(xué)生了解水力學(xué)的任務(wù)及應(yīng)用領(lǐng)域，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.本章各節(jié)的教學(xué)內(nèi)容及學(xué)時分配： §1-1工程水力學(xué)的任務(wù)及發(fā)展史 0.25學(xué)時 §1-2連續(xù)介質(zhì)假定 0.5學(xué)時 §1-3 液體的基本特性 0.25學(xué)時 §1-4流體的主要力學(xué)性質(zhì) 1學(xué)時 §1-5 作用在流體上的力 0.5學(xué)時 共2.5學(xué)時，課外3學(xué)時 3.本章教學(xué)內(nèi)容的重點和難點：

重點：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)摩擦定律、壓縮性與不可壓模型、質(zhì)量力與表面力

難點：連續(xù)介質(zhì)模型、牛頓內(nèi)摩擦定律、質(zhì)量力與表面力 4.本章教學(xué)內(nèi)容的深化和拓寬：

深化：連續(xù)介質(zhì)模型的應(yīng)用、牛頓內(nèi)摩擦定律應(yīng)用、質(zhì)量力與表面力的應(yīng)用 拓寬：牛頓內(nèi)摩擦定律推廣

5.本章教學(xué)方式（手段）及教學(xué)過程中應(yīng)注意的問題： 教學(xué)方式：講授

注意問題：概念理解、記憶并能應(yīng)用。6.本章的主要參考書目：

禹化謙，《工程水力學(xué)（水力學(xué)）》，西南交通大學(xué)出版社，1999.12 聞德蓀、魏亞東等，《工程水力學(xué)（水力學(xué)）》，高等教育出版社，1992.9 蔡增基，龍?zhí)煊澹端W(xué)》，中國建筑工業(yè)出版社，1999.12 7.本章的思考題和習(xí)題等

新疆水利水電學(xué)校

6.本章的主要參考書目：

禹化謙，《工程水力學(xué)（水力學(xué)）》，西南交通大學(xué)出版社，1999.12 聞德蓀、魏亞東等，《工程水力學(xué)（水力學(xué)）》，高等教育出版社，1992.9 蔡增基，龍?zhí)煊?，《水力學(xué)》，中國建筑工業(yè)出版社，1999.12 7.本章的思考題和習(xí)題等

思考題：2-

1、2-

2、2-

3、2-

6、2-

17、2-23習(xí)題：2-

5、2-

8、2-

9、2-

13、2-

15、2-

16、2-

18、2-

19、2-

21、2-22 教學(xué)單元授課教案編寫的具體內(nèi)容： 單元2 1.本單元教學(xué)內(nèi)容（具體到各知識點）：

§1-5 作用在流體上的力 0.5學(xué)時，課外0.75學(xué)時 1）質(zhì)量力 2）表面力

§2-1靜水壓強(qiáng)及其特性 0.5學(xué)時，課外0.75學(xué)時 1）靜水壓強(qiáng) 2）靜水壓強(qiáng)的特性

§2-2液體的平衡微分方程 1學(xué)時，課外1.5學(xué)時 1）液體平衡微分方程一般式 2）綜合式

2.本單元的教學(xué)方式（手段）： 教學(xué)方式：講授 3.本單元師生活動設(shè)計：

教師提問——學(xué)生思考——教師講授

4.本單元的講課提綱、板書設(shè)計（電子教案）： 5.本單元的作業(yè)布置： 思考題：2-

1、2-

2、習(xí)題：2-

3、2-5 單元3 1.本單元教學(xué)內(nèi)容（具體到各知識點）：

新疆水利水電學(xué)校

§2-3重力場的液體平衡 1學(xué)時，課外1.5學(xué)時 1）水靜力學(xué)的基本方程 2）靜水壓強(qiáng)分布規(guī)律

§2-4靜水壓強(qiáng)的計算與測量 1學(xué)時，課外1.5學(xué)時 1）絕對壓強(qiáng) 2）相對壓強(qiáng) 3）真空度

4）壓強(qiáng)的計量單位

5）測量壓強(qiáng)的儀器：測壓管、U形測壓計 2.本單元的教學(xué)方式（手段）： 教學(xué)方式：講授 3.本單元師生活動設(shè)計：

教師提問——學(xué)生思考——教師講授

4.本單元的講課提綱、板書設(shè)計（電子教案）： 5.本單元的作業(yè)布置： 思考題： 2-4習(xí)題： 2-

8、2-6 單元4 1.本單元教學(xué)內(nèi)容（具體到各知識點）：

§2-4靜水壓強(qiáng)的計算與測量 1學(xué)時，課外1.5學(xué)時 6）測量壓強(qiáng)的儀器：差壓計 7）靜水壓強(qiáng)分布圖

§2-5液體的相對平衡 1學(xué)時，課外1.5學(xué)時

1）等加速直線運(yùn)動 2）等角速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動

2.本單元的教學(xué)方式（手段）： 教學(xué)方式：講授 3.本單元師生活動設(shè)計：

教師提問——學(xué)生思考——教師講授

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4.本單元的講課提綱、板書設(shè)計（電子教案）：

5.本單元的作業(yè)布置： 思考題： 2-6習(xí)題： 2-

9、2-13 單元5 1.本單元教學(xué)內(nèi)容（具體到各知識點）：

§2-6作用在平面上的靜水總壓力 2學(xué)時，課外3學(xué)時 1）圖解法 2）解析法 3）例題分析

2.本單元的教學(xué)方式（手段）： 教學(xué)方式：講授 3.本單元師生活動設(shè)計：

教師提問——學(xué)生思考——教師講授

4.本單元的講課提綱、板書設(shè)計（電子教案）： 5.本單元的作業(yè)布置： 思考題： 2-

17、2-23習(xí)題： 2-

15、2-18 單元6 1.本單元教學(xué)內(nèi)容（具體到各知識點）：

§2-7作用在曲面上的靜水總壓力 2學(xué)時，課外3學(xué)時 1）水平分力 2）垂直分力 3）壓力體 4）例題分析

2.本單元的教學(xué)方式（手段）： 教學(xué)方式：講授 3.本單元師生活動設(shè)計：

教師提問——學(xué)生思考——教師講授

新疆水利水電學(xué)校

4.本單元的講課提綱、板書設(shè)計（電子教案）： 5.本單元的作業(yè)布置： 思考題： 2-19習(xí)題：2-

21、2-22

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第三章 水動力學(xué)理論基礎(chǔ)

1.本章的教學(xué)目的及基本要求：

目的：使學(xué)生理解連續(xù)性微分方程、理想液體運(yùn)動微分方程、實際流體的運(yùn)動微分方程，掌握恒定總流連續(xù)性方程、理想液體元流的能量方程與實際液體總流的能量方程、恒定總流動量方程以及恒定平面勢流。

基本要求：理解連續(xù)性微分方程、理想液體運(yùn)動微分方程、實際流體的運(yùn)動微分方程；牢固掌握，并靈活應(yīng)用恒定總流連續(xù)性方程、理想液體元流的能量方程與實際液體總流的能量方程、恒定總流動量方程以及恒定平面勢流。

2.本章各節(jié)的教學(xué)內(nèi)容及學(xué)時分配： §3-1描述液體質(zhì)點運(yùn)動的兩種方法 1學(xué)時

§3-2流線、跡線、流管、流束、元流、過流斷面、斷面平均流速 1學(xué)時 §3-3流動分類 1學(xué)時

§3-4液體微團(tuán)運(yùn)動的基本形式 1學(xué)時 §3-5有渦流與無渦流 1學(xué)時 §3-6液體連續(xù)性微分方程 1學(xué)時 §3-7恒定總流連續(xù)性方程 1學(xué)時 §3-8理想液體運(yùn)動微分方程 1學(xué)時 §3-9實際液體運(yùn)動微分方程 1學(xué)時 §3-10恒定元流伯諾里方程 1學(xué)時 §3-11恒定總流伯諾里方程 2學(xué)時 §3-12恒定氣體伯諾里方程 1學(xué)時 §3-13恒定總流動量方程 2學(xué)時 §3-14恒定平面勢流 1學(xué)時 共16學(xué)時

3.本章教學(xué)內(nèi)容的重點和難點：

重點：連續(xù)性微分方程，理想液體運(yùn)動微分方程，實際流體的運(yùn)動微分方程，恒定總流連續(xù)性方程，理想液體元流的能量方程與實際流體總流的能量方程、恒定總流動量方程以及恒定平面勢流。

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難點：連續(xù)性微分方程，實際液體的運(yùn)動微分方程，實際液體總流的能量方程、恒定總流動量方程以及恒定平面勢流。

4.本章教學(xué)內(nèi)容的深化和拓寬：

深化：理想液體元流的能量方程的推廣，實際流體總流的能量方程在實際工程中的應(yīng)用，恒定總流動量方程在實際工程中的應(yīng)用，恒定平面勢流的實際意義。

拓寬：實際流體的運(yùn)動微分方程在三維流場中的數(shù)值計算，理想液體元流的能量方程的推廣，實際流體總流的能量方程在實際工程中的應(yīng)用，恒定總流動量方程在實際工程中的應(yīng)用，平面勢流的應(yīng)用。

5.本章教學(xué)方式（手段）及教學(xué)過程中應(yīng)注意的問題： 教學(xué)方式：講授——提問——講授——習(xí)題課——實驗

注意問題：1）概念、原理、計算方法的理解、掌握。注意實際流體能量方程和動量方程計算斷面的選取，以及解題步驟與方法；注意有渦流與勢流

2）注意復(fù)習(xí)高等數(shù)學(xué)的導(dǎo)數(shù)、微分與曲線積分等基本方法 6.本章的主要參考書目：

禹化謙，《工程水力學(xué)（水力學(xué)）》，西南交通大學(xué)出版社，1999.12 聞德蓀、魏亞東等，《工程水力學(xué)（水力學(xué)）》，高等教育出版社，1992.9 蔡增基，龍?zhí)煊?，《水力學(xué)》，中國建筑工業(yè)出版社，1999.12 7.本章的思考題和習(xí)題等

思考題：3-

1、3-

3、3-

10、3-

13、3-

24、3-

26、3-30、3-

31、3-

38、3-

39、3-41習(xí)題：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 單元教案7 1.本單元教學(xué)內(nèi)容（具體到各知識點）： §3-1描述液體質(zhì)點運(yùn)動的兩種方法 1學(xué)時 1）歐拉法 2）拉格朗日法

§3-2流線、跡線、流管、流束、元流、過流斷面、斷面平均流速 1學(xué)時 1）流線與跡線 2）流管、流束、元流

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3）流量 4）過流斷面 5）斷面平均流速。

2.本單元的教學(xué)方式（手段）： 教學(xué)方式：講授 3.本單元師生活動設(shè)計：

教師提問——學(xué)生思考——教師講授

4.本單元的講課提綱、板書設(shè)計（電子教案）： 5.本單元的作業(yè)布置： 思考題：3-1習(xí)題：3-2 單元教案8 1.本單元教學(xué)內(nèi)容（具體到各知識點）： §3-3流動分類 1學(xué)時 1）恒定流與非恒定流 2）均勻流與非均勻流 3）一元流與二元流、三元流 4）有壓流與無壓流、射流

§3-4液體微團(tuán)運(yùn)動的基本形式 1學(xué)時 1）微團(tuán)的四種運(yùn)動形式 2）速度分解定理

2.本單元的教學(xué)方式（手段）： 教學(xué)方式：講授 3.本單元師生活動設(shè)計： 講授提問——學(xué)生思考——講授

4.本單元的講課提綱、板書設(shè)計（電子教案）： 5.本單元的作業(yè)布置： 思考題：3-3習(xí)題：3-6

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單元教案9 1.本單元教學(xué)內(nèi)容（具體到各知識點）： §3-5有渦流與無渦流 1學(xué)時 1）有渦流 2）無渦流

§3-6液體連續(xù)性微分方程 1學(xué)時 1）液體連續(xù)性微分方程 2.本單元的教學(xué)方式（手段）： 教學(xué)方式：講授

3.本單元師生活動設(shè)計：

講授——提問——講授

4.本單元的講課提綱、板書設(shè)計（電子教案）： 5.本單元的作業(yè)布置： 思考題： 3-

10、3-13習(xí)題： 3-11 單元教案10 1.本單元教學(xué)內(nèi)容（具體到各知識點）： §3-7恒定總流連續(xù)性方程 1學(xué)時 1）恒定元流連續(xù)性方程 2）恒定總流連續(xù)性方程。

§3-8理想液體運(yùn)動微分方程 1學(xué)時 1）理想液體的特點 2）理想液體運(yùn)動微分方程 3）理想液體的能量方程

4）理想液體能量方程的應(yīng)用（比托管）2.本單元的教學(xué)方式（手段）： 教學(xué)方式：講授

3.本單元師生活動設(shè)計：

講授——提問——講授——習(xí)題——實驗

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4.本單元的講課提綱、板書設(shè)計（電子教案）：

5.本單元的作業(yè)布置： 思考題： 3-

24、3-26習(xí)題：3-

11、3-

17、3-19 單元教案11 1.本單元教學(xué)內(nèi)容（具體到各知識點）： §3-9實際液體運(yùn)動微分方程 1學(xué)時 1）實際液體的特點

2）實際液體微團(tuán)應(yīng)力分析（本構(gòu)關(guān)系）3）實際液體的運(yùn)動微分方程?！?-10恒定元流伯諾里方程 1學(xué)時 1）恒定元流伯諾里方程 2）恒定元流伯諾里方程的意義 3）總水頭線與測驗管水頭線 4）水力坡度

2.本單元的教學(xué)方式（手段）： 教學(xué)方式：講授

3.本單元師生活動設(shè)計：

講授——提問——講授

4.本單元的講課提綱、板書設(shè)計（電子教案）：

5.本單元的作業(yè)布置： 思考題：3-21習(xí)題： 3-

22、3-25 單元教案12 1.本單元教學(xué)內(nèi)容（具體到各知識點）： §3-11恒定總流伯諾里方程 2學(xué)時 1）均勻流與漸變流的壓強(qiáng)分布規(guī)律 2）恒定總流伯諾里方程（即能量方程）3）能量方程各項意義

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4）能量方程的應(yīng)用條件與注意事項

5）能量方程的應(yīng)用（文丘里管）：例題分析

（一）6）能量方程的推廣（有分流的能量方程與水泵）：例題分析

（二）2.本單元的教學(xué)方式（手段）： 教學(xué)方式：講授、實驗 3.本單元師生活動設(shè)計：

講授——實驗演示

4.本單元的講課提綱、板書設(shè)計（電子教案）：

5.本單元的作業(yè)布置： 思考題：3-24習(xí)題：3-

23、3-

27、3-28 單元教案13 1.本單元教學(xué)內(nèi)容（具體到各知識點）： §3-12恒定氣體伯諾里方程 1學(xué)時 1）恒定不可壓氣體的伯諾里方程 §3-13恒定總流動量方程 1學(xué)時 1）恒定元流動量方程 2）恒定總流動量方程。3）動量方程適用條件 4）動量方程的解題要點與步驟 5）例題分析

（一）2.本單元的教學(xué)方式（手段）： 教學(xué)方式：講授

3.本單元師生活動設(shè)計：

講授——提問——講授

4.本單元的講課提綱、板書設(shè)計（電子教案）：

5.本單元的作業(yè)布置： 思考題： 3-

38、3-

37、3-41習(xí)題： 3-

32、3-

36、3-

39、3-40、新疆水利水電學(xué)校

單元教案14 1.本單元教學(xué)內(nèi)容（具體到各知識點）： §3-13恒定總流動量方程 1學(xué)時 1）恒定總流動量方程： 例題分析

（二）§3-14恒定平面勢流 1學(xué)時 1）勢流函數(shù)的性質(zhì) 2）流函數(shù)的性質(zhì)

3）勢函數(shù)與流函數(shù)的關(guān)系

4）流網(wǎng) 5）復(fù)合勢流

2.本單元的教學(xué)方式（手段）： 教學(xué)方式：講授

3.本單元師生活動設(shè)計：

講授——提問——講授——習(xí)題——實驗 4.本單元的講課提綱、板書設(shè)計（電子教案）： 5.本單元的作業(yè)布置：

思考題： 3-

8、3-

38、3-

39、3-41習(xí)題：3-

9、3-

42、3-43

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第四章 相似原理與量綱分析

1.本章的教學(xué)目的及基本要求：

目的：使學(xué)生掌握流動相似的基本概念，動力相似準(zhǔn)則及理解模型設(shè)計的基本方法，能應(yīng)用量綱的和諧原理進(jìn)行量綱分析。

基本要求：理解幾何、運(yùn)動、動力、初始與邊界條件相似的基本概念，掌握各種動力相似準(zhǔn)則，特別是重力相似準(zhǔn)則、粘性力相似準(zhǔn)則，能靈活應(yīng)用模型律進(jìn)行模型設(shè)計；理解量綱與單位的基本概念，量綱的和諧原理，掌握量綱的基本分析方法：瑞利法與 定理。

2.本章各節(jié)的教學(xué)內(nèi)容及學(xué)時分配： §4-1流動相似的基本概念 1學(xué)時 §4-2相似準(zhǔn)則 1學(xué)時 §4-3模型實驗 0.5學(xué)時

§4-4量綱分析的概念和量綱和諧原理 1學(xué)時 §4-5量綱分析 1.5學(xué)時 5學(xué)時 課外7.5學(xué)時

3.本章教學(xué)內(nèi)容的重點和難點：

重點：重力相似準(zhǔn)則、粘性力相似準(zhǔn)則，模型設(shè)計；量綱的和諧原理，瑞利法與 定理。難點：動力相似準(zhǔn)則，量綱分析：瑞利法與 定理 4.本章教學(xué)內(nèi)容的深化和拓寬： 深化：模型設(shè)計與模型實驗

拓寬：模型實驗的工程實際問題：三峽工程的模型實驗研究 5.本章教學(xué)方式（手段）及教學(xué)過程中應(yīng)注意的問題： 教學(xué)方式：講授——提問——講授——習(xí)題

注意問題：物理量的量綱單位的記憶；注意觀察實際工程的模型實驗。6.本章的主要參考書目：

禹化謙，《工程水力學(xué)（水力學(xué)）》，西南交通大學(xué)出版社，1999.12 聞德蓀、魏亞東等，《工程水力學(xué)（水力學(xué)）》，高等教育出版社，1992.9 蔡增基，龍?zhí)煊?，《水力學(xué)》，中國建筑工業(yè)出版社，1999.12 7.本章的思考題和習(xí)題等

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蔡增基，龍?zhí)煊?，《水力學(xué)》，中國建筑工業(yè)出版社，1999.12 7.本章的思考題和習(xí)題等

思考題： 7-

1、7-

2、7-

4、7-

5、7-

14、7-15習(xí)題： 7-

3、7-

6、7-

7、7-

9、7-

11、7-12 單元教案27 1.本單元教學(xué)內(nèi)容（具體到各知識點）： §7-1明渠均勻流的水力特征 0.5學(xué)時 1）明渠均勻流

2）明渠均勻流產(chǎn)生的條件 3）明渠均勻流的水力特征 §7-2明渠均勻流的計算公式 1學(xué)時 1）濕周 2）水力半徑 3）謝才公式 4）曼寧公式 5）巴浦勒夫斯基公式

