第一篇：水力学教案(前三章为最终稿)
教案
2010~ 2011学年第2学期
学院、系室能源与机械工程系（设备）课程名称水力学C 专业、年级、班级
09土木1-4班 主讲教师吕祥翠 天津城市建设学院 天津城市建设学院教案 编号：01 题目（教学章、节或主题）： 第一章绪论
一、本章教学目标及基本要求： 教学目标：使学生了解水力学的任务及应用领域，掌握液体的连续介质理论和液体的主要物理力学性质以及作用在液体上的力的两种形式。
基本要求：了解水力学的发展简史、学科的简本构架、研究方法以及课程在专业中的地位；掌握液体的连续介质模型、液体的主要物理性质：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；掌握作用在液体上的力的两种形式：质量力与表面力。
二.本章各节的教学内容及学时分配：
§1-1水力学的任务和发展简史； 0.75学时 §1-2连续介质假设
0.5学时
§1-3 液体的主要物理性质
1.25学时 §1-4作用在液体上的力；0.5学时 共3学时
三.本章教学内容的重点和难点：
重点：液体的连续介质模型、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：液体质点的概念、连续介质模型、牛顿内摩擦定律 四.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
五.教学手段及注意内容： 教学方式：以教师讲授为主
注意内容：讲解时注意理想流体与非理想流体的主要区别 教学媒介：多媒体结合板书
六.思考题和习题： 思考题：
1.粘性的本质是什么？2.牛顿内摩擦定律的有哪两种表述方法？习题：1-
2、1-3
七、主要参考书目：
1、柯葵等，《水力学》，同济大学出版社，2007年2月第7次印刷
2、吴持恭，《水力学》第四版）.高等教育出版社.2008.12
3、陈文义，张伟《流体力学》.天津大学出版社.2005.2 第二次印刷
4、莫乃榕，《流体力学水力学习题集》
天津城市建设学院教案 编号：02 题目（教学章、节或主题）： 第二章液体静力学
一、本章教学目标及基本要求：
目的：使学生理解静水压强的特性、流体平衡微分方程，掌握液体静力学的基本方程、液柱式测压计的基本原理，最终能熟练计算作用在平面、曲面上的静水总压力。
基本要求：理解静水压强的特性，理解流体平衡微分方程，压强的表示方法、压强的计量单位、流体的相对平衡；掌握液体静力学的基本方程，掌握液柱式测压计的基本原理，掌握并能熟练计算作用在平面、曲面上的液体总压力。
二.本章各节的教学内容及学时分配：
§2-1静水压强及其特性
0.5学时 §2-2流体平衡微分方程
0.75学时 §2-3液体静压强的分布规律
0.75学时 §2-4压强的计算基准和量度单位
0.5学时 §2-5静水压强的量测方法
0.5学时 §2-6作用于平面上的液体总压力
1学时 共4学时
三.本章教学内容的重点和难点：
重点：静水压强的特性、流体平衡微分方程、液体静力学的基本方程、液柱式测压计、作用在平面、曲面上的液体总压力。
难点：作用在平面、曲面上的静水总压力、压力体的概念、压力作用点的确定。四.本章教学内容的深化和拓宽：
深化：液体静力学的基本方程、流体平衡微分方程、差压计、作用在平面上的液体总压力。拓宽：在讲解作用在平面上的液体总压力计算方法时，介绍理论力学中有关惯性矩的相关知识。
五.教学手段及注意内容：
教学手段：以教师讲解为主，分讲授——提问——讲授——习题等步骤开展教学 注意内容：降解时注意复习理论力学中有关积惯性矩及面积惯矩等相关知识 教学媒介：多媒体结合板书
六.思考题和习题：
1.思考题：1）流体平衡微分方程是如何进行推导的？ 2）什么是压力体？它是如何进行绘制的？ 2.习题：2-5，2-8，2-13，2-22
七、主要参考书目：
1、柯葵等，《水力学》，同济大学出版社，2007年2月第7次印刷
2、蔡增基，龙天渝，《水力学》，中国建筑工业出版社，1999.12
