流体力学基础课件
第1篇:流体力学基础课件
导语:生活是美好的,但它缺少形式,艺术的目标正是给生活某种形式。以下小编为大家介绍流体力学基础课件文章,欢迎大家阅读参考!
教学目标
知识
技能1、了解气体的压强与流速的关系。
2、了解飞机的升力是怎样产生的。
3、了解生活中跟气体的压强与流速有关的现象。
过程
方法1、通过现象,认识气体的压强跟流速有关的现象。
2、通过学习飞机的升力,体验由气体压强差异产生的力情感态度初步领略气体压强差异所产生的奥妙,获得对科学的热爱、亲近感。
教学重点通过探究得到气体压强与流速的关系。
教学难点用流速与压强的关系分析生活中的实际问题。
教学用具纸、飞机机翼模型、气球、纸船、水盆等
教学过程设计
教学内容及教师活动学生活动
设计意图
情境导入
引言:前面我们学习了液体压强和气体压强,而气体和液体都能流动,当气体和液体流动起来时,压强又会有什么样的特点呢?现在同学们做个游戏
硬*“跳高”比赛,教师示范,学生完成后思考:
(1)谁与硬*接触了?
(2)吹气造成了硬*的上下表面的气体发生了什么变化?
(3)硬*上下表面的压强如何变化才能使它飞起来?
(4)为什么有的同学的硬*飞的更高一些呢?
合作探究
继续实验:(1)、点燃一支蜡烛。让学生猜想往火焰左侧吹气时将会出现什么现象?(最好用吸管吹)
找一学生做该实验。分析实验现象并表扬猜对的同学
(2)、做吹纸的实验:见课本91页“探究”。找一学生分析实验现象
根据上面做过的几个实验你有什么发现?
1、在气体中流速越大的位置压强越小。(板书)
思考:你能否利用刚才实验中的纸再设计其它实验来验*我们得到的结论?
例如:(1)、将一张纸靠在嘴唇下,另一端自然下垂,沿纸的上方水平吹气,观察手中的纸会怎么样?
(2)、将纸折成“桥”状,从桥下吹气,观察纸桥有什么变化?
学生思考,观察教师实验
看书91页想想议议,分组完成游戏,思考回答问题,硬*向上飞的过程中,只有空气与它接触;吹气时造成硬*上下表面空气的流速不同;硬*上表面的压强小于下表面的压强;有的同学使硬*上下压强差更大一些。
学生根据刚才的实验结论提出自己的猜想。
学生看书91页“探究”自己动手做该实验分析实验现象
学生提出自己的发现
学生思考新的实验方法
谈谈自己的新方法
学生做实验
游戏的引入激发学生的学习兴趣,鼓励学生深入思考实验现象产生的原因
让学生认识到任何猜想和假设都不是凭空而来的,只有细心观察、勤于思考,才会有更多的灵感
培养学生的发散思维能力
教学内容及问题情境学生活动设计意图
继续探究
在液体中是否有与气体相同的特点呢?
实验(可以演示也可以分组):事先做好两只纸船,把船放入盛有水的盆中,用玻璃棒划动两船间的水,观察纸船的情况。
2、在液体中流速越大的位置压强越小。(板书)
解释现象:打开自来水龙头会看到水向下流动的时候,为什么随着速度的增大水变得越来越细。
3、探究飞机的升力
问题:几十吨重的飞机为什么能腾空而起?秘密在于机翼。
学生拿出事先准备的机翼模型,做课本92页的想想做做。引导学生分析产生现象的原因
飞机前进时,机翼与周围的空气发生相对运动,相当于有气流迎面流过机翼。气流被机翼分成上下两部分,由于机翼横截面的形状上下不对称,在相同时间内,机翼上方气流通过的路程长,因而速度较大,它对机翼的压强较小;下方气流通过的路程较短,因而速度较小,它对机翼的压强较大。因此在机翼的上下表面存在压强差,这就产生了向上的升力。
4、生活中跟气体的压强与流速有关的现象
举例:杜甫的诗中说到“八月秋高风怒号,卷我屋上三重茅。”为什么会出现这种现象呢?
问题:你能举出一些气体流速与压强的例子或应用吗?
(1)、乒乓球的弧旋球
(2)、两艘船平行行驶时容易相撞
(3)、窗户被外面大风刮开
课堂小结
本节课我们通过大量的实验学习了以下两个方面的知识
一、实验表明:流体的压强跟流速有关,流速大的位置,压强较小。
二、机翼上下方的压强差使飞机获得竖直向上的升力
学生实验,观察实验现象
学生解释该现象
学生自己做实验观察实验现象,思考产生现象的原因
结合实验理解飞机升力产生的原因
学生解释这一现象。
学生思考举例并加以解释
学生回忆本节课的内容
类比气体提出在液体中流速大的位置压强有什么特点
把学到的知识用到解释实际问题中
联系实际,使学生获得对科学知识的热爱。
从生活中来到生活中去
课堂练习
一、动手动脑学物理
二、解释下列现象:
1.一阵秋风吹过,地上的落叶像长了翅膀一样飞舞起来。
2.冬天,风越刮越大,带*囱的炉子里的火越着越旺,火苗越蹿越高。
3.居室前后两面的窗子都打开着,过堂风吹过,居室侧面摆放的衣柜的门被吹开了。
4、汽车经过长途行驶后,车身处布满灰尘和泥土,为什么?