§7-3水力最優(yōu)斷面及允許流速 0.5學(xué)時 1）水力最優(yōu)斷面 2）水力最優(yōu)斷面條件

2.本單元的教學(xué)方式（手段）： 教學(xué)方式：講授 3.本單元師生活動設(shè)計： 講授——提問——講授

4.本單元的講課提綱、板書設(shè)計（電子教案）： 電子教案

5.本單元的作業(yè)布置： 思考題： 7-

1、7-2習(xí)題： 7-3 單元教案28

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1.本單元教學(xué)內(nèi)容（具體到各知識點）： §7-3水力最優(yōu)斷面及允許流速 0.5學(xué)時 2）允許流速 3）最大允許流速

§7-4明渠均勻流水力計算的幾類問題 1學(xué)時 1）過流能力的水力計算 2）底坡的水力計算 3）粗糙系數(shù)的水力計算 4）渠道斷面形式的設(shè)計

§7-5無壓圓管均勻流水力計算 0.5學(xué)時 1）充滿度

2）無壓圓管的水力要素 2.本單元的教學(xué)方式（手段）： 教學(xué)方式：講授

3.本單元師生活動設(shè)計：

講授——提問——講授

4.本單元的講課提綱、板書設(shè)計（電子教案）： 電子教案

5.本單元的作業(yè)布置： 思考題：7-

4、7-5習(xí)題： 7-

6、7-

7、7-9 單元教案29 1.本單元教學(xué)內(nèi)容（具體到各知識點）： §7-5無壓圓管均勻流水力計算 0.5學(xué)時 3）無壓圓管的最大流速與流量 4）無壓圓管均勻流的水力計算

§7-6復(fù)式斷面明渠均勻流水力計算 0.5學(xué)時 1）復(fù)式斷面的水力要素 2）復(fù)式斷面的水力計算

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2.本單元的教學(xué)方式（手段）： 教學(xué)方式：講授

3.本單元師生活動設(shè)計：

講授——提問——講授

4.本單元的講課提綱、板書設(shè)計（電子教案）： 電子教案

5.本單元的作業(yè)布置： 思考題： 8-

14、8-15習(xí)題： 8-

11、8-12

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思考題： 8-

1、8-4習(xí)題： 8-

2、8-

3、8-

5、8-6 單元教案30 1.本單元教學(xué)內(nèi)容（具體到各知識點）： §8-1明渠水流的三種流態(tài)、佛汝德數(shù) 0.5學(xué)時 5）佛汝德數(shù)判別流態(tài)

§8-2斷面比能（單位能量）與臨界水深 1.5學(xué)時 1）斷面比能 2）比能曲線 3）臨界水深 4）臨界流與臨界底坡 2.本單元的教學(xué)方式（手段）： 教學(xué)方式：講授

3.本單元師生活動設(shè)計：

講授——提問——講授

4.本單元的講課提綱、板書設(shè)計（電子教案）： 電子教案

5.本單元的作業(yè)布置： 思考題：8-1習(xí)題：8-

2、8-3 單元教案31 1.本單元教學(xué)內(nèi)容（具體到各知識點）： §8-3明渠非均勻漸變流微分方程 2學(xué)時 1）明渠非均勻漸變流微分方程 2）明渠非均勻漸變流水面曲線分析 3）明渠非均勻漸變流水面曲線的繪制 2.本單元的教學(xué)方式（手段）： 教學(xué)方式：講授

3.本單元師生活動設(shè)計：

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講授——提問——講授

4.本單元的講課提綱、板書設(shè)計（電子教案）： 電子教案

5.本單元的作業(yè)布置： 思考題： 8-4習(xí)題： 8-5 單元教案32 1.本單元教學(xué)內(nèi)容（具體到各知識點）： §8-4水躍與跌水 1學(xué)時 1）水躍的組成 2）水躍的功能與作用 3）躍前與躍后水深的計算 4）跌水

§8-5棱柱體渠道非均勻漸變流水面曲線的計算 1學(xué)時 1）道非均勻漸變流水面曲線的計算 2.本單元的教學(xué)方式（手段）： 教學(xué)方式：講授

3.本單元師生活動設(shè)計：

講授——提問——講授

4.本單元的講課提綱、板書設(shè)計（電子教案）： 電子教案

5.本單元的作業(yè)布置： 思考題：習(xí)題： 8-6

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第九章 堰流

1.本章的教學(xué)目的及基本要求：

目的：使學(xué)生了解薄壁堰、實用堰、寬頂堰的基本功能與用途，掌握堰流基本的水力計算公式。

基本要求：了解薄壁堰、實用堰、寬頂堰的基本功能與用途，能進(jìn)行堰流的流量計算。2.本章各節(jié)的教學(xué)內(nèi)容及學(xué)時分配：

§9-1堰流的基本公式 1學(xué)時 §9-2薄壁堰 0.5學(xué)時 §9-3實用堰 0.5學(xué)時 §9-4寬頂堰 1學(xué)時 共3學(xué)時

3.本章教學(xué)內(nèi)容的重點和難點： 重點：堰流基本的水力計算公式 難點：堰的流量系數(shù)的計算。4.本章教學(xué)內(nèi)容的深化和拓寬： 深化：堰的流量系數(shù)的影響因素 拓寬：工程應(yīng)用

5.本章教學(xué)方式（手段）及教學(xué)過程中應(yīng)注意的問題： 教學(xué)方式：講授——提問——講授 注意問題：堰的流量系數(shù)公式的選取。6.本章的主要參考書目：

禹化謙，《工程水力學(xué)（水力學(xué)）》，西南交通大學(xué)出版社，1999.12 聞德蓀、魏亞東等，《工程水力學(xué)（水力學(xué)）》，高等教育出版社，1992.9 蔡增基，龍?zhí)煊?，《水力學(xué)》，中國建筑工業(yè)出版社，1999.12 7.本章的思考題和習(xí)題等 思考題：9-

1、9-

2、9-3習(xí)題：9-

4、9-5 單元教案33

536

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單元教案35 1.本單元教學(xué)內(nèi)容（具體到各知識點）： §10-2滲流模型與達(dá)西滲透定律 1學(xué)時 1）滲流模型 2）達(dá)西滲透定律

§10-3地下水漸變滲流分析 1學(xué)時 1）地下水均勻滲流 2）裘皮衣公式

3）漸變聲滲流基本微分方程 4）漸變滲流的侵潤曲線 2.本單元的教學(xué)方式（手段）： 教學(xué)方式：講授

3.本單元師生活動設(shè)計：

講授——提問——講授

4.本單元的講課提綱、板書設(shè)計（電子教案）： 電子教案

5.本單元的作業(yè)布置： 思考題：10-

1、10-

2、10-3習(xí)題：10-

4、10-5

新疆水利水電學(xué)校

本課程實驗

本課程實驗學(xué)時共10學(xué)時，設(shè)5個實驗，分別如下： 實驗一：靜水壓強(qiáng)特性實驗 實驗二：伯努利方程實驗 實驗三：動量定律實驗 實驗四：雷諾數(shù)實驗 實驗五：水擊綜合演示實驗

940-

第三篇：環(huán)境水力學(xué)(教案)

第一章 液體流動的基本概念和基本方程（4學(xué)時）1.1基本概念：

一．研究對象：①連續(xù)介質(zhì)假定，使物理量為空間坐標(biāo)和時間的函數(shù)。

②描述流體運(yùn)動特性的物理量v，p，?，T，C。基本特征參量。

③lagrange Method（拉格朗日）

Euler Method（歐拉）

④兩種方法研究對象不同：流體質(zhì)點

空間點

流體微團(tuán)

微團(tuán)控制體

流體系統(tǒng)

控制體 二.基本參量表示法：

用兩種方法表示的基本參量方法不同。

Lagrange法：標(biāo)量（p，T，C）

p=（a，b，c，t）

質(zhì)點跡線?= ?（a，b，c，t）

d????

矢量?????(a,b,c,t)

dt?t??d?

a?

dtEuler法：

???(x,y,z,t)????????d?????①x，y，z變，a???(???)?

dt?t②附體性dx?udt

dy?udt

dz?udt

?????????u?ui????xi??yj??zk

所以ai?i?ui（張量形式）??????t?uj???ui?vj?wk?三.跡線和流線。

?dx?udt?

跡線：?dy?udt

?dz?udt?

流線：??d??0

??dxdydz??

（恒定流時重合）uvw四.質(zhì)點導(dǎo)數(shù)。液體質(zhì)點的流動參數(shù)B隨時間的變化律的歐拉法表示。也稱為隨體導(dǎo)數(shù)。

?????DB??

???????B

Dt?遷移變率??t?當(dāng)?shù)刈兟????????????算子???B恒定流：?0

?t均勻流：(???)B?0

不可壓：D??0 Dt0五.任意度量中系統(tǒng)體積分的隨體導(dǎo)數(shù)。

①B??d?????0

B為?0系統(tǒng)體內(nèi)積分。

例：???

????d?0?m

?0Dm?0（連續(xù)性方程積分形式）Dt（一般將其變?yōu)闅W拉法形式）

????

?22?????d?0?M(動量)

?0DM??F（動量方程）Dt

???(e?)

????(e??0?22)d?0?E

DE?W（外力所做功）Dt

e為內(nèi)能（隨溫度、壓力變化的能量）單位質(zhì)量流體所具有的內(nèi)能，狀態(tài)函數(shù)。

②輸運(yùn)方程（transport Equation）、（L-E）

EularD?

?d??d???????(???)d? 0???????Dt?0?t???????B

?：?0在t0時刻所占領(lǐng)的控制體。

物理意義：D?d?0

系統(tǒng)?體積分的隨體導(dǎo)數(shù)。???Dt?0?????d?0

控制體內(nèi)物理量?體積分（B）的當(dāng)?shù)仉S時變化率。?t??????

?????(???)d????????dAn（高斯定理）

?0????

???????n?dA從封閉面A流出的?的體積分，也就是系

A?A統(tǒng)中一個位置移動到另一個位置，由于流場的不

均勻性而改變引起的?的體積分的遷移變化率。

1.2運(yùn)動液體的應(yīng)力和應(yīng)變關(guān)系——本構(gòu)方程

一.流體微團(tuán)運(yùn)動的分析。

1.微團(tuán)運(yùn)動=平移+變形（線變形、角變形）+轉(zhuǎn)動 ?u????若A點流速為：v，則距其距離為dr(dx,dy,dz)處點流速可表示為： ????w??A?u??u??Sxx?v???v???S?????yx?S??w??w????A?zx平移SxySyySzy變形引起的流速增量Sxz??dx???????Syz?dy?w?dr???dz?Szz????

轉(zhuǎn)動引起的流速增量i???其中w?dr?wxdxjwydykwzdz

1??ui?uj?2、3?

2、i?j線變形，i?j角變形 2.變形率張量：Sij??

i?

1、，j?

1、??2??x?xi??j變形率張量具有對稱性：Sij?Sji（6個獨立）

??u?v?w?????v（速度的散度）Sij稱為體積膨脹率，Sij?Sxx?Syy?Szz??x?y?z??1?1??角轉(zhuǎn)速分量?，定義為??rotv（速度的旋度）

22ijk?1????1?????v???xi??yj??zk 22?x?y?zuvw????若??0，無旋、有勢流動，速度有勢v??? ? ??lvdl?0（環(huán)流量=0）

存在勢函數(shù)，稱為流速勢? ? 滿足?2??0（拉普拉斯方程）

??????[區(qū)別，力有勢f????，力勢函數(shù)，??lFdl?0]

二、運(yùn)動流體中的應(yīng)力

0???p0??①靜止：0?p0，只有壓應(yīng)力（負(fù)號表示與作用面外法線方向相反）???0?p??0???pxx?②運(yùn)動、理想液體（不存在粘性切應(yīng)力）0???00?pyy00?0??，pxx?pyy?pzz?pm ?pzz????pxx?③粘性實際運(yùn)動：??yx??zx??xy?pyy?zy?pzz???xz???yz?，?zx：x表示作用面法線方向，z表示力方向。

由于存在切應(yīng)力，所以，法向應(yīng)力pxx?pyy?pzz，但pxx?pyy?pzz?const（不因坐標(biāo)變化而變），所以，引入動水壓強(qiáng)：pm?1pxx?pyy?pzz?與作用面無關(guān)，各方上壓力應(yīng)?3'力被認(rèn)為是pm加上一個附加壓應(yīng)力，如pxx?pm?pxx。

切應(yīng)力具有對稱性：?yz??zy

??pm?A：對于層流??0?L??0'??pxx?其中??yx??zx?0?pm0'0???pxx?0?????yx?pm?????zx?xy?p'yy?zy'??pzz??xz???yz?

?xy?p'yy?zy'??pzz??xz???yz?粘性附加應(yīng)力張量

???u'2x??'B：對于紊流??????u'yux?tL?''??uzux?????u'2x??'其中??u'yux??''??uzux??''??uxuy''??uxuy??u'z2''??uzuy''???uxuz????u'yuz'?

2?'??uz????u'z2''??uzuy''???uxuz?'???u'yuz?為紊流附加切應(yīng)力項（混滲應(yīng)力or Re應(yīng)力）2?'??uz??簡寫為?ij?t???ij?L???ij

'

三、應(yīng)力—應(yīng)變的關(guān)系（本構(gòu)方程）

1、牛頓流體

?ij?s??nij

n=1。本構(gòu)關(guān)系符合內(nèi)摩擦定律，應(yīng)力和應(yīng)變線性關(guān)系。

非牛頓流體

n?1

2、本構(gòu)方程：各向同性、牛頓流體、層流，應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系：牛頓內(nèi)摩擦定律，Stokes（斯托克斯）推廣。正應(yīng)力：pij?pm?2??ui

i?j（不可壓）?xj??ui2pij?pm?2????v

i?j

（可壓）

?xj3切壓力：?ij??ji???1.3 連續(xù)性方程 質(zhì)量守恒 ??ui?uj??

?i?j? ???x??j?xi?DM?0

（對理想、實際流體都適用）Dt????v?ndA??????vd?

?：控制體

?

一、積分形式：

????d????v?ndA?0

???t????一維恒定：?1v1A1??2v2A2

二、微分形式

????????????v?0

??v：流出控制體的質(zhì)量（單位時間、單位體積）?t?D?????v?0 Dt?D??0

?

?v?0

（恒定、非恒定流均可）

①不可壓 Dt?D??0

?

??v?0

（不限制壓縮否）②恒定

Dt??????1.4 運(yùn)動方程

???

一、微分形式：?F?ma

????1dv?v???

1、ideal：Eular方程：f??p???v??v

?dt?t??

2、實際牛頓流體、各項同性、不可壓縮、層流 N-S方程

?????1?v?????2??v??v?F??p??v ?t???????????????v?v?????v??v：慣性項。：當(dāng)?shù)刈兓?，v??v：遷移變化率（非線性項），?t?t??????1?2?F：質(zhì)量力項，?p：壓強(qiáng)梯度項，?v：粘性項。

??

3、對紊流，將上述方程取時均，得到（雷諾方程）

一、上述方程可以簡化為：I

II

III A：恒定

I?0 B：絕熱

II=I?0 '??????C：理想流體

II?I???pnvdA?????pv?ndA

（壓力）

???????????D：只有重力作用

F????

則 II????????v?dz????????v?n?dA AA??E：不可壓縮、絕熱、理想、恒定、內(nèi)能不變 ????ev?n?dA 則推出

A?A ???A?v2?p??v2???p???????v?n?dA?0 一維問題的伯努利方程，（???為機(jī)械能）。

?2?2??

二、微分形式：

①化面積分為體積分：

AA??????????pnvdA?????n?vdA???????vd?

?????T???Tn

?----熱傳導(dǎo)系數(shù) ②引入Forier定律：q????n????q?dA???????TndA????????T?d?

AA?將??0去掉積分量得（1.40）

????D?v2??e????F?v?????v??qR??????T?

微分形式 Dt?2???在直角坐標(biāo)系下、不可壓縮，上述微分形式可簡化如下：公式（1.43）

De?(1?6項)?(7?9項)??qR DtDe?----內(nèi)能變化，(1?6項)應(yīng)力做功（粘性耗散），(7?9項)熱傳導(dǎo)，?qR輻射。Dt?對大多數(shù)液體：e?cvT

cv----定容比熱 引入熱擴(kuò)散率（導(dǎo)溫系數(shù)）???

cp----定壓比熱

一般取cv?cp?c ?cp?1-6項?=??

?----耗散函數(shù)

則方程為：

qDT????2T???R Dt?ccDT???2T（有關(guān)方程柱坐標(biāo)下表示，參見Dt去掉（忽略）?、qR影響，即得熱傳導(dǎo)方程書，不詳述）。

1.6 基本方程組的封閉問題 對于不可壓縮、各項同性、牛頓流體、層流。

?p方程組有5個，未知數(shù)v，p，?，T（6個未知數(shù)）補(bǔ)充狀態(tài)方程?RT。

?對于不可壓縮液體??const，所以，直接用連續(xù)運(yùn)動方程求p，v后求溫度場。1.7—1.8—1.9 有勢流動 有渦流動 邊界層概念

1、有勢流動，實際流動滿足何條件可簡化為有勢流動求解。

???0 或者?單連域???udl?????ndA ??A????----渦通量，（????v?2?）

根據(jù)kelvin’s（開爾文）定理：在有勢質(zhì)量力作用下，理想流體，正壓條件下，（流體質(zhì)點組成的封閉曲線的速度環(huán)量?不隨時間變化）即

???0。?t對于高Re流動粘性項作用可忽略，認(rèn)為理想流體，由靜止?fàn)顟B(tài)開始的流動，如重力壩泄流，圓柱繞流，閘孔出流。波浪等，可近似認(rèn)為是勢流。

?

2、勢流特征：①存在勢函數(shù)??x,y,z,t?，v???

②圖

③不可壓勢流

?2??0

v2④基本方程???0，z???c（Eular方程積分）理、恒、不可壓、?2g2p有勢（力）勢流。單獨變量?,p。

⑤平面、不可壓勢流：存在流函數(shù)?(x,y,z)，量綱ms 圖

2?1滿足?2??0

求解方法：勢流疊加法、復(fù)變函數(shù)法、流網(wǎng)法、實驗法。

3、渦量滿足渦量方程（推求不詳細(xì)講）。

4、邊界層概念：如上所述，對高Re，N-S忽略?得到Euler（物面為流線），但用此法求解平板繞流時，阻力=0，不符合實際，物面應(yīng)給粘滑條件。

引入邊界層概念：在固體壁面附近的一個薄層中，流速梯度變大，粘性作用必須考慮稱為邊界層。

流動分區(qū)：邊界層內(nèi)，粘性流。邊界層外，理想流。

分界：引入邊界層厚度概念?（又分為①排擠厚度或流量損失厚度?1②動量損失厚度?2能量損失厚度?3）。層外勢流解

?1構(gòu)成的線為流線，解外層勢流時邊界條件。恒定二維、不可壓縮、質(zhì)量力不計（曲率?。?，假定???L，y??x，v??u量綱比較，忽略

量，簡化為邊界層方程（1.97）、（1.80—1.81）。由邊界層方程知?p?0 ?y即，邊界層內(nèi)法向壓強(qiáng)基本不變，即可用邊界層邊界上勢流解的p，所以邊界層方程中p已知，只有u、v兩個變量，一般數(shù)值解。

引入邊界層概念目的：①解決沿程水頭損失計算

②繞流阻力計算，紊動射流（邊界層流動）

邊界層動量積分方程（1.85）

未知數(shù)u、?、?0 三個未知數(shù)，一般補(bǔ)充u?f?y?，?0??dudy（層流邊界層，紊

y?0流邊界層不同）。

1.10 小密度差流動，Bousinesq’s近似

一、Bousinesq’s近似：密度變化的影響僅僅在運(yùn)動方程的重力項中考慮對其他各項影響忽略不計。

二、小密度差流動的基本方程：

許多環(huán)境問題，由于水中加入污染物質(zhì)，使密度發(fā)生變化，但這種密度差很小，嚴(yán)格按考慮密度變化的可壓縮流體分析比較困難，常常采用Bousinesq’s假定、作近似處理。對于質(zhì)量力只有重力、不可壓流體、其運(yùn)動方程為：

?Dv???p??g???2v Dt若?,g以靜止時值為參考狀態(tài)，即???0???，p?p0??p代入上式，并知靜止時

??0??0g

所以，?1??????Dv1???2????p?g??v ????0?Dt?0?0?0??由于???0??