3、陈文义，张伟.《流体力学》.天津大学出版社.2005.2 第二次印刷
4、莫乃榕，《流体力学水力学习题集》
天津城市建设学院教案 编号：03 题目（教学章、节或主题）： 第三章水动力学
一、本章教学目标及基本要求：
目的：使学生掌握恒定总流连续性方程、元流能量方程与实际流体总流的能量方程、恒定总流动量方程。
基本要求：理解连续性微分方程、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、元流能量方程与实际总流的能量方程、恒定总流动量方程。
二.本章各节的教学内容及学时分配：
§3-1描述液体运动的两种方法
0.5学时
§3-2液体运动的一些基本概念
1学时 §3-3恒定总流的连续性方程
0.5学时 §3-4恒定总流能量方程
3.学时 共计5学时
三.本章教学内容的重点和难点：
重点：液体运动基本概念的具体描述，恒定总流连续性方程，理想元流的能量方程与实际流体总流的能量方程。
难点：恒定流、均匀流、渐变流的联系与区别，恒定流连续性方程的应用，实际液体总流的能量方程的意义及应用。
四.本章教学内容的深化和拓宽：
深化：元流能量方程的推广，理想液体恒定流连续性方程在实际工程中的应用。拓宽：理想元流能量方程的物理意义及几何意义的推广，实际流体总流的能量方程在工程中的应用。
五.教学手段及注意内容： 教学手段：以教师讲解为主，分讲授——提问——讲授——习题课——实验等步骤开展教学 注意内容：1）对概念、原理、计算方法的理解、掌握。注意实际流体能量方程计算断面的选取，以及解题步骤与方法
2）注意复习高等数学的导数、微分与曲线积分等基本方法 教学媒介：多媒体结合板书
六.思考题和习题：
思考题：1）恒定流与非恒定流是如何定义的？
2）描述液体运动的两种方法各是什么？二者主要区别是什么？习题：3-
2、3-
5、3-
6、3-
7、3-
8、3-
11、3-
17、3-
19、3-
22、3-23
七、主要参考书目：
1、禹化谦，《工程水力学（水力学）》，西南交通大学出版社，1999.12 2.闻德荪、魏亚东等，《工程水力学（水力学）》，高等教育出版社，1992.9
3、陈文义，张伟.《流体力学》.天津大学出版社.2005.2 第二次印刷
4、莫乃榕，《流体力学水力学习题集》
天津城市建设学院教案 编号：04 课时安排：4学时
教学课型：理论课√实验课□习题课□实践课□其它□
题目（教学章、节或主题）： 第四章流动阻力和水头损失
教学目的要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：
目的：使学生了解实际流体的两种流动型态，流动阻力与水头损失的两种型式，掌握沿程损失、局部损失的分析和计算方法。
基本要求：理解实际流体的两种流动型态，流动阻力与水头损失产生的原因，以及边界层概念及绕流阻力概念。掌握均匀流的基本方程、圆管层流与紊流沿程阻力系数及沿程水头损失、局部水头损失的计算方法，理解当量粗糙度、当量直径、水力半径等重要概念。
教学内容（注明： * 重点
# 难点？疑点）： 本章各节的教学内容及学时分配：
§4-1流动阻力与水头损失的两种型式
0.25学时 §4-2层流与紊流、雷诺数
1学时 §4-3 均匀流基本方程
0.5学时 §4-4圆管中的层流运动
0.5学时 §4-4紊流运动
0.75学时
§4-5沿程阻力系数的变化规律
1.25学时 §4-6当量直径的概念与非圆管的沿程损失？
0.25学时 §4-7管道流动的局部损失
0.5学时 共计4学时
本章教学内容的重点和难点：
* 实际流体的两种流动型态的判别，均匀流的基本方程，圆管层流与紊流的流速分布，沿程阻力系数及沿程水头损失的计算，局部水头损失的计算。
＃沿程损失与局部损失的特征，当量粗糙度、当量直径的概念，紊流沿程阻力系数的计算。本章教学内容的深化和拓宽：
深化：紊流理论基础，紊流理论的应用，N-S方程与雷诺应力方程的区别与联系。拓宽：现代紊流模型的发展。