板书设计
第四节流体压强与流速的关系
一、在气体和液体中,流速越大的位置压强越小。
二、应用:飞机的升力。
第2篇:流体力学课件
流体力学是力学的一个分支,主要研究在各种力的作用下,流体本身的静止状态和运动状态以及流体和固体界壁间有相对运动时的相互作用和流动规律。下面小编给大家带来流体力学课件,欢迎大家阅读。
流体力学课件
一、流体的基本特征
1.物质的三态
在地球上,物质存在的主要形式有:固体、液体和气体。
流体和固体的区别:从力学分析的意义上看,在于它们对外力抵抗的能力不同。
固体:既能承受压力,也能承受拉力与抵抗拉伸变形。
流体:只能承受压力,一般不能承受拉力与抵抗拉伸变形。
液体和气体的区别:气体易于压缩;而液体难于压缩;液体有一定的体积,存在一个自由液面;气体能充满任意形状的容器,无一定的体积,不存在自由液面。
液体和气体的共同点:两者均具有易流动*,即在任何微小切应力作用下都会发生变形或流动,故二者统称为流体。
2.流体的连续介质模型
微观:流体是由大量做无规则运动的分子组成的,分子之间存在空隙,但在标准状况下,1cm3液体中含有3.3×1022个左右的分子,相邻分子间的距离约为3.1×10-8cm。1cm3气体中含有2.7×1019个左右的分子,相邻分子间的距离约为3.2×10-7cm。
宏观:考虑宏观特*,在流动空间和时间上所采用的一切特征尺度和特征时间都比分子距离和分子碰撞时间大得多。
(1)概念
连续介质(continuum/continuousmedium):质点连续充满所占空间的流体或固体。
连续介质模型(continuumcontinuousmediummodel):把流体视为没有间隙地充满它所占据的整个空间的一种连续介质,且其所有的物理量都是空间坐标和时间的连续函数的一种假设模型:u=u(t,x,y,z)。
(2)优点
排除了分子运动的复杂*。物理量作为时空连续函数,则可以利用连续函数这一数学工具来研究问题。
3.流体的分类
(1)根据流体受压体积缩小的*质,流体可分为:
可压缩流体(pressibleflow):流体密度随压强变化不能忽略的流体。
不可压缩流体(inpressibleflow):流体密度随压强变化很小,流体的密度可视为常数的流体。
注:
(a)严格地说,不存在完全不可压缩的流体。
(b)一般情况下的液体都可视为不可压缩流体(发生水击时除外)。
(c)对于气体,当所受压强变化相对较小时,可视为不可压缩流体。
(d)管路中压降较大时,应作为可压缩流体。
(2)根据流体是否具有粘*,可分为:
实际流体:指具有粘度的流体,在运动时具有抵抗剪切变形的能力。
理想流体:是指既无粘*又完全不可压缩流体,在运动时也不能抵抗剪切变形。
二、惯*
一切物质都具有质量,流体也不例外。质量是物质的基本属*之一,是物体惯*大小的量度,质量越大,惯*也越大。单位体积流体的质量称为密度(density),单位:kg/m3。
三、压缩*
1.压缩*
流体的可压缩*(pressibility):作用在流体上的压力变化可引起流体的体积变化或密度变化,这一现象称为流体的可压缩*。压缩*可用体积压缩率k来量度。
2.体积压缩率k
体积压缩率k(coefficientofvolumepressibility):流体体积的相对缩小值与压强增值之比,即当压强增大一个单位值时,流体体积的相对减小值。
3.体积模量k
流体的压缩*在工程上往往用体积模量来表示。体积模量k(bulkmodulusofelasticity)是体积压缩率的倒数。
k与k随温度和压强而变化,但变化甚微。
说明:a.k越大,越不易被压缩,当k时,表示该流体绝对不可压缩。
b.流体的种类不同,其k和k值不同。
c.同一种流体的k和k值随温度、压强的变化而变化。
d.在一定温度和中等压强下,水的体积模量变化不大
一般工程设计中,水的k=2×109pa,说明dp=1个大气压时,。dp不大的条件下,水的压缩*可忽略,相应的水的密度可视为常数。
四、粘度
1.粘*
粘*:即在运动的状态下,流体所产生的抵抗剪切变形的*质。
2.粘度
(1)定义
流体的粘度:粘*大小由粘度来量度。流体的粘度是由流动流体的内聚力和分子的动量交换所引起的。
(2)分类
动力粘度:又称绝对粘度、动力粘*系数、粘度,是反映流体粘滞*大小的系数,单位:n"s/m2。
运动粘度ν:又称相对粘度、运动粘*系数。
(3)粘度的影响因素
流体粘度的数值随流体种类不同而不同,并随压强、温度变化而变化。
1)流体种类。一般地,相同条件下,液体的粘度大于气体的粘度。
2)压强。对常见的流体,如水、气体等,m值随压强的变化不大,一般可忽略不计。