1所以，慣性項中??可忽略，令g*??0g（折減重力加速度）

Dv1??????p??g*??2v Dt?0?0連續(xù)性方程不變 ?v?0

以上為基本方程

1.11旋轉(zhuǎn)流體流動，科里奧利力效應(yīng)（Coriolis effect）

一、對于較大的江河、湖泊、海灣等水域的流動問題，將地球看成慣性坐標(biāo)系統(tǒng)會引起一定的誤差，此時要考慮地球轉(zhuǎn)動對水域流動的影響。根據(jù)理論力學(xué)知： 絕對運(yùn)動（定坐標(biāo)系）=相對運(yùn)動（動坐標(biāo)系）+牽連運(yùn)動（動坐標(biāo)系對定坐標(biāo)系）對于動坐標(biāo)系為定軸轉(zhuǎn)動的情況：aI?aR?ae?ak

aI絕對加速度，aR相對加速度，ae牽連加速度，akCoriolis加速度。

相對運(yùn)動和牽連運(yùn)動相互作用結(jié)果。??vae??????r?

ak?z由于牛頓第二定律對于定坐標(biāo)系進(jìn)行的，所以，對于流體質(zhì)量力為重力，N-S方程為：

1u2?Dv?aI?????p?g??u ????Dt?I所以，對于旋轉(zhuǎn)動坐標(biāo)系的相對運(yùn)動微分方程為：

1u2?Dv??a?a?a???p?g??u??????r??z??v Iek?????Dt?R?????r?可表示為????2r'2?與?p合并考慮。

二．科化力效應(yīng)判別數(shù)。

有兩個：（Rossby）羅斯比數(shù) R0??1?2??u慣性力? ??L科化力

（Ekman）?？寺鼣?shù) Ek????L2?粘性力

科化力由公式可知：R0減小，Ek減小，科化力大，不能忽略。對環(huán)境問題：地球自轉(zhuǎn)?不變，L大時，R0減小，Ek減小。

所以，對大面積水體流動問題，如海灣、湖泊、大氣環(huán)流、科化力要計入。第三章 穩(wěn)流模型

（一）方程的封閉問題及穩(wěn)流模型的概念。1.瞬時不可壓縮流動N-S方程： 連續(xù)：?ui?0 ?xi?ui?ui?2ui1??運(yùn)動：?uj?????Fi

?t?xj??xi?xj?xj方程組4個，未知數(shù)4個，理論上可直接求出解，也就是說明N-S方程包含了所有的湍動信息，可直接求解，也就是進(jìn)行直接模擬（DNS）。直接法要求：①?t，?ui都很小與脈動量同一量級。

②計算量很大。

③邊界條件給定難度大。

④目前只有對Re小流動，簡單邊界條件進(jìn)行計算的算例無法用于工程實際。

對工程問題，往往不要求物理量的瞬時值，只要知道時均值隨時間變化就可以了，因此轉(zhuǎn)向解時均流動。

2.時均不可壓縮紊流（Reynolds方程）

??ui?0??xi????ui?u?ui??1???1?j??t?xj??xi??xj???ui?''??uiuj??Fi???x??j??''

方程4個，未知數(shù)?，ui，6個獨立的uiuj（i，j=1，2，3）總共10個未知數(shù)。所以方程不封閉。

3.紊流模型：為了使上述方程封閉，根據(jù)紊流特性需附加的條件。

第四篇：工程水力學(xué)教案

前言 導(dǎo)讀與解答

第一章 工程水力學(xué)概論(2學(xué)時)第一節(jié) 工程水力學(xué)的定義、用途、簡史

第二節(jié) 液體的物理力學(xué)性質(zhì)

第三節(jié) 連續(xù)介質(zhì)和理想液體的概念

第四節(jié) 作用在液體上的力

第五節(jié) 工程水力學(xué)的研究方法

本章考試內(nèi)容

技能訓(xùn)練題

第二章 靜水壓力計算(10學(xué)時)第一節(jié) 靜水壓強(qiáng)及其特性 第二節(jié) 靜水壓強(qiáng)的基本規(guī)律 第三節(jié) 靜水壓強(qiáng)的表示方法及測算 第四節(jié) 作用于平面壁上的靜水總壓力 第五節(jié) 作用于曲面壁上的靜水總壓力 第六節(jié) 浮力、浮體的平衡與穩(wěn)定 本章考試內(nèi)容 技能訓(xùn)練題

第三章 水流運(yùn)動的基本原理(8學(xué)時)第一節(jié) 描述水流運(yùn)動的兩種方法

第二節(jié) 恒定總流連續(xù)性方程

第三節(jié) 恒定總流的能量方程

第四節(jié) 能量方程的應(yīng)用

第五節(jié) 恒定總流的動量方程

本章考試內(nèi)容

技能訓(xùn)練題

第四章 水流型態(tài)與水頭損失計算(10學(xué)時)第一節(jié) 水頭損失根源、分類及邊界影響 第二節(jié) 水流兩流態(tài)及hf隨v的變化規(guī)律

第三節(jié) 均勻流層流的切應(yīng)力和流速分布規(guī)律

第四節(jié) 均勻流紊流過水?dāng)嗝娲咕€上的切應(yīng)力及流速分布

第五節(jié) 沿程水頭損失分析與計算

第六節(jié) 局部水頭損失的分析與計算

第七節(jié) 繞流阻力與升力

本章考試內(nèi)容

技能洲練題

第五章 管流水力計算(10學(xué)時)第一節(jié) 概述

第二節(jié) 簡單管道的水力計算

第三節(jié) 復(fù)雜管路水力計算 第四節(jié) 壓力管道中的水擊 本章考試內(nèi)容 技能訓(xùn)練題

第六章 明渠恒定均勻流水力計算(6學(xué)時)第一節(jié) 概述

第二節(jié) 明渠均勻流的特性及其產(chǎn)生條件

第三節(jié) 明渠均勻流的計算公式及有關(guān)問題

第四節(jié) 明渠水力計算類型

本章考試內(nèi)容

技能訓(xùn)練題

第七章 明渠恒定非均勻流水力計算(12學(xué)時)第一節(jié) 概述

第二節(jié) 明渠非均勻流的一些基本概念

第三節(jié) 緩流、急流的轉(zhuǎn)換現(xiàn)象——水跌與水躍

第四節(jié) 明渠恒定非均勻漸變流基本方程 水力學(xué)的性質(zhì)任務(wù)及其發(fā)展沿革

水力學(xué)是研究水的平衡和運(yùn)動規(guī)律及其應(yīng)用的一門科學(xué),它既是自然科學(xué),又與工程應(yīng)用密切結(jié)合[1].水力學(xué)是研究水的平衡和運(yùn)動規(guī)律及其應(yīng)用的門科學(xué),它是在人類與水、旱災(zāi)害作斗爭的過程,伴隨著水利工程的發(fā)展而發(fā)展的。遠(yuǎn)在幾千年,古埃及就開始修建灌溉渠系,我國廣為流傳的大禹治水”的傳說記載了古人與洪水作斗爭的故,這些歷史記載表明,古人對水流運(yùn)動已有了樸素認(rèn)識。18世紀(jì)以后,隨著經(jīng)典力學(xué)的發(fā)展,水力學(xué)始形成自己的理論體系,20世紀(jì)初,隨著現(xiàn)代工技術(shù)的進(jìn)步,水力學(xué)實驗迅速發(fā)展,提供了大量水學(xué)理論計算所需要的經(jīng)驗系數(shù),從而為水力學(xué)的程應(yīng)用開辟了廣闊的天地。近幾十年來,我國修建數(shù)萬座水庫、大壩和水電站。工程建設(shè)極大地促進(jìn)水力學(xué)的發(fā)展,水力學(xué)在我國取得了長足的進(jìn)步水力學(xué)學(xué)科的提高、完善和走向現(xiàn)代化又為工程建的順利進(jìn)行并取得輝煌成就打下了堅實的基礎(chǔ)。

在探索知識的過程中,自然科學(xué)以宇宙中的自然現(xiàn)象為研究客體,重在認(rèn)識自然現(xiàn)象的客觀本質(zhì)和運(yùn)動規(guī)律.作為流體力學(xué)的一門分支學(xué)科,水力學(xué)屬于物理學(xué)范疇.數(shù)學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)是自然科學(xué)的四大主要門類,習(xí)慣上被稱為純理論學(xué)科或基礎(chǔ)學(xué)科.自然科學(xué)的發(fā)展史以物理學(xué)為開端,物理學(xué)則以力學(xué)為開端.公元1594年,意大利物理學(xué)家伽利略(Domino Galileo Galilei)出版了首本力學(xué)專著《Della Scienza Meccanica》,經(jīng)典力學(xué)從此開始建立其知識體系,在大量觀察實驗的基礎(chǔ)上形成了一套完善的定律、原理、定理、方程及其數(shù)學(xué)方法.到十九世紀(jì)末期,經(jīng)典力學(xué)已經(jīng)發(fā)展成為一門相當(dāng)成熟的學(xué)科.該知識體系傳承至今,仍是工程應(yīng)用的理論基礎(chǔ)[2,3].水力學(xué)既與基礎(chǔ)研究有關(guān),又與水利、土木、機(jī)械等工程活動密切結(jié)合,它在基礎(chǔ)理論和工程應(yīng)用兩個領(lǐng)域起雙重作用,就此而言,水力學(xué)屬于應(yīng)用科學(xué).然而,工程不僅限于對自然科學(xué)知識的應(yīng)用,工程的全過程包含研究、設(shè)計、建造、運(yùn)行、維修、以及產(chǎn)品銷售等,其中每一環(huán)節(jié)無不直接或間接受到社會中人類活動要素的影響,如安全、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、傳統(tǒng)、法律等.換句話說,工程應(yīng)用包括了自然科學(xué)和社會科學(xué)兩個領(lǐng)域,學(xué)習(xí)現(xiàn)代水力學(xué),必須建立工程應(yīng)用的概念.水力學(xué)的應(yīng)用范圍十分廣泛,除水利工程外,土建、交通、能源、機(jī)械等行業(yè)都需要水力學(xué)知識.針對不同的專門問題,水力學(xué)學(xué)科又形成許多具有相對獨立知識體系的分支學(xué)科,如高速水力學(xué),明渠水力學(xué),施工水力學(xué),道橋水力學(xué),環(huán)境水力學(xué),等等.以水利水電工程為主要應(yīng)用對象的水工水力學(xué),主要是解決水利水電樞紐中的泄洪和輸水建筑物的水力學(xué)問題,如高壩大流量泄洪消能,高速水流的沖刷、空蝕、摻氣、霧化等.水力學(xué)是一門歷史悠久的學(xué)科.幾千年前古埃及就開始修建灌溉渠系,二千年前阿基米德就提出了著名的浮力定理.兩千多年前我國人民就修建了都江堰工程,建成的“魚嘴”及“飛沙堰”,巧妙地利用了近代水力學(xué)中所闡明的彎道環(huán)流及堰流的理論,將洪水按一定比例分別泄入內(nèi)江和外江,洪水中的泥沙則通過“飛沙堰”排入外江,為防洪及灌溉起到了良好的控制作用.這些事例說明,古代人民對水流運(yùn)動規(guī)律已有了相當(dāng)深入的了解.十六世紀(jì)以后,隨著經(jīng)典力學(xué)的發(fā)展,水力學(xué)開始創(chuàng)立自己的理論體系,十八世紀(jì)以后開始形成一門獨立的學(xué)科,并沿著以應(yīng)用嚴(yán)格的數(shù)學(xué)工具而發(fā)展的經(jīng)典流體力學(xué)及以實驗為主的實驗水力學(xué)兩個方向發(fā)展.二十世紀(jì)初,隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的進(jìn)步,水力學(xué)實驗迅速發(fā)展,提供了大量水力學(xué)理論計算所需要的經(jīng)驗系數(shù),從而為水力學(xué)的工程應(yīng)用開辟了廣闊的天地.1904年普朗特提出了邊界層理論,開創(chuàng)了認(rèn)識真實流體運(yùn)動與邊界間相互作用的新篇張.相似理論及量綱分析理論的發(fā)展,以及現(xiàn)代量測儀器的研制,使水力學(xué)實驗技術(shù)有了長足的進(jìn)步.近幾十年來,我國修建了數(shù)萬座水庫、大壩和水電站.工程建設(shè)極大地促進(jìn)了水力學(xué)的發(fā)展,而水力學(xué)的提高和現(xiàn)代化又為工程建設(shè)的大發(fā)展打下了堅實的基礎(chǔ)[4].現(xiàn)代水力學(xué)是以現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)為基礎(chǔ)的.二十世紀(jì)六十年代,高速電子計算機(jī)的問世使許多過去難以用手工計算完成的計算課題得以順利實現(xiàn),流場數(shù)值模擬能算出水流內(nèi)部任一點的所有流動參數(shù),為探討復(fù)雜流動現(xiàn)象的內(nèi)部機(jī)理開辟了新天地.現(xiàn)代流體量測技術(shù)的發(fā)展極大地促進(jìn)了實驗水力學(xué)的發(fā)展,激光流速儀、動態(tài)信號分析儀等測量儀器的出現(xiàn),使從前無法獲得的流場各項流動參數(shù)的測量得以實現(xiàn),如時均流速及脈動流速、脈動壓強(qiáng)等等.現(xiàn)代科學(xué)在理論上的創(chuàng)新與突破為現(xiàn)代水力學(xué)的發(fā)展提供了豐富的理論手段,如概率論與統(tǒng)計理論,多相流理論,紊流理論,數(shù)值計算的理論與方法等.現(xiàn)代科技手段使傳統(tǒng)水力學(xué)跨上了新臺階,在思想方法上由傳統(tǒng)的只能了解少數(shù)平均流動參數(shù)的總流的概念轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)代化的可以把握流場內(nèi)各時刻流動情景的流場的概念,在技術(shù)手段上由傳統(tǒng)的經(jīng)驗公式和經(jīng)驗系數(shù)的方法轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)學(xué)模型和數(shù)值模擬的方法.理論研究、實驗研究和數(shù)值模擬計算是現(xiàn)代水力學(xué)的三大支柱.進(jìn)入21世紀(jì),工程水力學(xué)將繼續(xù)沿著理論與實踐相結(jié)合,為國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)服務(wù),推進(jìn)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的道路前進(jìn).在新的世紀(jì)中,工程建設(shè)必將提出諸多更新、更大、更復(fù)雜的水力學(xué)技術(shù)問題,水力學(xué)學(xué)科必須更迅速地發(fā)展,以迎接時代的挑戰(zhàn).工程水力學(xué)屬于應(yīng)用力學(xué)的分支學(xué)科。力學(xué)既是自然科學(xué),又是工程學(xué)科。在探索知識的過程中,自然科學(xué)以宇宙中的自然現(xiàn)象為研究客體,重在認(rèn)識自然現(xiàn)象的客觀本質(zhì)和運(yùn)動規(guī)律;而工程學(xué)科則要研究包含設(shè)計、建造、運(yùn)行維修等每一個環(huán)節(jié)的應(yīng)用問題。此外,工程技術(shù)問題還要受到人類社會各種要素的影響,如安全、經(jīng)濟(jì)、法律等。水力學(xué)的應(yīng)用范圍十分廣泛,除水利工程外,土建、交通、能源、機(jī)械等行業(yè)都需要水力學(xué)知識。針對不同的專門問題,水力學(xué)學(xué)科又形成許多具有相對獨立知識體系的分支學(xué)科,如高速水力學(xué),明渠水力學(xué),施工水力學(xué),道橋水力學(xué),環(huán)境水力學(xué)等。以水利水電工程為主要應(yīng)用對象的水工水力學(xué),主要是解決水利水電樞紐中的泄洪和輸水建筑物的水力學(xué)問題,如高壩大流量泄洪消能高速水流的沖刷空蝕摻氣霧化等。

進(jìn)入世紀(jì)工程水力學(xué)將繼續(xù)沿著理論與實踐相結(jié)合,為國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)服務(wù),推進(jìn)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的道路前進(jìn)。在新的世紀(jì)中,水利水電工程建設(shè)必將提出諸多更新、更大、更復(fù)雜的水力學(xué)技術(shù)問題,水力學(xué)學(xué)科必須更迅速地發(fā)展,以迎接時代的挑戰(zhàn)?，F(xiàn)代水力學(xué)在理論上的新發(fā)展

在21世紀(jì),水力學(xué)的理論框架將發(fā)生根本性變革,研究對象將從自然尺度向細(xì)觀尺度發(fā)展,突破傳統(tǒng)的連續(xù)均勻介質(zhì)的假設(shè),從而使我們能更深入地認(rèn)識實際水流運(yùn)動的真實現(xiàn)象,在以下幾個理論領(lǐng)域?qū)⒂兄匾M(jìn)展。

1.1非經(jīng)典介質(zhì)理論

水力學(xué)中有均勻流與非均勻流,恒定流與非恒定流等,“非”字當(dāng)頭的研究內(nèi)容比沒有“非”字的要復(fù)雜得多。現(xiàn)代水力學(xué)理論的發(fā)展,又出現(xiàn)了一些以“非”字起頭的新理論,如非經(jīng)典介質(zhì)理論,非線性理論,非確定性理論等。經(jīng)典力學(xué)一般將所研究的流體介質(zhì)視做連續(xù)均勻介質(zhì),這是經(jīng)典力學(xué)的一項重要的基本假設(shè)。而實際流體往往摻雜有氣體、固體或其它流體等各種雜質(zhì),它是一類尚未被現(xiàn)有力學(xué)理論適當(dāng)描述的介質(zhì),可稱之為非經(jīng)典介質(zhì)。無論是從發(fā)展力學(xué)理論的角度,還是解決真實介質(zhì)流體的實際問題,開展非經(jīng)典介質(zhì)流動的研究都是十分必要的。如摻氣水流,空化與空蝕,河流泥沙運(yùn)動,污染物在水體中的運(yùn)動等流動現(xiàn)象,它們都屬于二相流,但過去往往不考慮相間作用力,而是采用一定假設(shè),使問題得以簡化?，F(xiàn)代水力學(xué)應(yīng)該著眼于實際流動現(xiàn)象,引進(jìn)多相流體動力學(xué)理論,建立全新的知識體系。例如,研究高速摻氣水流,其關(guān)鍵是如何確定水與氣二相流體之間的相互作用力,而單相流體的假設(shè)很難反映這種相間作用力;現(xiàn)代滲流理論應(yīng)建立在研究水與多孔介質(zhì)之間、相互作用的基礎(chǔ)上,因此,必須突破傳統(tǒng)水力學(xué)的均勻連續(xù)介質(zhì)的假定。

1.2 非線性理論

非線性行為是近代力學(xué)基礎(chǔ)研究的重要前沿課題。湍流和混沌理論是典型的非線性問題。描述水流運(yùn)動的N-S方程是非線性的微分方程。過去的水力學(xué)計算,往往要用還原和疊加的方法對基本方程式作線性化處理,因而不能準(zhǔn)確反映真實水流現(xiàn)象。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,非線性理論有了突飛猛進(jìn)地發(fā)展。非線性理論是揭示具有非線性本質(zhì)的各類水流現(xiàn)象的有力工具,也是開發(fā)非線性問題數(shù)學(xué)模型的有力工具。

1.3 非確定性理論隨機(jī)水力學(xué)

水流運(yùn)動,特別是紊流,有大量的不確定性因素,水流脈動壓力一般可以被視為完全隨機(jī)的現(xiàn)象,紊流過程則具有混沌的特性?；煦缡且环N界于完全隨機(jī)性現(xiàn)象與完全確定性現(xiàn)象之間的自然現(xiàn)象。傳統(tǒng)水力學(xué)一般只研究確定性的水流現(xiàn)象,對于隨機(jī)性水力參數(shù),往往采用統(tǒng)計平均的方法加以處理,從而抹煞了水流運(yùn)動的隨機(jī)特性?，F(xiàn)代水力學(xué)重視發(fā)展非確定性理論,動水荷載的設(shè)計方法將由定值設(shè)計法逐步轉(zhuǎn)為可靠性設(shè)計法,概率理論和優(yōu)化決策理論將在工程設(shè)計中廣泛應(yīng)用,風(fēng)險分析的概念將作為規(guī)劃、設(shè)計的重要理論基礎(chǔ)。

1.4 紊流力學(xué)

水利工程中的絕大多數(shù)流動現(xiàn)象都屬于湍流(水力學(xué)中的習(xí)慣稱謂為‘紊流’)。湍流是自然科學(xué)中的八大難題之一,由于其復(fù)雜性,全世界同行學(xué)者協(xié)力研究,歷時長達(dá)百年,至今尚未攻克。湍流作為一種既典型又廣泛存在的復(fù)雜流動,其非線性規(guī)律有超越力學(xué)范圍的普遍性。我們知道,紊流是由大大小小不同尺度的漩渦組成的,漩渦尺度的量級差別很大。最大漩渦尺度的量級可達(dá)數(shù)公里,而最小漩渦的尺度不過幾毫米,但不同尺度的漩渦在結(jié)構(gòu)上往往具有自相似性,最近發(fā)現(xiàn)的標(biāo)度律,反映了紊流現(xiàn)象的這種混沌特征。無論從基本理論,還是從實際應(yīng)

用考慮,湍流研究都是21世紀(jì)面臨的緊迫課題。

水利工程中的水流基本上都屬于紊流。研究紊流特性,可簡要歸納為以下幾類問題:第一,邊壁切變紊流;第二,漩渦與分離流;第三,分離再附流動;第四,流動穩(wěn)定性問題。要大力開發(fā)紊流數(shù)學(xué)模型,用數(shù)值模擬方法逐步取代物理模型實驗。

1.5 細(xì)觀水力學(xué)

傳統(tǒng)水力學(xué)在自然尺度下研究水流的運(yùn)動規(guī)律,現(xiàn)代水力學(xué)要突破傳統(tǒng)水力學(xué)的常規(guī)尺度,從自然尺度向細(xì)觀尺度延伸,發(fā)展細(xì)觀水力學(xué)。一般地說,物理、化學(xué)的研究對象往往在其物質(zhì)分子的尺度上,可稱之為微觀尺度,細(xì)觀水力學(xué)的研究尺度雖然遠(yuǎn)小于自然尺度,但仍遠(yuǎn)大于水分子的尺度,故稱為細(xì)觀。傳統(tǒng)水力學(xué)常采用總流的概念,它屬于自然尺度,細(xì)觀水力學(xué)深入研究水流內(nèi)部的運(yùn)動特性,水流與混摻其中的固體、氣體、污染物等其它物質(zhì)的相互作用,水流與固體邊界的相互作用及空蝕、沖刷破壞機(jī)理等,使水力學(xué)的研究深度與現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)相銜接。流場的精細(xì)數(shù)值模擬也可以視為細(xì)觀水力學(xué)。

多相流體與固體力學(xué)的交叉學(xué)科研究產(chǎn)生和形成了一些新的學(xué)科方向,界面力學(xué)就是其中之一。界面力學(xué)以界面的力學(xué)建模、界面區(qū)域應(yīng)力分布規(guī)律以及界面結(jié)構(gòu)強(qiáng)韌度研究與破壞分析為主要內(nèi)容。界面層是裂紋和損傷等破壞容易產(chǎn)生并發(fā)展的區(qū)域,界面微區(qū)的力學(xué)問題研究需發(fā)展細(xì)觀尺度與微觀尺度的實驗測試技術(shù),近年來,界面力學(xué)的研究已越來越多地引起人們的關(guān)注與重視。水力學(xué)數(shù)學(xué)模型的新發(fā)展

60年代以來,計算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展為整個科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步提供了強(qiáng)有力的工具,計算機(jī)與數(shù)值分析法的結(jié)合使科學(xué)技術(shù)的發(fā)展如虎添翼。水力學(xué)也不例外,它很快從這個新的科學(xué)成就中獲得了活力,并迅速地推廣應(yīng)用于水利工程實踐。計算機(jī)的功能今后將有更大的發(fā)展,水力學(xué)與計算機(jī)結(jié)合將極大地增強(qiáng)解決疑難問題的能力。必須加強(qiáng)水力學(xué)的算法研究和軟件開發(fā),把計算機(jī)和水力學(xué)密切結(jié)合起來,這是現(xiàn)代水力學(xué)的重要標(biāo)志之一。這一領(lǐng)域的主要發(fā)展方向有: 2.1 數(shù)值方法研究

有限差分法、有限元法、有限容積法是計算水力學(xué)的基本方法。近年來,為了提高計算精度,求解更復(fù)雜的水流現(xiàn)象,數(shù)值方法有很大發(fā)展。具有突變現(xiàn)象的流動,其解是間斷的。不同間斷現(xiàn)象的數(shù)值方法各有特點,這方面還有許多問題需要解決。水利工程中有大量的河渠淺水二維流,明渠或管道中的二維非恒定流問題,這類問題的數(shù)值模擬方法至今仍很不完善,其計算格式的優(yōu)化,邊界條件的處理,都有很多需要深入研究的課題,也已出現(xiàn)了許多新算法。

2.2 流場可視化技術(shù)

流場可視化在工程應(yīng)用中有重要意義。展現(xiàn)研究成果,無論是理論成果、實驗成果,還是數(shù)學(xué)模型計算成果,都需要流場可視化技術(shù)。我國目前可視化技術(shù)的水平還比較低,需要大力發(fā)展。

2.3 水力信息學(xué)

現(xiàn)代技術(shù)不斷向綜合化和智能化發(fā)展,大型水利設(shè)施的運(yùn)行管理需要引進(jìn)現(xiàn)代信息論的理論和方法。由此產(chǎn)生了一個新的交叉學(xué)科方向,水力信息學(xué)。水力信息學(xué)的研究內(nèi)容和應(yīng)用目標(biāo)可簡述如下:水力學(xué)數(shù)學(xué)模型與系統(tǒng)管理、控制方面的知識相結(jié)合,即可構(gòu)成專門化的專家系統(tǒng)。應(yīng)用現(xiàn)代計算機(jī)技術(shù)將這種集成化的專門知識變成動態(tài)的信息資源,就可以用來進(jìn)行大型防洪系統(tǒng)的預(yù)報與調(diào)度,大型水利工程的施工組織,大型灌溉系統(tǒng)或水庫群的運(yùn)行調(diào)度。21世紀(jì)人類將全面進(jìn)入信息時代,信息的獲取、處理和傳輸是生產(chǎn)組織的主要任務(wù)。水力信息學(xué)的核心是相關(guān)水力學(xué)知識的集成、打包,以及集成知識的信息資源化。計算機(jī)多媒體技術(shù)是最普遍的信息處理技術(shù),在水力信息學(xué)的發(fā)展中將發(fā)揮重要作用。信息資源化的主要手段是建立專業(yè)化的信息網(wǎng)絡(luò),但也可借助已有的信息網(wǎng)絡(luò)。水力學(xué)實驗研究

實驗在水力學(xué)研究中具有基礎(chǔ)和支撐作用。模型實驗可以為理論和計算模型的建立提供依據(jù)和支持,也可以對已有的理論結(jié)果提出修正或質(zhì)疑,并以此推動這一領(lǐng)域的研究深入發(fā)展。在實驗中要對許多水力學(xué)參量進(jìn)行量測,如水深、流量、時均與脈動流速、時均與脈動壓強(qiáng)、摻氣水流的摻氣濃度、含沙水流的含沙量等。發(fā)展和建立高分辨率、高精度的水力學(xué)測量儀器,是發(fā)展實驗水力學(xué)急需加強(qiáng)的薄弱環(huán)節(jié)。我國引進(jìn)了一些具有當(dāng)代國際先進(jìn)水平的流體量測儀器,如激光流速儀、動態(tài)粒子成像測速儀(PIV)、動態(tài)信號分析儀等。我國還不惜耗費巨資,建造了一些大型水力實驗裝置和數(shù)個大型水力學(xué)實驗基地,為提高我國水利工程的科技水平做出了應(yīng)有的貢獻(xiàn)。在吸收、消化國際先進(jìn)技術(shù)的同時,今后

要繼續(xù)努力研制新型測量儀器,發(fā)展自己的水力學(xué)實驗技術(shù)。在實驗研究方面,急需解決的問題有: 3.1 水力學(xué)模型相似率

目前,我國工程設(shè)計中的多數(shù)重大水力學(xué)問題仍是通過水力學(xué)模型試驗解決。試驗?zāi)Ｐ屯ǔ０粗亓ο嗨茰?zhǔn)則設(shè)計。大量模型試驗證明,水工模型能夠預(yù)演大多數(shù)原型工程的復(fù)雜三元水流現(xiàn)象。但對高速水流問題,除重力相似外,還須考慮其他物理量的相似性。如高速水流的摻氣與霧化、脈動壓力與流體激振現(xiàn)象、輸水道通氣、巖基沖刷等問題,其模型相似率至今尚未解決?？栈跎囼炓话阍跍p壓箱內(nèi)進(jìn)行,以空化數(shù)相等為準(zhǔn)。但最新研究表明,初生空化數(shù)和模型的大小與水流速度有關(guān),不同的模型,既使水流空化數(shù)相等,空化初生現(xiàn)象也不一定相似。高

速水流的模型相似率問題困惑著模型實驗,是工程水力學(xué)急待解決的技術(shù)難題。在這方面已做了不少研究,如摻氣與通氣的相似性,水流脈動壓強(qiáng)的相似性, 霧化的相似性等,但至今尚無可靠的理論與方法。

解決高速水流的相似率問題,一方面有賴于更深入的基礎(chǔ)理論研究,而原型觀測與模型試驗進(jìn)行對比則是更為實際、有效的方法。借鑒已有同類工程的經(jīng)驗,對解決待建工程問題具有重大意義。目前所開展的原型觀測,已大量應(yīng)用現(xiàn)代化的理論、方法及觀測儀器,如應(yīng)力、應(yīng)變、位移、速度、摻氣濃度等各種類型的傳感器,當(dāng)代最先進(jìn)的信號分析測試儀器,衛(wèi)星定位、遙感遙測技術(shù)等。據(jù)不完全統(tǒng)計,我國已在100多個大、中型水利樞紐中的近200個泄水建筑物上進(jìn)行了原型觀測,已積累了較豐富的觀測成果,主要集中在泄洪霧化、空化空蝕、脈動壓力、水流摻氣與通氣等方面。原型觀測需消耗大量的人力、物力和財力,需要周密的預(yù)先設(shè)計和現(xiàn)場組織,也需要借助許多現(xiàn)代化的先進(jìn)測試儀器。但為了提高水力

學(xué)的研究水平,今后仍需大力開展原型觀測工作。3.2 高速水流關(guān)鍵技術(shù)問題的基礎(chǔ)研究

我國待建的大型水利水電工程多具有水頭高、流量大、河谷狹窄的特點,高壩大流量泄洪消能是各項工程共有的技術(shù)難題。在這方面雖已做了大量研究,但工程中仍有許多技術(shù)難題,因其機(jī)理復(fù)雜,目前的方法仍難以準(zhǔn)確預(yù)測實際情況,尚待進(jìn)一步研究:(1)多股淹沒射流流態(tài)結(jié)構(gòu)與水墊消能機(jī)理。

攔河筑壩必須保證洪水的正常下泄,為了防止高速水流的沖刷破壞,泄洪必須滿足消能要求。泄洪水流的多余能量,絕大多數(shù)是在大壩下游的消能水體中(挑流消能水墊塘或底流消能消力池)通過水流的紊動混摻而消耗掉的。壩身多股泄洪在水墊塘內(nèi)形成多股淹沒射流。水墊塘內(nèi)的流態(tài)結(jié)構(gòu)與水墊消能效率及水流作用于水墊塘邊壁動水荷載的大小有十分密切的關(guān)系。高速強(qiáng)紊動水流的消能效率高,但對固體邊壁的沖刷破壞力也大,既要實現(xiàn)高效消能,又要防止沖刷破壞,其根本途徑是優(yōu)化消能水體中多股淹沒射流的流態(tài)結(jié)構(gòu)。消能機(jī)理的研究是創(chuàng)造新型消能工的源泉。為此,既要加強(qiáng)泄洪消能機(jī)理的基礎(chǔ)理論研究,也要在消能工體型優(yōu)化方面做出創(chuàng)新性的實用成果。

(2)水流動力荷載與流固耦合振動。

脈動壓強(qiáng)研究的基本問題有:脈動壓力產(chǎn)生機(jī)理,脈動壓力隨機(jī)分析方法,脈動壓力的模型相似率,點、面脈動壓強(qiáng)的轉(zhuǎn)換等。不同的過水建筑物,其脈動壓強(qiáng)的動力特性也有所區(qū)別。盡管過去對上述問題都做過研究,但其知識的系統(tǒng)性、可靠性都還不能滿足工程應(yīng)用的需要。水流誘發(fā)的結(jié)構(gòu)振動,工程實例很多。但由于結(jié)構(gòu)和水流條件的復(fù)雜性和多變性,振動型式和種類也非常復(fù)雜,實驗?zāi)M和數(shù)學(xué)模型計算都有很多困難。研究問題主要有:振動形成機(jī)理及激勵力的分析,水彈性模型試驗的理論與技術(shù),工程流彈振動的仿真研究等。

(3)高速水流的摻氣與霧化。

近年來,在減蝕摻氣設(shè)施的摻氣特性方面作了大量研究,如摻氣空腔的水力特性、卷吸空氣量、保護(hù)長度等。摻氣對脈動壓強(qiáng)及消能的影響至今說法不一,尚無定論。關(guān)于水氣二相流的數(shù)值模擬計算,現(xiàn)已建立起理論嚴(yán)密的二相流運(yùn)動方程式,但由于水和空氣的密度相差懸殊,加之對水氣兩相之間的相間作用力尚無深入研究,成功的數(shù)值模擬結(jié)果很少。最近的大量原型觀測表明,挑流泄洪的霧化問題對水工建筑物及河岸岸坡的安全有嚴(yán)重威脅,霧化問題的預(yù)測研究越來越受到重視。關(guān)于霧化問題的研究力度將會加強(qiáng)。

(4)泄水建筑物的沖刷、空蝕與磨損破壞。

挑流消能沖刷坑深度及大小的預(yù)測有重要工程意義,幾十年來雖做過大量研究,但至今仍無成熟、可靠的解決方法。我國近年研究提出的能量法和巖塊放大法使這方面的研究有了新的進(jìn)展。對于高水頭大流量工程,一般都要修建混凝土襯砌的水墊塘,關(guān)于混凝土水墊塘的沖刷破壞模式問題,尚待進(jìn)行深入研究。高水頭泄水建筑物的空蝕破壞在工程中屢見不鮮,含沙水流對過水建筑物的磨損給許多工程的運(yùn)行維修造成很大困難?？瘴g和磨損往往同時發(fā)生并相互促進(jìn),使破壞程度急劇增加。隨著我國大量高水頭泄水建筑物的建成運(yùn)行,沖蝕、空蝕與磨蝕問題將會越來越多,并不斷受到重視。

第五篇：八年級下前三章教案

第七章

力

一、什么是力

授課時間： 1課時

【儀器材料】 多媒體播放設(shè)備；磁鐵、鐵釘、銅條、握力計、小球、彈簧、鉤碼、橡皮筋、木板、玻璃棒、紙屑、小車等 【 教學(xué)目標(biāo) 】

1.知識與技能

(1)了解力是一個物體對另一個物體的作用，能分析簡單情況下受力物體和施力物體；

(2)知道物體間力的作用是相互的；

(3)知道力的兩種作用效果；

(4)培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力和初步分析概括能力。

2.過程與方法

經(jīng)歷實驗分析、演示、講解、討論與分析過程。

3.情感、態(tài)度和價值觀

通過教學(xué)活動，使學(xué)生具有對科學(xué)的求知欲，樂于探索自然現(xiàn)象和日常生活中的物理學(xué)的道理

【 教學(xué)重點 】

力的概念 【 教學(xué)難點 】

力的概念以及物體間力的相互性?！?教學(xué)過程 】

一、力的概念

演示實驗：手握握力計、折彎銅條、棒擊小球、彈簧拉鉤碼。以上實驗可用投影儀展示，以利于學(xué)生觀察。

引導(dǎo)學(xué)生記錄，分析情況。提問：以上實驗都有哪些特點？你們還能舉出哪些這樣的例子？

通過觀看實驗與學(xué)生討論發(fā)言，使學(xué)生明白：力是物體對物體的作用。

二、力的作用效果

帶領(lǐng)學(xué)生總結(jié)上面實驗，對實驗結(jié)果以及學(xué)生舉例結(jié)果進(jìn)行歸類。

老師對學(xué)生的結(jié)果進(jìn)行總結(jié)：力可以使物體發(fā)生形變（伸長、縮短、彎曲、扭轉(zhuǎn)等），也可以使物體的運(yùn)動狀態(tài)發(fā)生改變（動到靜、靜到動、快到慢、慢到快、方向改變等）。提問：你們還能舉出哪些形變的例子，以及運(yùn)動狀態(tài)發(fā)生改變的例子？

演示實驗：帶有橡膠塞，塞上有玻璃管的玻璃瓶，裝滿水，手握，水上升。提問：瓶子是不是發(fā)生了形變？引導(dǎo)學(xué)生討論分析。

老師總結(jié)：生活中有很多形變很微小，用肉眼觀察不到。

三、演示、思考

利用多媒體演示實驗：

(1)磁鐵吸引鐵釘；

(2)絲綢摩擦過的玻璃棒吸引紙屑。

請學(xué)生觀察，思考討論。提問：以上兩個實驗有什么共同特點？

老師總結(jié)：相互接觸的物體間能發(fā)生力的作用，不相互接觸的物體間也能發(fā)生力的作用。

提問：你們還能舉出哪些這樣的例子？

四、施力物體與受力物體

老師演示實驗：木板上有一鐵釘，木板后有一磁鐵（隱藏），移動磁鐵，鐵釘運(yùn)動。提問：鐵釘為什么會運(yùn)動？

老師肯定學(xué)生的猜測，總結(jié)：當(dāng)有物體受到力的作用時，必然有物體對它施加了這個作用。

讓學(xué)生分析教材圖8－1－1中誰是受力物體？誰是施力物體？

五、力的作用是相互的

老師做實驗：

(1)彈簧拉鉤碼。

多媒體放映：

(2)小車撞擊繃緊的橡皮筋。

(3)兩人站在冰上，一人用力推另一人。

帶領(lǐng)學(xué)生討論、分析。提問：誰是施力物體？誰是受力物體？

老師通過大量實例使學(xué)生明白：兩物體發(fā)生力的作用時，每一個物體即是受力物，同時又是施力物。它們的力是相互的，是成對出現(xiàn)的。

六、課堂小結(jié)