3)温度。是影响粘度的主要因素。当温度升高时,液体的粘度减小,气体的粘度增加。
a.液体:内聚力是产生粘度的主要因素,当温度升高,分子间距离增大,吸引力减小,因而使剪切变形速度所产生的切应力减小,所以m值减小。
b.气体:气体分子间距离大,内聚力很小,所以粘度主要是由气体分子运动动量交换的
结果所引起的。温度升高,分子运动加快,动量交换频繁,所以粘度增加。
3.牛顿内摩擦定律
a.牛顿内摩擦定律:液体运动时,相邻液层间所产生的切应力与剪切变形的速率成正比。
说明:
1)流体的切应力与剪切变形速率,或角变形率成正比。——区别于固体的重要特*:固体的切应力与角变形的大小成正比。
2)流体的切应力与动力粘度m成正比。
3)对于平衡流体du/dy=0,对于理想流体m=0,所以均不产生切应力,即t=0。
b.牛顿平板实验与内摩擦定律
2.牛顿流体、非牛顿流体
牛顿流体(newtonianfluids):是指任一点上的剪应力都同剪切变形速率呈线*函数关系的流体,即遵循牛顿内摩擦定律的流体称为牛顿流体。
非牛顿流体:不符合上述条件的均称为非牛顿流体
第3篇:工程力学基础课件
导语:工程力学涉及众多的力学学科分支与广泛的工程技术领域,是一门理论*较强、与工程技术联系极为密切的技术基础学科,工程力学的定理、定律和结论广泛应用于各行各业的工程技术中,是解决工程实际问题的重要基础。以下是工程力学基础课件的内容,希望你们喜欢!
第一章静力学基础
力学包括静力学,动力学,运动学三部分,静力学主要研究物体在力系作用下的平衡规律,静力学主要讨论以下问题:
1.物体的受力分析;
2.力系的等效.与简化;
3.力系的平衡问题。
第1讲§1-1静力学的基本概念?§1-2静力学公理
【目的与要求】
1、使学生对静力学基本概念有清晰的理解,并掌握静力学公理及应用范围。
2、会利用静力学静力学公理解决实际问题。
【重点、难点】
1、力、刚体、平衡等概念;
2、正确理解静力学公理。
一、静力学的基本概念
1、力和力系的概念
一)力的概念
1)力的定义:力是物体间的相互作用,这种作用使物体运动状态或形状发生改变。(举例理解相互作用)
2)力的效应:
○1外效应(运动效应):使物体的运动状态发生变化。(举例)
○2内效应(变形效应):使物体的形状发生变化。(举例)
3)力的三要素:大小、方向、作用点。力是定位矢量
4)力的表示:
○1图示
○2符号:字母+箭头?如:f??
二)力系的概念
1)定义:作用在物体上的一组力。(举例)
2)力系的分类
○1按力的的作用线现在空间分布的形式:
a汇交力系??b平行力系?c一般力系
○2按力的的作用线是否在同一平面内
a平面力系
b空间力系
3)等效力系与合力
a等效力系——两个不同力系,对同一物体产生相同的外效应,则称之
b合力——若一个力与一个力系等效,则这个力称为合力
2.刚体的概念:
1)定义:在力的作用下保持其大小和形状不发生变化。
2)理解:刚体为一力学模型。
3.平衡的概念:
1)平衡——物体相对惯*参考系(如地面)静止或作匀速直线运动.
2)平衡力系——作用在刚体上使物体处于平衡状态的力系。
3平衡条件——平衡力系应满足的条件。
二、静力学公里
公理1二力平衡公里
作用在刚体上的两个力,使刚体保持平衡的必要和充分条件是:这两个力的大小相等,方向相反,且作用在同一直线上。
使刚体平衡的充分必要条件
二力构件:在两个力作用下处于平衡的物体。
公理2加减平衡力系原理
在已知力系上加上或减去任意的平衡力系,并不改变??力系对刚体的作用。
推理1?力的可传*?作用于刚体上某点的力,可以沿着它的作用线移到刚体内任意一点,并不改变该力对刚体的作用。??作用在刚体上的力是滑动矢量,力的三要素为大小、方向和作用线.
公理3作用和反作用定律
作用力和反作用力总是同时存在,同时消失,等值、反向、共线,作用在相互作用的两个物体上.
公理4?力的平行四边形法则
作用在物体上同一点的两个力,可以合成为一个合力。合力的作用点也在该点,合力的大小和方向,由这两个力为边构成的平行四边形的对角线确定,如图所示f1+f2=fr
推理2?三力平衡汇交定理
作用于刚体上三个相互平衡的力,若其中两个力的作用线汇交于一点,则此三力必在同一平面内,且第三个力的作用线通过汇交点。平衡时3f必与12f共线则三力必汇交o点,且共面.
【小结】:?本节重点介绍了力的概念、四个公理和二个推论;二力构件与三力构件,应掌握其判断方法;注意作用与反作用公理与二力平衡条件的区别。
【作业】思考题1-1、1-2
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