通過觀看實驗、投影、錄像、思考、討論、交流。使學(xué)生掌握：力的概念；力的作用是相互的；力的兩種作用效果。

七、課堂作業(yè)

“發(fā)展空間”中的練習(xí)【 實踐活動 】

讓學(xué)生對生活中常見的力的作用的現(xiàn)象做一個調(diào)查。通過調(diào)查，使學(xué)生認(rèn)識到身邊力的現(xiàn)象的普遍，同時將自己在課堂學(xué)到的物理知識在生活中應(yīng)用，增加其對物理科學(xué)的興趣。【 教后感】

教學(xué)活動是學(xué)生在教師的組織、引導(dǎo)下，學(xué)生積極主動探索的過程。探索是經(jīng)過某些活動完成的，教師的教學(xué)過程應(yīng)當(dāng)是設(shè)計一系列的活動讓學(xué)生參與，在參與過程中培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、分析問題、解決問題的能力，掌握知識與技能，體驗解決問題的過程，學(xué)習(xí)解決問題的方法。本節(jié)可通過設(shè)計觀看有關(guān)力的作用的演示實驗、錄像以及學(xué)生自己動手的活動，提高學(xué)生興趣、吸引學(xué)生注意力，在觀察中思考、學(xué)習(xí)。學(xué)生的課堂反應(yīng)積極主動，學(xué)習(xí)輕松活潑，印象深刻，掌握牢固。

二、力的描述

授課時間：

1課時

【儀器材料】

多媒體播放設(shè)備、力的描述課件等 【 教學(xué)目標(biāo) 】

1.知識與技能

(1)了解力的三要素；

(2)會畫力的圖示和力的示意圖；

(3)知道力的單位；

(4)培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，初步分析問題的能力。

2.過程與方法

經(jīng)歷實驗、講解、討論、練習(xí)與對比過程。

3.情感、態(tài)度和價值觀

通過教學(xué)活動，使學(xué)生認(rèn)識到科學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)，培養(yǎng)學(xué)生對科學(xué)的興趣。

【 教學(xué)重點 】

力的三要素 【 教學(xué)難點 】

力的圖示 【 教學(xué)過程 】

一、力的三要素

利用多媒體展示各種力的作用的例子：踢足球、抬木頭、拉箱子、扳手腕?? 請學(xué)生思考、討論：力作用在物體上所產(chǎn)生的不同效果，與力的哪些因素有關(guān)？

老師演示實驗：分別用不同的力推門，效果不同。

引導(dǎo)學(xué)生分析，總結(jié)：作用力的大小不同，效果不同；方向不同，效果不同；作用的點不同，效果不同。

引導(dǎo)學(xué)生做教材19頁圖8－2－1的實驗?？偨Y(jié)：力的作用效果不但與力的大小、方向有關(guān)，而且還與力的作用點有關(guān)。

力的三要素：力的大小，方向和作用點。

二、力的單位

老師給出力的單位、力的符號，簡單介紹牛頓。

老師對一牛的力究竟有多大做一個形容：兩個雞蛋 一袋方便面 ?? 所受的重力。

三、力的圖示

利用多媒體演示一個人推或拉一輛車（力的大小相同，且在一條直線上）；舉或提一個木箱(力的大小相同，且在一條直線上)?? 設(shè)問：我們怎樣來表示力對物體的作用，而不必表明是什么樣的力？

老師假設(shè)剛才錄像中人拉車的力為100N, 演示如何用力的圖示法作圖。強(qiáng)調(diào)在作圖時，如何規(guī)定一個合適的長度，如何選擇起點、線段的長度、箭頭的畫法、意義等。

多媒體展示：力的作用點相同、方向相同、但大小不同的力作用于同一物體，效果不同，并作圖；力的作用點相同、大小相同、但方向不同的力作用于同一物體，效果不同，作圖；力的大小相同、方向相同、但作用點不同的力作用于同一物體，效果不同，作圖。

對學(xué)生做進(jìn)一步指導(dǎo)，糾正。

四、力的示意圖

講解力的示意圖，將力的示意圖與力的圖示比較。

舉例作圖：

(1)一木箱放在地上，對地面的壓力為100N，畫出它的力的圖示，力的示意圖。

(2)一鉤碼豎直掛在彈簧上，鉤碼對彈簧的拉力為12N，畫出力的圖示，力的示意圖。

五、課堂小結(jié)

通過觀看錄像，思考，討論，講解，使學(xué)生理解力的三要素。會畫力的圖示和力的示意圖。知道力的單位。

五、課堂作業(yè)

課后發(fā)展空間中的練習(xí)【 實踐活動 】

觀看足球比賽，觀察運(yùn)動員踢球，激發(fā)學(xué)生興趣，讓學(xué)生體會力的三要素在生活中的應(yīng)用。運(yùn)動員在長傳和短傳時用力有何不同？收集相關(guān)資料，做一個小報告。【 教后感】

教師的教學(xué)活動是在教師的主導(dǎo)下，學(xué)生積極參與探索的過程。本節(jié)可通過觀看力的作用的錄像，激發(fā)學(xué)生興趣。其中部分內(nèi)容以老師講解為主，學(xué)生通過練習(xí)對知識進(jìn)行鞏固。課堂嚴(yán)謹(jǐn)而又不失活躍，學(xué)生掌握內(nèi)容深刻而又牢固。

三、彈力 力的描述

授課地點：

物理實驗室 授課時間：

1～2課時

【儀器材料】

多媒體播放設(shè)備：彈簧、彈簧測力計、鉤碼、鋼尺、學(xué)生也可自己準(zhǔn)備圓珠筆上的小彈簧 【 教學(xué)目標(biāo) 】

1.知識與技能

(1)了解什么是彈力；

(2)知道彈簧測力計的原理；

(3)會正確使用彈簧測力計；

(4)培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力和初步分析概括能力以及實際動手操作能力。

2.過程與方法

經(jīng)歷實驗分析過程。

3.情感、態(tài)度和價值觀

通過教學(xué)活動，使學(xué)生具有對科學(xué)的求知欲，樂于探索自然現(xiàn)象和日常生活中的物理學(xué)的道理。

【 教學(xué)重點 】

力的測量原理?！?教學(xué)難點 】

會用彈簧測力計測量力的大小?！?教學(xué)過程 】

一、彈力

老師利用多媒體展示：跳水，蹦床，蹦極，射箭 ??

引導(dǎo)學(xué)生自己動手實驗：

(1)鋼尺壓彎反彈；

(2)拉伸或壓縮彈簧。

老師引導(dǎo)學(xué)生得出彈力概念。

二、測力計及其使用 老師引導(dǎo)學(xué)生做實驗。

說明彈簧測力計原理：在一定范圍內(nèi)，受到拉力越大，彈簧的伸長就越長。

投影儀展示彈簧測力計，請學(xué)生觀察，介紹彈簧測力計結(jié)構(gòu)：

（1）最大刻度的意義；

（2）最小刻度的概念；

（3）零刻度的調(diào)整。

投影儀展示各種彈簧測力計。

老師講解如何使用彈簧測力計及其注意事項：

（1）如何調(diào)零；

（2）測量范圍；

（3）測量方法（伸長方向與測量方向一致，彈簧不要靠在刻度板上）。

老師引導(dǎo)學(xué)生做實驗，并對學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo)，糾正。

三、實驗探究

老師用多媒體展示拔河，牛拉車 ?? 等圖片；

提問：以上兩邊的力相等嗎？

引導(dǎo)學(xué)生做教材25頁圖8－3－8實驗并填空。

引導(dǎo)學(xué)生對拔河、牛拉車進(jìn)行分析。

四、課堂小結(jié)

通過多媒體展示，老師講解，以及學(xué)生自己動手試驗，使學(xué)生知道了什么是彈力，掌握了彈簧測力計的原理以及用法；通過實驗探究對相互作用力的關(guān)系有一定了解。

五、課堂作業(yè)

課后發(fā)展空間中的練習(xí)【 實踐活動 】

課后“發(fā)展空間”中的自制橡皮筋測力計?！?教后感 】

本節(jié)教學(xué)活動應(yīng)是學(xué)生在教師的組織、引導(dǎo)下，學(xué)生積極主動探索的過程。在參與過程中培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、分析問題、解決問題的能力，自己動手操作的能力，使之在觀察中思考、學(xué)習(xí)。

四、重 力

授課時間：

2課時

【儀器材料】

彈簧測力計、50g鉤碼4個、鐵架臺一個、帶有細(xì)線的小球、水平儀、一把直尺 【 教學(xué)目標(biāo) 】

1.知識與技能

(1)通過觀察分析日常生活的現(xiàn)象，知道重力是由于地球的吸引而產(chǎn)生的，培養(yǎng)學(xué)生觀察、思維、聯(lián)系生活實際等能力；

(2)知道重力的方向、重心，并學(xué)會找規(guī)則物體的重心；

(3)通過實驗探究，理解重力與質(zhì)量的正比關(guān)系，有初步的信息處理能力和初步的分析概括能力；

(4)能用公式 G = mg 計算有關(guān)的問題。

2.過程與方法

(1)通過參與探究活動，讓學(xué)生學(xué)會制定簡單的科學(xué)探究計劃，能利用表格的形式收集實驗數(shù)據(jù)；

(2)通過分析實驗數(shù)據(jù)，讓學(xué)生學(xué)會用比值處理數(shù)據(jù)的方法。

3.情感態(tài)度和價值觀

(1)通過觀察和實驗，使學(xué)生樹立以觀察和實驗的方法來研究物理問題的思想；

(2)通過聯(lián)系生活實際，使學(xué)生體會到物理知識在生活中的價值；

(3)通過物理知識與自然、生活現(xiàn)象的關(guān)系，使學(xué)生樂于探索自然現(xiàn)象和日常生活中的物理學(xué)原理?！?教學(xué)重點 】

重力的大小、方向和作用點?！?教學(xué)難點 】

理解重力的方向和作用點?！?教學(xué)過程 】

一、什么是重力

導(dǎo)入（由日常生活現(xiàn)象和自然現(xiàn)象引出重力的概念，學(xué)生感覺自然熟悉，易于理解接受）教師：在講新課前，我們來看幾個錄像。在觀看錄像時，請同學(xué)們思考兩個問題：你觀察到了什么現(xiàn)象？這些物體的運(yùn)動有什么共同特點？

教師播放錄像：運(yùn)動員高臺跳水、踢飛的足球最后落到地面、飛流直下的瀑布、樹上的蘋果落向地面、發(fā)射出去的炮彈等。

教師：你們觀察到了什么現(xiàn)象？找到它們運(yùn)動的共同點了嗎？

教師：不管這些物體在空中運(yùn)動的時間是長還是短，最后它們都回到了地面，因為它們都受到了地球的吸引力，重力就是由于地球的吸引力而產(chǎn)生的。在日常生活中，有許許多多與重力有關(guān)的現(xiàn)象，你們能舉出這些現(xiàn)象嗎？大家先不要討論，自己好好想一想，可以在紙上寫出來。

教師走下講臺，觀察學(xué)生思考和記錄。

教師：同學(xué)們都想出了許多在日常生活中遇到的現(xiàn)象，有些同學(xué)還想到了一些有趣的現(xiàn)象，哪位同學(xué)愿意說說自己注意到了什么現(xiàn)象呢？

教師：由此可見，重力在我們周圍時時刻刻存在著。地球周圍的一切物體時時刻刻都受到重力的作用。

二、重力的大?。禾骄恐亓εc質(zhì)量的關(guān)系

1.提出問題、進(jìn)行猜想

教師：大家說從樹上掉下的蘋果受到什么力的作用？

教師：大家分析一下施力物體和受力物體分別是什么？

教師：對的。蘋果受到重力的作用，這個力的施力物體是地球，受力物體是蘋果。重力也是一種力。我們學(xué)過力有三要素，同學(xué)們還記得力的三要素是什么嗎？

教師：正確。重力是一種力，所以重力也應(yīng)該有大小、方向和作用點。

教師拿出一厚一薄兩本書，一個大鉤碼（或砝碼）和一個小鉤碼（或砝碼）。

教師：日常生活經(jīng)驗告訴我們，重力是有大有小的。根據(jù)你的生活經(jīng)驗，比較這兩本書，哪本書的重力大呢？比較這兩個鉤碼（或砝碼），哪個更重呢？

教師：為什么呢？

教師：大家可以用手掂掂各自桌上不同質(zhì)量的物體，比如厚度不同的書、鉛筆盒、書包等，想一想，物體受到的重力與質(zhì)量的大小是不是真的有關(guān)系呢？如果有，那么它們的定量關(guān)系是什么？ 2.進(jìn)行實驗

教師：我們?nèi)绾窝芯克鼈兊年P(guān)系？

教師：對。我們可以利用實驗來找出重力與質(zhì)量的關(guān)系?，F(xiàn)在我們以小組為單位，用你們桌上的實驗儀器進(jìn)行實驗。

教師巡視，指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實驗；指導(dǎo)學(xué)生對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、討論，解釋學(xué)生的疑難問題。3.交流討論

教師：你們的實驗結(jié)果怎樣？得到了什么樣的結(jié)論？每個小組選一個代表來匯報你們的實驗結(jié)果。

教師指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行交流討論，幫助學(xué)生解決問題。在學(xué)生交流討論后，教師給出 g 的含義，寫出物理公式。

補(bǔ)充一個例題，讓學(xué)生利用公式進(jìn)行相關(guān)計算后，再進(jìn)行講解。

三、重力的方向（利用直觀的小實驗，給學(xué)生直觀的印象，易于理解接受）

教師：重力的方向是怎樣的呢？大家根據(jù)日常的生活經(jīng)驗和我們上課時錄像的現(xiàn)象猜想一下。

教師演示實驗：從空中釋放粉筆，粉筆由靜止開始自由下落。

教師：重力的方向會發(fā)生變化嗎？大家利用桌上的鐵架臺做個小實驗，看看在鐵架臺抬起的過程中，重力的方向是否發(fā)生了變化。

教師提問：各種情況下觀察的方向是否一致呢？重力的方向是否與地面情況有關(guān)？是與當(dāng)?shù)氐孛娲怪蹦?，還是與水平面垂直？

教師：我們觀察到的細(xì)線的方向與重力方向一致，它垂直于水平面，而不是垂直于地面，我們稱這個方向為“豎直向下”。

觀察圖8-4-3到8-4-4，聯(lián)系生活實際向?qū)W生講解，介紹重垂線的使用。

簡單介紹水平儀，讓學(xué)生簡單分析水平儀的原理。

四、重力的作用點——重心

教師直接給出重心的概念，告訴學(xué)生如果有其他物體支持著重心，物體就能保持平衡。

帶領(lǐng)學(xué)生一起做個小實驗：用手指支在直尺的中心，直尺能夠保持平衡。

教師介紹重心與物體形狀、質(zhì)量分布是否均勻的關(guān)系，讓學(xué)生知道質(zhì)地均勻、形狀規(guī)則的物體的重心，在它的幾何中心上。并且向?qū)W生介紹重心位置在工程中的作用。

思考、討論，得出了形形色色的答案：

① 人會漂浮在空中；

② 踢飛的足球不會回到地面；

③ 水不會往低處流，看不到美麗壯觀的瀑布；

④ 炮彈打擊不到地面的目標(biāo)；

⑤ 不能玩滑梯；

⑥ 秋天的落葉不會飄落到地上；

等等

五、發(fā)展空間

教師：通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，我們知道了重力在我們的生活中是無處不在的。大家想一想，如果地球?qū)ξ矬w沒有了重力作用，我們的生活會變成什么樣呢？

六、課堂小結(jié)

1.重力產(chǎn)生的原因；

2.重力的大小、方向和作用點；

3.重力和質(zhì)量的關(guān)系： G = mg。

七、課堂練習(xí)

小明的質(zhì)量是40kg，他的體重是多少？小聰?shù)捏w重為441N，他的質(zhì)量是多少？ 【 實踐活動 】

1.根據(jù)重垂線的原理，制作一個簡單的水平儀，檢查家中的家具是否放置水平。

2.制作不倒的“小丑”。如果沒有重力，生活中會出現(xiàn)什么現(xiàn)象？寫出你能想到的情況，越多越好?！?課后練習(xí)】

學(xué)生活動手冊的練習(xí)?！?教后感 】

本節(jié)重點是重力的大小、方向和作用點，難點是理解重力的方向和作用點。重力是一種常見的力，日常生活中處處可見到與重力有關(guān)的現(xiàn)象，學(xué)生對重力現(xiàn)象比較熟悉，有一定的基礎(chǔ)。在教學(xué)中，可以通過緊密聯(lián)系生活實際，使學(xué)生體會到物理知識在生活中的價值，引導(dǎo)學(xué)生討論生活中與重力有關(guān)的現(xiàn)象，可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，活躍學(xué)生的思維。

探究重力與質(zhì)量的正比關(guān)系是本節(jié)課的重點內(nèi)容，這個實驗比較簡單，可以讓學(xué)生自主進(jìn)行實驗。教師要注意引導(dǎo)學(xué)生做好這個探究實驗，讓學(xué)生學(xué)會用比值法處理數(shù)據(jù)，通過實驗自己總結(jié)出規(guī)律。讓學(xué)生從探究過程中體會到科學(xué)研究活動的樂趣和科學(xué)方法的重要。

五、摩擦力

授課時間：

1課時

【儀器材料】

彈簧測力計、木塊、砝碼（或鉤碼）、木板、毛巾、棉布、裝米的杯子、筷子等 【 教學(xué)目標(biāo) 】

1.知識與技能

(1)通過觀察日常生活中的現(xiàn)象，知道滑動摩擦、滾動摩擦和靜摩擦的存在，培養(yǎng)學(xué)生初步的觀察能力；

(2)知道在一般情況下，滾動摩擦比滑動摩擦?。?/p>

(3)通過實驗探究，了解影響滑動摩擦力大小的因素，培養(yǎng)學(xué)生的實驗探究能力；

(4)知道摩擦力的利和弊，培養(yǎng)學(xué)生初步應(yīng)用物理知識解決實際問題的能力；

(5)能舉例說出增大有益摩擦和減小有害摩擦的方法，及摩擦在實際生活中的意義。

2.過程與方法

通過實驗探究影響摩擦力大小的因素，學(xué)習(xí)科學(xué)研究的基本方法——控制變量法，體會探究過程和科學(xué)方法的重要性。

3.情感、態(tài)度和價值觀

(1)通過實驗探究，培養(yǎng)學(xué)生實事求是的科學(xué)態(tài)度和敢于創(chuàng)新的探索精神，激發(fā)學(xué)習(xí)物理知識的興趣；

(2)通過交流討論，使學(xué)生學(xué)會與人交流自己的見解，學(xué)會傾聽別人的見解，有與他人合作的意識，認(rèn)識到交流合作的重要性；

(3)通過聯(lián)系生活實際，養(yǎng)成探究日常生活相關(guān)現(xiàn)象中的物理規(guī)律的習(xí)慣，具有把物理知識用于解釋自然現(xiàn)象和日常生活現(xiàn)象的意識。

【 教學(xué)重點 】

認(rèn)識摩擦現(xiàn)象，知道影響滑動摩擦力的大小的因素，知道增大和減小摩擦的方法?！?教學(xué)難點 】

知道影響滑動摩擦力的大小的因素?！?教學(xué)過程 】

一、滑動摩擦力

通過播放錄像導(dǎo)入新課：

① 從滑梯上滑下的兒童，在水平面上滑行一段距離后，慢慢停下來；

② 滑雪運(yùn)動員停止動作后滑行一段停下來；

③ 推出的沙壺球，在軌道上慢慢停下來。

教師：它們的運(yùn)動最終都會停下來，這是為什么？

教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行討論，使學(xué)生認(rèn)識相互接觸的兩個物體，當(dāng)它們做相對運(yùn)動時，接觸面間就產(chǎn)生阻礙相對運(yùn)動的摩擦力。

教師引導(dǎo)學(xué)生得出滑動摩擦力的概念。

教師：你們是否感受到過滑動摩擦力的存在？

對于學(xué)生給出的正確答案，教師要給予肯定和表揚(yáng)；對于不正確的答案，教師要引導(dǎo)學(xué)生去感受滑動摩擦力。

教師：同學(xué)們提出了許多生活中常見的與滑動摩擦力有關(guān)的現(xiàn)象。現(xiàn)在，請同學(xué)們參與以下的活動。在活動中，細(xì)心體會手或腳的感覺。

① 用手按在桌面上滑動；

② 改變手按在桌面的力的大小，再在桌面上滑動，體會與 ① 有什么不同；

③ 用手在衣服或者頭發(fā)上滑動，體會看看與在桌面上滑動的感覺有什么不同；

④ 用腳在地上蹭一蹭；改變腳蹭地的力的大小，體會有什么不同的感覺。

二、實驗探究：滑動摩擦力的大小與什么有關(guān)？

1.提出問題，進(jìn)行猜想

教師：同學(xué)們在剛做過的小活動中，體會到了摩擦力的大小是不一樣的。請同學(xué)們根據(jù)自己的生活經(jīng)驗和所了解的有關(guān)知識，猜想一下滑動摩擦力的大小可能與哪些因素有關(guān)？請把你的猜想寫下來，然后與組員討論，提出共同猜想的影響滑動摩擦力大小的因素。

教師在教室里巡視，督促每個學(xué)生都積極認(rèn)真思考，寫下自己的猜想。教師要注意引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行猜想，避免學(xué)生盲目猜想。在必要時，可以啟發(fā)學(xué)生根據(jù)以下現(xiàn)象來感知滑動摩擦力大小可能與哪些因素有關(guān)：

① 手在衣服上、桌面上、頭發(fā)上滑動的感覺；

② 手按桌面的力不一樣，手的感覺不同；

③ 分別拉動重力不同的兩個物體，感覺會不一樣。

教師將學(xué)生主要提出的猜想列在黑板上。幫助學(xué)生排除掉一些不必要的因素，確定出需要探究的猜想。2.設(shè)計實驗方案，進(jìn)行實驗

教師：以小組為單位進(jìn)行討論，設(shè)計一個驗證我們提出的猜想的實驗方案。

教師進(jìn)行巡視，指導(dǎo)學(xué)生。

教師：每組派代表與大家交流你們小組的實驗方案。

教師指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行交流，根據(jù)交流情況，適時提出可以在研究過程中采用控制變量法。

教師：根據(jù)實驗方案，選擇實驗儀器，分小組進(jìn)行實驗。

教師巡視，指導(dǎo)學(xué)生解決實驗中出現(xiàn)的臨時問題。3.收集數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)

教師：設(shè)計表格，記錄實驗數(shù)據(jù)，并且進(jìn)行分析。

教師對學(xué)生進(jìn)行適時指導(dǎo)。4.交流討論

教師組織、指導(dǎo)學(xué)生交流討論實驗結(jié)果。

教師進(jìn)行小結(jié)。

三、靜摩擦與滾動摩擦

教師：生活中除了滑動摩擦力，還有另外兩種摩擦現(xiàn)象。我們先來看兩個小實驗。

演示： ① “筷子提米”的實驗；

② 用力推講臺，講臺沒有動。

教師解釋，這種摩擦叫做靜摩擦。

教師指導(dǎo)學(xué)生動手活動，利用圓鉛筆代替滾木，把圓鉛筆墊在木塊下，拉動木塊，比較直接在桌面上拉動木塊。

教師給出滾動摩擦的概念，進(jìn)行解釋。并告訴學(xué)生，在一般情況下滾動摩擦比滑動摩擦阻礙作用小得多。所以在古代，人們常用樹木當(dāng)作滾輪搬運(yùn)巨石。給學(xué)生介紹滾動軸承。用幻燈給學(xué)生展示圖8-5-6和滾動軸承。

四、摩擦的利弊

教師：生活中摩擦現(xiàn)象普遍存在，這些摩擦都是有害的嗎？

教師：可見，生活中存在有益摩擦和有害摩擦。我們要增大有益的摩擦，減小有害摩擦。誰能提出增大摩擦或減小摩擦都有什么方法。

教師總結(jié)。

增大摩擦的方法：

① 增加壓力；

② 使接觸面更粗糙。

減小摩擦的方法：

① 減小壓力；

② 減小接觸面的粗糙程度；

③ 用滾動摩擦代替滑動摩擦；

④ 使摩擦面分離。

教師利用音像資料，向?qū)W生簡單介紹“氣墊船”和“磁懸浮列車”等，還可以給學(xué)生講解氣墊導(dǎo)軌的原理。

五、課堂小結(jié)

1.生活中存在三種摩擦現(xiàn)象：滑動摩擦、靜摩擦和滾動摩擦；

2.滑動摩擦力的概念；

3.影響滑動摩擦力大小的因素；

4.增大摩擦和減小摩擦的方法。

六、課堂練習(xí)

根據(jù)需要進(jìn)行安排。

七、課后練習(xí)

活動手冊中的練習(xí)?！?實踐活動 】

1.觀察自行車，了解自行車上的摩擦，哪些部位是需要增大摩擦的？哪些部位是需要減小摩擦的？寫出簡單的報告。

2.自己做一做“筷子提米”的實驗。

3.想一想，如果我們生活的世界中沒有了摩擦，會是怎樣的呢？寫一篇 300 字的短文。【 教后感 】

本節(jié)學(xué)習(xí)的重點是能認(rèn)識到摩擦現(xiàn)象，知道影響滑動摩擦力的大小的因素，知道增大和減小摩擦的方法。

摩擦現(xiàn)象是日常生活中常見的一種現(xiàn)象，學(xué)生有一定的感性認(rèn)識。教學(xué)中，要多聯(lián)系生活實際，讓學(xué)生從直觀的感性認(rèn)識出發(fā)，認(rèn)識摩擦現(xiàn)象。探究影響滑動摩擦力大小的因素的實驗，是一個完整的探究活動，因為在前面的學(xué)習(xí)中，學(xué)生已經(jīng)有了一定的探究經(jīng)歷和能力，本節(jié)課要讓學(xué)生充分體會到探究的各個環(huán)節(jié)，使學(xué)生在科學(xué)探究的過程中體會科學(xué)思想、科學(xué)方法和科學(xué)精神，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力。

第八章 力與運(yùn)動

一、力的合成

授課地點：

物理實驗室 授課時間： 1課時

【儀器材料】

橡皮條一個、彈簧測力計兩個、刻度尺等 【 教學(xué)目標(biāo) 】

1.知識與技能

(1)理解合力、分力和力的合成的概念；

(2)學(xué)會同一直線上二力合成實驗的探究方法；

(3)了解同一直線上二力合成的實驗結(jié)論；

(4)會用同一直線上二力合成的實驗結(jié)論進(jìn)行簡單計算。

2.過程與方法

經(jīng)過實驗探究，學(xué)會怎樣求同一直線上二力合成。

3.情感、態(tài)度和價值觀

理解等效的物理思想。

【 教學(xué)過程 】

一、新課引入

由一個力和幾個力的作用效果相同引出。

舉例：

（1）兩個小孩一同提一桶水，一個大人就可以提起來（課本圖9-1-1）。

（2）汽車陷進(jìn)泥濘的路上時，很多人努力可以將它推出來，而拖拉機(jī)也能單獨把汽車從泥濘的路上拉出來（課本圖9-1-2）。

還可舉些其他例子。

例如：兩個女生一起搬動一個桌子，一個男生也可以單獨搬動。

由這些例子引出合力、分力和力的合成的定義。

二、合力與分力

我們可以看到：

一個力作用在物體上產(chǎn)生的效果可以與兩個力或幾個力同時作用在這個物體上產(chǎn)生的效果相同。

從而引出定義：

一個力對物體的作用與幾個力對物體的作用，如果產(chǎn)生的效果相同，這個力就叫做那幾個力的合力，那幾個力就叫做這個力的分力。

已知分力求合力，就叫做力的合成。

力的合成，是一個比較復(fù)雜的問題，我們討論簡單的情況，在同一直線上兩個力的合成。

三、實驗探究：同一直線上二力的合成（一）提出問題并進(jìn)行猜想

怎樣求出兩個力的合力：

1.小車同時受推力F1 和拉力F2 的作用，這兩個力在同一條直線上，且方向相同（課本圖9-1-3）。

2.張傘下落的運(yùn)動員受到重力G和拉力T的作用，這兩個力在同一直線上且方向相反（課本圖9-1-4）。

（二）制定方案1

1.用兩個彈簧測力計同時豎直向上拉下端固定的橡皮條S，使它伸長到一個恰好的位置，記下這時橡皮條S上端的位置A和兩個彈簧測力計的示數(shù)F1和F2。

2.用一個彈簧測力計豎直向上拉橡皮條S，使它的上端仍達(dá)到位置A，記下這時彈簧測力計的示數(shù)F。

（三）注意事項1

1.兩個彈簧測力計的作用點應(yīng)在一點上。

2.為保證橡皮條S的上端到達(dá)的位置A在兩次操作中為同一點，應(yīng)在A點位置水平固定一標(biāo)尺。

多次測量，將數(shù)據(jù)填入制定的表格。

（四）分析論證1

通過分析所得數(shù)據(jù)，引導(dǎo)學(xué)生得出以下結(jié)論：

沿同一直線上兩個方向相同的力的合力，其大小等于這兩個力的大小____，其方向跟這兩個力的方向相____。

（五）制定方案2

1.一個彈簧測力計和橡皮條S的下端固定，他們的上端共同作用于另一彈簧測力計，另一彈簧測力計豎直向上拉它們的上端。記下這時橡皮條S上端的位置A和兩個彈簧測力計的示數(shù)F1和F2。

2.用個彈簧測力計豎直向上拉橡皮條S，使它的上端仍達(dá)到位置A，記下這時彈簧測力計的示數(shù)F。

（六）注意事項2

1.下端的彈簧測力計和橡皮條應(yīng)水平，并且其上端的作用點應(yīng)為同一點。

2.為保證橡皮條S的上端位置A在兩次操作中為同一點，應(yīng)在A點位置水平固定一標(biāo)尺。

3.多次測量，將數(shù)據(jù)填入制定的表格。

（七）分析論證2

沿同一直線上兩個方向相反的力的合力，其大小等于這兩個力的大小 ____，其方向跟這兩個力中較大的力的方向相______。

（八）解決問題

前面提出的兩個問題的答案是什么？

四、課堂小結(jié)

本節(jié)課我們學(xué)習(xí)了合力、分力及力的合成的概念，通過實驗探究得出了同一直線上二力合成的實驗結(jié)論。大家完成課后練習(xí)，幫助自己理解和掌握同一直線上二力合成的方法。

二、課后練習(xí)

學(xué)生活動手冊中的練習(xí)?！?實踐活動 】

通過互聯(lián)網(wǎng)查找有關(guān)各種各樣力的測量工具。【 板書 】

第一節(jié) 合力與分力

一、力與分力：

一個力對物體的作用與幾個力對物體的作用，如果產(chǎn)生的效果相同，這個力就叫做那幾個力的合力，那幾個力就叫做這個力的分力。

已知分力求合力，就叫做力的合成。

二、實驗探究：同一直線上二力的合成(1)提出問題：

(2)制定方案：

(3)分析論證：

沿同一直線上兩個方向相同的力的合力，其大小等于這兩個力的大小之和，其方向跟這兩個力的方向相同。

沿同一直線上兩個方向相反的力的合力，其大小等于這兩個力的大小之差的絕對值，其方向跟這兩個力中較大的力的方向相同。

二、平衡力作用下物體的運(yùn)動

授課地點: 教室 授課時間: 1課時

【儀器材料】

書本、鉛筆、毛巾、木板、光滑玻璃 【 教學(xué)目標(biāo) 】

1.知識與技能

(1)理解并掌握二力平衡的條件；

(2)理解伽利略理想實驗原理，學(xué)會牛頓第一定律實驗的探究方法；

(3)理解并掌握牛頓第一定律的內(nèi)容。

2.過程與方法

經(jīng)過舉例理解并掌握二力平衡的條件，通過實驗探究得出牛頓第一定律。

3.情感、態(tài)度和價值觀

形成從實際現(xiàn)象中分析并獲得物理規(guī)律的推理意識。【 教學(xué)過程 】

一、復(fù)習(xí)提問

提問：什么是合力與分力？

提問：同一直線上方向相同的兩個力怎么求合力 ?

提問：同一直線上方向相反的兩個力怎么求合力？

小聰和小明在光滑的冰面上沿同一直線去拉靜止的小車，在下列情況下，小車將怎樣運(yùn)動呢？

二、新課引入

1.小聰和小明都向右拉小車，小車將向____方向運(yùn)動。

2.小聰比小明用力小，小聰向左拉，小明向右拉，小車將向_______方向運(yùn)動。

3.小聰和小明用大小相等，方向相反的力拉小車，小車所受的合力為_______，靜止的小車將________。

從而引入二力平衡課題。

二、二力平衡

定義：同時作用在物體上的兩個力，若大小相等，方向相反，作用在同一直線上，我們就說這兩個力為一對平衡力，稱為二力平衡。

上題第 3 題中，小聰和小明對小車的拉力是一對平衡力，可以看出小車原來靜止，在平衡力的作用下，小車仍然保持靜止?fàn)顟B(tài)，因此平衡力不改變物體的運(yùn)動狀態(tài)。

二力平衡的現(xiàn)象到處可見，下圖中的船舶和汽車有平衡力的作用，請同學(xué)們找出它們所受的平衡力（圖9-2-

3、圖9-2-4）。

請同學(xué)們找出平時生活當(dāng)中的二力平衡的事例。如在空中勻速下降的降落傘、靜止在地面的課桌等。

由事例可以看出，若同時作用在物體上只有兩個力，且此二力平衡，因合力為零，就等效于物體上沒有外力的作用。

在一般情況下，物體會同時受到幾個力的作用，若這幾個力的作用效果相互抵消，即合力為零，就稱這幾個力為平衡力，等效于物體上沒有受到外力的作用。

四、實驗探究：牛頓第一定律

（一）提出問題：一個沒有受到外力作用的物體將會怎樣運(yùn)動呢？

（二）根據(jù)物理現(xiàn)象提出猜想

如圖9-2-3所示安置的兩個光滑的斜面，當(dāng)球從左邊一個斜面的頂端滾下后，通過光滑的平面BC，會沿對面的斜面上滾，觀察表明，小球幾乎能上滾到原來的高度。

逐步減少右邊斜面的斜度，球仍差不多到達(dá)原來高度。

若把右邊的斜面放平，斜面像冰面那樣光滑，并有足夠長度，小球會滾多遠(yuǎn)呢？

（三）實驗

在水平桌面上把書本一端墊高，形成一個斜面，讓圓柱形的鉛筆從頂部沿斜面滾下底端，分別在水平桌面上鋪上毛巾、木板、光滑玻璃，比較鉛筆經(jīng)過這些面上的運(yùn)動情況。

（四）推理與討論

鉛筆在______面上運(yùn)動距離最長 , 在______面上運(yùn)動距離最短 , 如果用比玻璃更光滑的平面取代水平面 , 鉛筆在這個面上運(yùn)動的距離將比在玻璃面上運(yùn)動的距離更______。鉛筆在水平面上最終停下來的原因是________。

設(shè)想如果用一個沒有摩擦的面取代水平面 , 鉛筆在這個面上運(yùn)動的距離將會怎樣？

（五）結(jié)論

鉛筆從斜面頂端運(yùn)動到底端，在沒有摩擦的水平面，受的合力為零，因此鉛筆在水平面上將一直運(yùn)動下去。

伽利略從自己的實驗中，進(jìn)行推理得到的結(jié)論是：運(yùn)動的物體，如果不受力的作用（或合力為零），它的速度將保持不變，永遠(yuǎn)運(yùn)動下去。

（六）牛頓第一定律

一切物體在不受外力作用時，總保持勻速直線運(yùn)動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)。

不受力的物體是不存在的，只要在平衡力（合外力為零）作用下，物體總保持靜止或勻速直線運(yùn)動狀態(tài)。

（七）平衡狀態(tài)

1.物體保持靜止或勻速直線運(yùn)動，就說這個物體處于平衡狀態(tài)。

2.處于平衡狀態(tài)的物體受到各個力的合力一定為零。

3.處于平衡狀態(tài)的事例：房屋、橋梁、起重機(jī)、路上勻速行駛的汽車等。

五、課堂小結(jié)

本節(jié)課我們學(xué)習(xí)了二力平衡的概念，通過伽利略的理想實驗和同學(xué)們的探究實驗，體驗到了在實驗的基礎(chǔ)上進(jìn)行合理推理的實驗方法的作用，并且得出了牛頓第一定律。大家完成課后練習(xí)，幫助自己更好地理解本節(jié)課所學(xué)內(nèi)容。

三、課后作業(yè)

學(xué)生活動手冊的練習(xí)?！?實踐活動 】

在百科全書或互聯(lián)網(wǎng)上查找有關(guān)牛頓和伽利略的資料，制作一份關(guān)于兩位偉大科學(xué)家的小報告。【 板書 】

第二節(jié)平衡力作用下物體的運(yùn)動 一、二力平衡

同時作用在物體上的兩個力，若大小相等，方向相反，作用在同一直線上，我們就說這兩個力是一對平衡力，稱為二力平衡。

二、實驗探究：牛頓第一定律

(1)猜想：

(2)制定方案：

(3)結(jié)論：運(yùn)動的物體，如果不受力的作用（或合力為零）它的速度將保持不變，永遠(yuǎn)運(yùn)動下去。

(4)牛頓第一定律：一切物體在不受外力作用時，總保持勻速直線運(yùn)動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)。

三、改變了物體的運(yùn)動狀態(tài)

授課地點：

教室 授課時間：

1課時

【儀器材料】

扣子，卡片，瓶子，小鐵球，強(qiáng)磁鐵等 【 教學(xué)目標(biāo) 】

1.知識與技能

(1)理解并掌握慣性的定義，會用慣性解釋有關(guān)問題；

(2)通過觀察，了解物體在力的作用下運(yùn)動的變化；

(3)通過實驗探究，理解力是如何改變物體的運(yùn)動狀態(tài)的；

(4)知道在非平衡力的作用下，物體的運(yùn)動狀態(tài)將發(fā)生變化，發(fā)生怎樣的變化。

2.過程與方法

通過大量生活實例，理解和掌握慣性；通過實例和實驗探究，掌握力如何改變物體的運(yùn)動狀態(tài)。

3.情感、態(tài)度和價值觀

聯(lián)系生活實際，激發(fā)學(xué)生對物理的興趣。【 教學(xué)過程 】

一、復(fù)習(xí)提問

提問：什么叫二力平衡？

提問：牛頓第一定律的內(nèi)容是什么?

提問：什么是平衡狀態(tài)，平衡狀態(tài)有什么特點？

二、新課引入

如課本圖9-2-4。

(1)手停了下來，紙飛機(jī)向前飛了出去，這是為什么？

(2)星際探測儀，一經(jīng)脫離地球引力范圍，為什么不需要發(fā)動機(jī)就可以保持飛行？

(3)汽車突然啟動，為什么乘客向后傾？

(4)汽車突然停止，為什么乘客向前傾？

從而引出慣性課題。

三、慣性

（一）慣性定義

一切物體都有保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動狀態(tài)的性質(zhì)，我門把物體的這種性質(zhì)叫做慣性。

（二）實驗、觀察和思考

1．圖9-2-5，把卡片放在瓶口上面，再把扣子放在瓶口上面的卡片上；使勁用手指彈一下卡片，卡片飛了出去，但扣子卻落入了瓶中。

2．圖9-2-6，將一支圓柱形的鉛筆先后豎直、水平地放在書本上，然后迅速向前推或向后拉書，觀察鉛筆運(yùn)動的情況。

（三）慣性是一切物體的固有屬性

一切物體不管它是否受力，也不管它是否運(yùn)動和怎樣運(yùn)動，都具有慣性，慣性是一切物體固有的屬性，它的大小只和物體的質(zhì)量有關(guān)。

（四）慣性的利用

1．乘車要系安全帶；

2．套緊錘頭；

3．跳遠(yuǎn)助跑。

四、觀察：物體在力的作用下運(yùn)動的變化

舉幾組例子，要求學(xué)生判斷各組運(yùn)動的特點。

（1）熟透的蘋果由靜止開始下落；

（2）靜止的小車因受到水平向右的拉力開始運(yùn)動。

（3）豎直下落的蘋果，在重力的作用下，越落越快；

（4）水平向右運(yùn)動的小車，由于受到水平向右的拉力，越來越快。

（5）水平滾動的小球，由于受到摩擦力的作用，越來越慢；

（6）關(guān)閉發(fā)動機(jī)的火車，由于受到摩擦力，越來越慢。

（7）拋出的物體，由于受到重力的作用，在空中做曲線運(yùn)動；

（8）運(yùn)動員用力拉住鏈球，鏈球沿圓周運(yùn)動，運(yùn)動方向不斷變化。

五、探究實驗：力如何改變物體的運(yùn)動狀態(tài)

（一）問題與探究

利用一個小鐵球、一塊磁鐵，在光滑的桌面上分組進(jìn)行實驗，通過怎樣的操作，才能使小鐵球的運(yùn)動發(fā)生如下變化？

1、由靜到動； 2．由慢到快； 3．由快到慢； 4．改變了運(yùn)動方向。

（二）結(jié)論

1．靜止的物體要想運(yùn)動，必須受到非平衡力的作用，并且運(yùn)動方向和和外力的方向相同。

2．運(yùn)動的物體，若受到一個與運(yùn)動方向相同的合外力的作用，它將由慢到快。

3．運(yùn)動的物體，若受到一個與運(yùn)動方向相反的合外力的作用，它將由快到慢。

4．運(yùn)動的物體，若受到一個與運(yùn)動方向不在一條直線上的力的作用，運(yùn)動方向?qū)l(fā)生改變。

六、課堂小結(jié)

本節(jié)課我們學(xué)習(xí)了慣性的概念，并能用慣性解釋有關(guān)現(xiàn)象；通過一系列運(yùn)動的事例，和我們的探究實驗，得出了力是如何改變物體的運(yùn)動的結(jié)論。

四、課后作業(yè)

根據(jù)情況布置作業(yè)。【 實踐活動 】

觀察生活中的慣性現(xiàn)象，并做好記錄，寫一篇題為“生活中的慣性現(xiàn)象”的小論文?！?板書 】

第三節(jié) 慣性

力改變了物體的運(yùn)動狀態(tài)

一、慣性

(1)一切物體都有保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動狀態(tài)的性質(zhì)，我們把物體的這種性質(zhì)叫做慣性。

(2)慣性只與質(zhì)量有關(guān)。

二、力如何改變物體的運(yùn)動狀態(tài)

(1)靜止的物體要想運(yùn)動，必須受到非平衡力的作用，并且運(yùn)動方向和合外力的方向相同。

(2)運(yùn)動的物體，若受到一個與運(yùn)動方向相同的合外力的作用，它將由慢到快。

(3)運(yùn)動的物體，若受到一個與運(yùn)動方向相反的合外力的作用，它將由快到慢。

(4)運(yùn)動的物體，若受到一個與運(yùn)動方向不在一條直線上的力的作用，運(yùn)動方向?qū)l(fā)生改變。第九章 壓強(qiáng)

一、壓強(qiáng)

授課地點: 物理實驗室 授課時間: 1課時

【儀器材料】

一頭削尖的鉛筆、酒瓶、海綿、橡皮泥、沙盤、細(xì)沙、體重計、方格紙等 【 教學(xué)目標(biāo) 】

1.知識與技能

(1)正確理解壓強(qiáng)概念和壓強(qiáng)公式，能用壓強(qiáng)公式進(jìn)行簡單計算；

(2)結(jié)合生活實際明確改變壓強(qiáng)的方法，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用知識的能力；

(3)在實驗探究中，提高學(xué)生的觀察能力、分析能力和操作技能。

2.過程與方法

(1)經(jīng)歷實驗探究過程，學(xué)習(xí)控制變量法；

(2)在壓強(qiáng)概念的學(xué)習(xí)中，理解比值定義的方法；

(3)通過簡單估算處理，使學(xué)生體會、學(xué)習(xí)估算的思想和方法。

3.情感、態(tài)度與價值觀

(1)通過實驗探究，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，使學(xué)生認(rèn)識科學(xué)方法的重要性；

(2)通過對日常生活、生產(chǎn)中壓強(qiáng)現(xiàn)象的解釋，培養(yǎng)學(xué)生勇于探索日常用品中的物理學(xué)原理的精神和將物理知識

應(yīng)用于日常生活、生產(chǎn)的意識。【 教學(xué)重點 】

理解壓強(qiáng)概念?！?教學(xué)難點 】

比值定義法定義壓強(qiáng)?！?教學(xué)過程 】

一、認(rèn)識壓力

復(fù)習(xí)提問：力的作用效果是什么？

演示小實驗：

向下按海綿；將鋼尺一端搭在講桌上，另一端懸空，向下壓懸空部分,讓學(xué)生觀察形變，描述力的方向。

總結(jié)：例子中的物體都受到了壓力。壓力是垂直作用在物體表面上的力。

二、壓強(qiáng)的引入

1．探究主題的引入

帶領(lǐng)學(xué)生做圖10-1-3的小實驗，讓學(xué)生描述手指的感覺。

教師提出問題：

壓力的作用效果可能與哪些因素有關(guān)？

抓住學(xué)生猜想中含有科學(xué)成分的部分，給予引導(dǎo)，逐步逼近主題。2．探究實驗

演示實驗：

將酒瓶放在一塊厚海綿上，要求學(xué)生觀察海綿的變化，并簡單回答產(chǎn)生變化的原因。

邊做實驗邊提問：

(1)改變酒瓶的質(zhì)量，海綿有變化嗎？怎么變？（往瓶中加沙）

(2)質(zhì)量一定的酒瓶，改變它的放置方式會有什么現(xiàn)象？說明了什么（原來豎放的酒瓶橫放。橫放時稍微轉(zhuǎn)動一下，觀察海綿的變化；再把瓶子口朝下豎放）？

(3)除了海綿，我們還能用什么來顯現(xiàn)壓力的作用效果？

指導(dǎo)各小組選擇合適的材料，自行探究上述問題，記錄實驗步驟、現(xiàn)象，寫出小組書面結(jié)論。3.建立壓強(qiáng)概念

比較各小組結(jié)論，選出有代表性的進(jìn)行總結(jié)、提升：

壓力的作用效果與壓力的大小和受力面積都有關(guān)。

壓力的作用效果與壓力大小成正比，與接觸面積成反比；

比較壓力的作用效果，可以控制成反比的量——接觸面積的大小，只比較同樣面積上壓力的大小。即比較單位面積上所受的壓力。

給出壓強(qiáng)的概念：物體單位面積上受到的壓力叫壓強(qiáng)。

三、壓強(qiáng)公式及壓強(qiáng)的單位

結(jié)合定義引出壓強(qiáng)公式： p=F/S;

給出壓強(qiáng)的國際單位帕斯卡，單位符號Pa。

說明該單位是為了紀(jì)念法國科學(xué)家帕斯卡。簡單介紹帕斯卡的生平和學(xué)術(shù)成就。（鏈接帕斯卡的相關(guān)資料）

要求學(xué)生根據(jù)公式找出帕斯卡與力和面積國際單位的關(guān)系。

在公式基礎(chǔ)上指出，帕是很小的單位。一顆瓜子平放在手心里對手的壓強(qiáng)就有 20Pa。給出常用的壓強(qiáng)單位。

提問：

能否粗略估算自己對地面的壓強(qiáng)？

需要知道哪些物理量？如何測量？（必要時出示方格紙，對學(xué)生進(jìn)行估算指導(dǎo)）

給出教師的體重，實際測量鞋子的面積，估算教師自己對地的壓強(qiáng)。

發(fā)放方格紙，要求學(xué)生估算自己對地的壓強(qiáng)。

四、改變壓強(qiáng)的方法

2設(shè)想每人穿一雙底面積 1m 的大鞋子，讓學(xué)生計算此時他對地的壓強(qiáng)。與上題結(jié)果比較。得出結(jié)論：壓力不變時改變受力面積能改變壓強(qiáng)。

實際生活中要根據(jù)需要限定壓強(qiáng)的大小。提問：

我們能通過改變哪些物理量來改變壓強(qiáng)？通常是改變哪些量？

對照圖 10-1-6 分析它們各自是需要增大壓強(qiáng)還是減小壓強(qiáng)？主要是通過改變什么量來實現(xiàn)的？你還能舉出哪些生活中控制壓強(qiáng)的例子？

結(jié)合學(xué)生提出的例子，教師再提出一些實例（如訂書機(jī)），一起分析分別是通過改變哪些量來實現(xiàn)目的的。

帶領(lǐng)學(xué)生討論“發(fā)展空間”中自我評價的第2題。

五、課堂小結(jié)

(1)建立起正確的壓強(qiáng)概念；

(2)理解壓強(qiáng)公式，能用壓強(qiáng)公式進(jìn)行簡單估算；

(3)結(jié)合生活實例說明如何控制壓強(qiáng)。

六、課后練習(xí)

讓學(xué)生完成“發(fā)展空間”中自我評價的第1題，以及學(xué)生活動手冊的內(nèi)容。

【 實踐活動 】

(1)分小組自主調(diào)查完成“火車通過鐵軌對地面的壓強(qiáng)和火車輪直接作用于地面的壓強(qiáng)比較”研究性課題，寫出調(diào)查報告。

(2)動手做一做“發(fā)展空間”中“壓強(qiáng)知識在雜技中的應(yīng)用”相關(guān)小實驗，查詢相關(guān)資料，寫出實驗體會?！?教學(xué)反饋 】

壓強(qiáng)概念是本節(jié)的教學(xué)重點，也是后續(xù)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)和主線，同時又是前面力學(xué)知識的延續(xù)。本節(jié)課的設(shè)計，突出壓強(qiáng)概念的建立，堅持把學(xué)生的學(xué)習(xí)過程放在首位。引導(dǎo)學(xué)生自己改進(jìn)實驗裝置、層層深入，總結(jié)得出影響壓力作用效果的因素和壓強(qiáng)的概念。

本節(jié)課通過影響壓力作用效果因素的探究過程，培養(yǎng)了學(xué)生的問題意識、設(shè)計實驗、控制變量等探究能力，激發(fā)了學(xué)生探索的興趣和創(chuàng)新意識。課堂中帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行了簡單的估算處理，讓學(xué)生初步體會估算的思想、方法?！?備注 】

學(xué)生在討論探究實驗方案時，教師要注意監(jiān)督、巡視，努力使每個小組成員都積極思考，參與討論。

二、液體的壓強(qiáng)

授課地點：

物理實驗室 授課時間：

1課時

【儀器材料】

側(cè)面有開口并配有橡皮膜的容器一個、微小壓強(qiáng)計、燒杯每組各一個 【 教學(xué)目標(biāo) 】

1.知識與技能

(1)知道微小壓強(qiáng)計的構(gòu)造和使用方法；

(2)知道流體的概念和流體壓強(qiáng)的基本特點；

(3)通過實驗探究，知道液體內(nèi)部壓強(qiáng)規(guī)律，發(fā)展學(xué)生由猜想到實驗設(shè)計、現(xiàn)象分析的能力，由現(xiàn)象概括結(jié)論的歸納能力和創(chuàng)造性思維能力。

2.過程與方法

通過完整的實驗探究過程，讓學(xué)生體會物理實驗是研究問題的重要方法，明確探究是研究物理問題的基本方法。

3.情感、態(tài)度與價值觀

通過各個教學(xué)環(huán)節(jié)，激發(fā)學(xué)生的求知欲，并使學(xué)生體驗探究的樂趣，培養(yǎng)學(xué)生樂于探究物理知識的精神?！?教學(xué)重點 】

液體壓強(qiáng)的特點?！?教學(xué)難點 】

液體內(nèi)一點各個方向上壓強(qiáng)大小相等?！?教學(xué)過程 】

一、流體的壓強(qiáng)

回憶上堂課壓強(qiáng)的相關(guān)內(nèi)容，給出流體概念：流體包括液體和氣體，具有很強(qiáng)的流動性。

由于流動性，流體具有與固體不同的性質(zhì)，對與之接觸的物體都施加壓力，而且流體內(nèi)部也存在壓強(qiáng)。

演示圖 10-1-5（a）實驗，讓學(xué)生觀察并討論，橡皮膜上有什么現(xiàn)象，該現(xiàn)象說明了什么。

二、液體壓強(qiáng)特點探究

1．引出課題

播放一段海底景象的錄像，引導(dǎo)學(xué)生注意，潛水員穿著笨重、奇特的潛水服。提問：

潛水時都要穿這樣的衣服嗎？

為什么只有潛到深海時才需要穿這種特殊的服裝？

引出深海潛水器使用特種鋼板的例子，結(jié)合流體壓強(qiáng)特點提問：

潛水器使用特種鋼板的原因是什么？

讓我們猜一猜，水這樣的流體內(nèi)部壓強(qiáng)滿足什么規(guī)律？

總結(jié)學(xué)生可能的猜想：

液體內(nèi)部不僅存在壓強(qiáng)，而且越深的地方壓強(qiáng)越大。

在像海底那樣的地方，壓強(qiáng)是非常大的。

2．實驗儀器介紹

告訴學(xué)生可以借助工具探測液體內(nèi)部壓強(qiáng)。

出示微小壓強(qiáng)計，講解它的構(gòu)造并演示使用方法。

在微小壓強(qiáng)計原理基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生觀察、使用圖 10-2-4 的簡易液體壓強(qiáng)計。

3．設(shè)計探究實驗

提問：對于液體壓強(qiáng)，你有哪些猜想？比如：壓強(qiáng)的大小、方向，壓強(qiáng)與液體深度的關(guān)系等等。

發(fā)放實驗猜想驗證卡（每人一份）。

要求填寫猜想假設(shè)部分。

提問：

能否利用手邊工具驗證你的猜想？

你打算怎樣驗證你的猜想？能否按步驟詳細(xì)地寫下你的方案？

要求填寫驗證方案部分。

組織小組討論，協(xié)助小組篩選題目。

4．演示實驗驗證部分猜想

收集部分學(xué)生的猜想，選出與壓強(qiáng)方向有關(guān)的猜想進(jìn)行總結(jié)。

利用微小壓強(qiáng)計演示探究在一點上液體壓強(qiáng)的特點。

引導(dǎo)學(xué)生觀察現(xiàn)象，歸納結(jié)論。教師板書。5．學(xué)生探究實驗

要求并適當(dāng)指導(dǎo)各小組討論修改方案，利用簡易液體壓強(qiáng)計探究液體壓強(qiáng)隨深度的變化規(guī)律。

各小組確定實驗方案后，教師組織進(jìn)行實驗。

根據(jù)各小組實驗情況，提示：

(1)橡皮膜凹凸程度滿足什么規(guī)律？說明了什么？

(2)怎么能使橡皮膜恢復(fù)平衡狀態(tài)？

(3)加水使橡皮膜平衡后，改變玻璃管的位置有什么現(xiàn)象出現(xiàn)？

(4)恰好平衡時，管內(nèi)外的水面有什么關(guān)系？你能從中總結(jié)出什么規(guī)律嗎 ?

要求學(xué)生記錄實驗現(xiàn)象，填寫驗證卡。6．總結(jié)

組織各小組討論得到小組結(jié)論。要求組內(nèi)推舉一位同學(xué)準(zhǔn)備向全班匯報。

全班總結(jié)交流實驗結(jié)論。

教師在交流的基礎(chǔ)上，總結(jié)液體壓強(qiáng)規(guī)律：

(1)液體內(nèi)部各個方向上都有壓強(qiáng)。

(2)在液體的同一深度，各個方向的壓強(qiáng)大小相等。

(3)液體內(nèi)部的壓強(qiáng)，隨深度的增加而增大。

指出，帕斯卡在 1648 年就得到了液體產(chǎn)生的壓強(qiáng)與深度成正比的結(jié)論。

三、課堂小結(jié)

(1)讓學(xué)生回顧探究的基本步驟；

(2)深入理解液體內(nèi)部壓強(qiáng)特點。

四、課堂練習(xí)

(1)將簡易壓強(qiáng)計內(nèi)筒擦干，筒口朝下做“發(fā)展空間”中“設(shè)計潛水裝置”的實驗，讓學(xué)生展開討論，使其初步形成設(shè)計思路。

(2)討論自我評價的第1、2題。

【 實踐活動 】

收集關(guān)于潛水工具的相關(guān)資料，形成簡單的書面報告?！?教學(xué)反饋 】

本節(jié)是液體壓強(qiáng)規(guī)律的定性探究課，為壓強(qiáng)定量公式的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。

由于內(nèi)容并不復(fù)雜，思路相對簡明清晰，本節(jié)內(nèi)容比較適合開展探究教學(xué)。

本節(jié)課的設(shè)計主要采用學(xué)生實驗探究的教學(xué)方式，以小組為基本單位，讓學(xué)生經(jīng)歷比較完整的猜想、方案設(shè)計到實驗實施、結(jié)論分析、交流總結(jié)的探究過程，是一次較好的探究教學(xué)的嘗試。教學(xué)過程中要注意調(diào)節(jié)好課堂氣氛，兼顧對集體與個人的指導(dǎo)。盡量保證所有學(xué)生都能最大程度地參與到課堂探究中來。

二、液體的壓強(qiáng)

授課地點：

教室 授課時間：

課時2 【儀器材料】

大燒杯、一端帶橡皮膜的玻璃管、氣球、較長的輸液軟管、漏斗、鐵架臺等 【 教學(xué)目標(biāo) 】

1.知識與技能

(1)知道液體內(nèi)部壓強(qiáng)公式，能用該公式簡單說明一些物理現(xiàn)象；

(2)通過觀察簡易壓強(qiáng)計的實驗，培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力和分析推理能力；

(3)能用液體壓強(qiáng)公式解釋帕斯卡實驗，培養(yǎng)學(xué)生用理論解釋實驗現(xiàn)象的能力。

2.過程與方法

通過橡皮膜玻璃管液柱平衡實驗，引導(dǎo)學(xué)生初步學(xué)習(xí)替代的思想，了解它是物理學(xué)中常用的思維方法之一。

3.情感態(tài)度和價值觀

(1)通過對液體內(nèi)部壓強(qiáng)公式的推導(dǎo)，讓學(xué)生認(rèn)識到物理學(xué)邏輯性強(qiáng)、科學(xué)嚴(yán)密的特點；

(2)通過帕斯卡實驗的學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)習(xí)物理的興趣?！?教學(xué)重點 】

用液體壓強(qiáng)公式解決相關(guān)問題。【 教學(xué)難點 】

液體壓強(qiáng)公式的推導(dǎo)?！?教學(xué)過程 】

一、液體壓強(qiáng)的大小

1．提出問題設(shè)計方案

演示簡易壓強(qiáng)計的實驗，引導(dǎo)學(xué)生回憶上堂課實驗得出的結(jié)論。

強(qiáng)調(diào)：得到的這個規(guī)律是定性的，我們能不能具體測出液體內(nèi)部一點上的壓強(qiáng)是多大呢？

同學(xué)們有沒有什么方案？

提出方案環(huán)節(jié)銜接不上時，教師適當(dāng)分解問題，如：

(1)橡皮膜凹進(jìn)玻璃管中受到哪些力？

(2)能否從受力平衡入手來測量液體給橡皮膜的壓力？

(3)壓強(qiáng)怎么計算？

要求學(xué)生寫下自己的實驗方案。

請學(xué)生報告自己的實驗方案或?qū)Ω鱾€問題的回答。教師進(jìn)行適當(dāng)點評和改進(jìn)。

2． 挑選方案，推導(dǎo)公式

畫出燒杯、玻璃管的結(jié)構(gòu)圖，帶領(lǐng)學(xué)生對橡皮膜進(jìn)行受力分析，畫出受力圖，分析 F 水柱 = G 水柱 = ρ 水 gh 水柱 S。

由受力分析得： P = F 水柱 / S = ρ 水 gh 水柱。

進(jìn)行演示實驗，提醒學(xué)生注意觀察平衡時管內(nèi)水面與燒杯水面的關(guān)系。

提示：加入水時，水柱的高度就等于膜到液面的距離，即對應(yīng)位置的深度。

這也和我們以前得到的結(jié)論“越深的地方，壓強(qiáng)越大”是一致的。3．推廣結(jié)論

推廣得出：液體內(nèi)深度為 h 處的壓強(qiáng)為： P= ρgh

指出推廣公式的物理意義，適合于任何密度均勻的液體。結(jié)合公式，分析影響液體壓強(qiáng)的幾個因素。

二、帕斯卡實驗

一定量的水改變深度將會得到不同的壓強(qiáng)值。帕斯卡實驗剛好驗證了這個結(jié)論。

演示以下實驗：

用輸液軟管連接漏斗和灌有一定量水的氣球。把連接氣球的一端固定在鐵架臺上，漏斗置于較低位置時加水。讓學(xué)生觀察現(xiàn)象。氣球變大變薄，但沒有破（將破未破）。問學(xué)生：改變漏斗位置會發(fā)生什么？

緩慢提高漏斗，達(dá)到一定高度時，氣球破裂（課前注意反復(fù)試驗，把握好灌水量，不要在提高漏斗時再加水）。

提問：氣球怎么破的？是什么使它破的？

聽取學(xué)生的解釋，適當(dāng)總結(jié)。

引入數(shù)據(jù)講解書上例題。

引申提問：生活中有沒有類似帕斯卡實驗的現(xiàn)象發(fā)生？我們是怎樣利用液體這個特性的 ?

三、課堂小結(jié)

(1)液體內(nèi) h 深度的壓強(qiáng)公式；

(2)定量計算及定性解釋帕斯卡實驗。

四、課堂練習(xí)

討論完成“發(fā)展空間”中“自我評價”的第3題?！?實踐活動 】

(1)利用身邊材料，自己動手做一做帕斯卡實驗，加深液體壓強(qiáng)公式的理解。

(2)收集關(guān)于三峽大壩的相關(guān)資料，包括壩體的形狀、高度、寬度等數(shù)據(jù)及壩體設(shè)計原理等，形成小型書面總結(jié)?！?教學(xué)反饋 】

本節(jié)的主要內(nèi)容是分析和推導(dǎo)液體內(nèi)深度為 h 處的壓強(qiáng)計算公式。難點在公式的邏輯推導(dǎo)上。新教材引入帶橡皮膜的玻璃管，通過加入液體，計算液柱所受的重力等效于計算壓力，解決了從前教材利用假想液柱來計算壓力的比較抽象的缺點。

教學(xué)關(guān)鍵是要做好實驗，充分調(diào)動學(xué)生的積極性和注意力。定量公式推導(dǎo)的實驗已經(jīng)在上節(jié)課由學(xué)生探究了一部分，教師要注意內(nèi)容的銜接；帕斯卡實驗要突出演示效果，激發(fā)學(xué)生思維，鼓勵學(xué)生從定性解釋上升到定量計算的意識。

三、連通器和液壓技術(shù)

授課地點：

物理教室

授課時間：

1課時

【儀器材料】

自制連通器、壓強(qiáng)在液體中傳遞演示儀、關(guān)于連通器原理和船閘原理的掛圖 【 教學(xué)目標(biāo) 】

1.知識與技能

(1)能在實際情況中辨認(rèn)連通器，在此過程中培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力和概括能力；

(2)知道船閘的工作原理，能用連通器原理解釋一些簡單的實際問題；

(3)了解液壓技術(shù)的原理，知道一些液壓技術(shù)在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用；

(4)通過分析日常生活中應(yīng)用連通器和液壓技術(shù)的事例，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用知識的能力。

2.過程與方法

(1)通過模型和掛圖認(rèn)識連通器和液壓技術(shù)，經(jīng)歷用“假想液片”模型推導(dǎo)出連通器原理的過程，使學(xué)生進(jìn)一步體會建立模型是物理學(xué)的研究方法之一。

3.情感、態(tài)度和價值觀

(1)使學(xué)生體會物理與生活、生產(chǎn)的緊密聯(lián)系，培養(yǎng)學(xué)生將物理知識主動運(yùn)用于生活、生產(chǎn)的意識；

(2)通過對船閘的學(xué)習(xí)，使學(xué)生進(jìn)一步體會 STS 的理念，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣?！?教學(xué)重點 】

連通器原理及運(yùn)用?！?教學(xué)難點 】

船閘的工作原理?！?教學(xué)過程 】

一、連通器及其特點

1．引出問題

基于學(xué)生關(guān)于三峽大壩收集的資料，提問：

三峽大壩攔腰截斷了長江，為什么下游的船只還能駛到上游？它們是怎樣“翻越”大壩的？

抓住學(xué)生討論中的閃光點，逐步設(shè)問：

(1)水位高度可以調(diào)節(jié)嗎？

(2)水庫大壩采用什么方法調(diào)節(jié)水位？

(3)有沒有同學(xué)知道其中采用了什么原理？

(4)什么是“連通器”？

給出“連通器”概念：連通器是上端開口、下部相連通的容器。2．探究連通器的特點

從概念出發(fā)，讓同學(xué)回想生活中有哪些是連通器，記錄下來。

出示自己制作的簡單連通器（如教材圖 10-3-2 所示）。

對照連通器概念分析儀器，驗證該儀器確實是連通器。

把兩支注射針筒固定在兩個鐵架臺上，調(diào)節(jié)兩邊針筒等高，向管中注入水。讓學(xué)生觀察并描述兩管內(nèi)水面的關(guān)系；

用一根紅線系在兩鐵架臺間，標(biāo)識出此時水面所在位置。

問：如果舉高或降低一邊針筒，水面會變化嗎？怎樣變？為什么？

讓學(xué)生進(jìn)行討論。

緩慢調(diào)節(jié)一邊針筒，使兩邊針筒明顯不等高。要求學(xué)生觀察、描述現(xiàn)象，進(jìn)行總結(jié)。

針對學(xué)生的描述，教師做出相應(yīng)解釋和總結(jié)。

要求填寫下面半命題：連通器里的同一種液體不流動時，各容器中的液面將_________。

利用液體壓強(qiáng)知識解釋連通器原理（選講）

教師設(shè)問并讓學(xué)生討論：根據(jù)我們前面學(xué)過的知識，同學(xué)們能不能從理論上解釋連通器的特點？

出示“假想液片”的掛圖

對照圖示，帶領(lǐng)學(xué)生建立起假想液片的模型。

分析液體不流動時液片的受力。由液體壓強(qiáng)公式

P=ρgh，可推知兩邊液柱的高度相等。

4．應(yīng)用、討論

列出教材給出的和學(xué)生之前提出的連通器裝置，組織學(xué)生用連通器原理一一分析它們的工作原理。

回到三峽大壩，肯定大壩是利用船閘來實現(xiàn)通航的。

出示船由上游駛向下游過程船閘的工作原理圖（與教材示意過程反向）。問：

(1)大家在圖中看到船閘由哪些部分組成？

(2)其中有沒有連通器？

(3)有沒有同學(xué)愿意為我們講解一下船閘的工作原理？

在學(xué)生解釋的基礎(chǔ)上稍加完善、修改，清晰、規(guī)范地給出船閘的工作原理。

二、液壓技術(shù)

1．壓強(qiáng)在液體中的傳遞

通過分析船閘閥門的工作，指出開啟和關(guān)閉閥門需要特殊的裝置，實現(xiàn)“四兩撥千斤”的效果。

出示船閘的圖片，給出人字閘門的相關(guān)資料。

生活中能見到很多“四兩撥千斤”裝置。比如修車時用的千斤頂?shù)取?/p>

這類裝置背后有什么物理規(guī)律嗎？

出示圖 10-3-7 實驗裝置，讓學(xué)生觀察。指出這是一種省力裝置。

提問：

這個裝置是連通器嗎？為什么不是？

演示實驗，先放大砝碼，再放小砝碼，最后兩邊平衡。

讓學(xué)生描述現(xiàn)象后講解。注意強(qiáng)調(diào)兩邊條件的對比：面積的比例關(guān)系要和砝碼質(zhì)量比例對應(yīng)起來。

得出結(jié)論：密閉液體中的壓強(qiáng)能夠大小不變地向各個方向傳遞。2．液壓技術(shù)及應(yīng)用

1653 年，帕斯卡發(fā)現(xiàn)了上述規(guī)律（帕斯卡原理）。在此基礎(chǔ)上，人們發(fā)明了液壓技術(shù)，廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)、生活中。

師生共同舉出一些利用液壓技術(shù)的機(jī)械。比如，千斤頂，推土機(jī)、挖掘機(jī)中用到的操作桿，汽車的液壓剎車系統(tǒng)，機(jī)械中用的液壓密封等等。

以圖 10-3-8（c）汽車液壓剎車系統(tǒng)為例簡單分析。問：

(1)圖中哪部分相當(dāng)于實驗中的小針筒？

(2)哪部分等效于大針筒部分？

(3)系統(tǒng)是怎樣實現(xiàn)制動的？

三、課堂小結(jié)

(1)連通器的定義、原理。

(2)生活中常見的連通器。

(3)知道液壓技術(shù)和壓強(qiáng)在液體中傳遞的規(guī)律，知道一些利用液壓技術(shù)的裝置及工作原理?！?實踐活動 】

(1)收集生活、生產(chǎn)中液壓技術(shù)的應(yīng)用實例，選取一個例子與實驗裝置進(jìn)行類比，分析工作原理?！?教學(xué)反饋 】

連通器在實際生活中應(yīng)用非常廣泛，教學(xué)中要注意聯(lián)系實際。既能從實際例子中總結(jié)歸納，得出連通器的概念及特點，又能從概念出發(fā)進(jìn)行分析、演繹，活化、深化學(xué)生對概念的理解。理解連通器原理要注意強(qiáng)調(diào)兩點：

(1)連通器內(nèi)只有一種均勻液體；(2)對液體不流動的情況成立。

利用液體壓強(qiáng)公式解釋連通器原理是教學(xué)中較抽象的環(huán)節(jié)。教師根據(jù)學(xué)生所掌握的程度選講。

液壓技術(shù)是新加入的內(nèi)容，教師要做好課前準(zhǔn)備工作，多結(jié)合實際進(jìn)行教學(xué)。

本節(jié)內(nèi)容聯(lián)系實際的特點十分鮮明，教學(xué)前要注意收集相關(guān)實例，以便教學(xué)中結(jié)合實際講解，激發(fā)學(xué)生聯(lián)系實際思考問題的興趣和意識。

四、大氣壓強(qiáng)

授課地點：

物理實驗室 授課時間：

2課時

【儀器材料】

塑料瓶、水杯、硬紙片、杯子、氣球、塑料掛鉤的吸盤、長度不同的幾個試管、空可樂瓶 【 教學(xué)目標(biāo) 】

1.知識與技能

(1)知道大氣壓強(qiáng)的存在，知道托里拆利實驗的原理、過程和結(jié)論；

(2)了解大氣壓強(qiáng)產(chǎn)生的原因；

(3)知道大氣壓強(qiáng)與高度和天氣有關(guān)；

(4)通過演示實驗，培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力和分析能力；

(5)通過對托里拆利實驗的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的思維能力。

2.過程與方法

(1)學(xué)生進(jìn)行實驗探究，估測大氣壓的大小，體會科學(xué)探究的過程；

(2)通過對托里拆利實驗的學(xué)習(xí)，使學(xué)生理解用液體壓強(qiáng)來研究大氣壓強(qiáng)的等效替代法。

3.情感、態(tài)度和價值觀

(1)通過演示實驗，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和求知欲；

(2)運(yùn)用大氣壓強(qiáng)知識解釋生活和生產(chǎn)中的有關(guān)現(xiàn)象，使學(xué)生體會到物理知識與生活的密切關(guān)系，具有將物理知識用于解釋日常生活現(xiàn)象的意識；

(3)通過對托里拆利實驗的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生熱愛科學(xué)的精神，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識?！?教學(xué)重點 】

大氣壓強(qiáng)的存在和大氣壓強(qiáng)的測定?！?教學(xué)難點 】

理解托里拆利實驗的原理。【 教學(xué)過程 】

一、大氣壓強(qiáng)

教師演示實驗，由實驗設(shè)置疑問，引起學(xué)生的興趣和求知欲望。

實驗 ① ：將硬紙片平放在平口玻璃杯口，用手按住，并倒置過來。

提出問題：放手后，會看到什么現(xiàn)象？

實驗 ② ：將玻璃杯裝滿水，仍用硬紙片蓋住玻璃杯口，用手按住，并倒置過來。

問：放手后，會看到什么現(xiàn)象？

教師放開手，硬紙片沒有掉下來。

實驗 ③ ：在剛盛過熱水的密閉空塑料瓶上，澆上冷水，瓶子被壓扁。

實驗 ④ ：用開水把杯子燙熱，立即扣在氣球上，杯子被氣球吸住。

提出問題：硬紙片為什么不會掉下來呢？塑料瓶怎么會被壓扁？杯子為什么會牢牢地吸在氣球上呢？

二、大氣壓強(qiáng)的測定

教師用投影儀投影大氣層的結(jié)構(gòu)，對比液體壓強(qiáng)產(chǎn)生的原因，分析大氣壓產(chǎn)生的原因：地球周圍被厚厚的空氣層包圍著，這層空氣又叫大氣層?？諝庥捎谑苤亓ψ饔?，而且能流動，因而空氣內(nèi)部向各個方向都有壓強(qiáng)。大氣對浸在它里面的物體的壓強(qiáng)，叫做大氣壓強(qiáng)，簡稱大氣壓。

教師：誰能解釋一下我們剛做的三個實驗的現(xiàn)象呢？

教師：生活中還有哪些現(xiàn)象能說明大氣壓的存在呢？

教師投影馬德堡半球?qū)嶒灥膱D片，講解馬德堡半球?qū)嶒灐?/p>

提出問題：這個實驗說明了什么？大氣壓強(qiáng)究竟有多大？

教師指導(dǎo)學(xué)生用塑料掛鉤的吸盤來模仿馬德堡半球?qū)嶒?，感受大氣的壓力，估測大氣壓的值。

教師：用這個方法，我們可以估算大氣壓的值。但是我們怎樣才可以確切地測定大氣壓的值呢？同學(xué)們先想一想，實驗 ② 中硬紙片的受力情況如何？

教師：如果能使水不與水杯底接觸，而且水面上方的氣體壓強(qiáng)為零，那么紙片的受力情況是怎么樣的？

教師：究竟大氣壓能支持多高的水柱呢？大家一起來看看下面的實驗。

教師演示實驗：

換用比杯子長的各種不同長度的試管（或容器）進(jìn)行“覆杯”實驗（例如可以用礦泉水瓶、一端封住的日光燈管等）。

教師利用圖片向?qū)W生講解，大氣壓可以支持的水柱高達(dá) 10m 以上。

教師提出問題：

① 這個實驗測大氣壓的原理是什么？

② 怎樣能使液柱高度降低？

教師：什么液體的密度比較大呢？

用多媒體播放托里拆利實驗錄像（課件），教師進(jìn)行講解。

教師：根據(jù)托里拆利實驗的原理，計算大氣壓強(qiáng)的大小。

引導(dǎo)學(xué)生討論：

① 托里拆利實驗中水銀柱的高度與玻璃管的粗細(xì)、傾斜與否、上提、下壓是否有關(guān)？

② 如果玻璃管上端敲破一個洞，管內(nèi)的水銀將會向上噴出還是向下落回水銀槽？

教師利用水銀氣壓計的實物，向?qū)W生解釋其工作原理。

三、大氣壓與高度、天氣的關(guān)系

教師用多媒體展示大氣壓隨高度的變化情況圖（課本上的圖10-4-8），向?qū)W生講解：離地面越高的地方，大氣壓越小。

教師利用圖10-4-9，給學(xué)生簡單介紹大氣壓與天氣的關(guān)系。

提出問題：當(dāng)大氣壓降低時，常伴有多云天氣，這是為什么？

四、課堂小結(jié)

(1)大氣壓產(chǎn)生的原因；

(2)托里拆利實驗和大氣壓的大小。

五、課堂練習(xí)

根據(jù)需要布置。

五、課后作業(yè)

學(xué)生活動手冊內(nèi)容?！?實踐活動 】

(1)讓學(xué)生上網(wǎng)或去圖書館查閱資料，了解大氣壓與天氣的關(guān)系，寫出調(diào)查報告。

(2)設(shè)計一個給雞自動飲水的裝置，并解釋其原理。【 教學(xué)反饋 】

本節(jié)的重點是知道大氣壓強(qiáng)的存在和大氣壓強(qiáng)的測定，難點是理解托里拆利實驗的原理。

生活中存在很多大氣壓的現(xiàn)象，教學(xué)時，應(yīng)該緊密聯(lián)系生活實際，多做實驗，加強(qiáng)學(xué)生對大氣壓的感性認(rèn)識，使學(xué)生感受到物理知識在生活中的普遍性。在講解托里拆利實驗的原理時，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行分析、討論，設(shè)計改進(jìn)實驗裝置，得出與托里拆利實驗相似的實驗，引導(dǎo)學(xué)生理解測大氣壓的原理，再引入托里拆利實驗的錄像，對學(xué)生進(jìn)行講解，易于學(xué)生理解接受。

本節(jié)課通過演示實驗，調(diào)動了學(xué)生的興趣和求知欲，培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力和分析能力；通過動手實驗，培養(yǎng)學(xué)生的探究意識、探究能力和創(chuàng)新精神。