教学方式、手段、媒介： 教学方式：以教师讲解为主，分讲授——提问——讲授——习题课——实验等步骤开展教学 注意问题：紊流与层流的判别，圆管紊流的速度分布、切应力分布与紊流阻力系数经验公式的选取。
教学媒介：多媒体结合板书
讨论、思考题、作业：
讨论： 1）紊流是怎样形成的？
2）为什么Re数可用来作为判别流态的唯一准则，而临界速度却不可以？ 作业：习题：
参考书目：
1、柯葵等，水力学，同济大学出版社，2007年2月第7次印刷
2、吴持恭，水力学（第四版）.高等教育出版社.2008.12
3、陈文义，张伟主编.流体力学.天津大学出版社.2005.2 第二次印刷
4、莫乃榕，流体力学水力学习题集
天津城市建设学院教案 编号：05 课时安排：3学时
教学课型：理论课√实验课□习题课□实践课□其它□
题目（教学章、节或主题）： 第五章明渠均匀流
教学目的要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）： 目的：使学生理解水力最优断面及允许流速的基本概念，掌握明渠均匀流各类问题的水力计算方法，并能设计渠道的断面形式和渠道坡度。
基本要求：
1、了解明渠水流的分类和特征，了解棱柱体渠道的概念，掌握明渠底坡的概念和梯形断面明渠的几何特征和水力要素。
2、了解明渠均匀流的特点和形成条件，熟练掌握明渠均匀流公式，并能应用它来进行明渠均匀流水力计算。
3、理解水力最佳断面和允许流速的概念，掌握水力最佳断面的条件和允许流速的确定方法，学会正确选择明渠的糙率n值。
4、掌握明渠均匀流水力设计的类型和计算方法，能进行过流能力和正常水深的计算，能设计渠道的断面尺寸。
教学内容（注明： * 重点
# 难点？疑点）： 本章各节的教学内容及学时分配：
§6-1明渠均匀流的水力特征
0.5学时 §6-2明渠均匀流的计算公式
0.5学时 §6-3水力最优断面及允许流速
0.75学时
§6-4明渠均匀流水力计算的几类问题
0.75学时 §6-5无压圆管均匀流水力计算
0.5学时 共计3学时
本章教学内容的重点和难点：
重点：水力最优断面及允许流速，明渠均匀流的水力计算 难点：水力最优断面条件，无压圆管均匀流水力计算。本章教学内容的深化和拓宽：
深化：在水力最优断面或允许流速条件下，设计渠道的断面形式和渠道坡度，考虑粗糙度的影响，验算渠道的过流能力。
拓宽：与工程实际相联系，设计渠道的断面形式和渠道坡度，并研究渠道冲刷问题。
教学方式、手段、媒介：
教学方式：讲授——提问——讲授——习题课——实验 教学媒介：多媒体结合板书 注意问题：概念、原理、计算方法的理解、记忆。
讨论、思考题、作业： 作业：
天津城市建设学院教案 编号：06 课时安排：1学时
教学课型：理论课√实验课□习题课□实践课□其它□
题目（教学章、节或主题）： 第七章明渠非均匀流（简介）
教学目的要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：
目的：使学生理解明渠非均匀流中断面单位能量、临界水深等的基本概念，掌握恒定明渠流其流动状态的判别方法，能进行水面曲线的分析与绘制 基本要求：
1、掌握明渠水流三种流态（急流、缓流、临界流）的运动特征和判别明渠水流流态的方法，理解佛汝德数Fr的物理意义。
2、理解断面比能、临界水深、临界底坡的概念和特性，掌握矩形断面明渠临界水深hk的计算公式和其它形状断面临界水深的计算方法。
3、了解水跃和水跌现象，掌握共轭水深的计算，特别是矩形断明渠面共轭水深计算。
5、掌握棱柱体渠道水面曲线的分类、分区和变化规律，能正确进行水面线定性分析，了解水面线衔接的控制条件。
教学内容（注明： * 重点
# 难点？疑点）： 本章各节的教学内容及学时分配： §7-1明渠水流的三种流态、佛汝德数 §7-2断面比能（单位能量）与临界水深 §7-3明渠非均匀渐变流微分方程（简介）§7-4水跃与跌水 共计1学时
本章教学内容的重点和难点：
重点：断面单位能量、临界水深、恒定明渠流其流动状态的判别方法，水面曲线的分析。难点：临界水深、恒定明渠流及其流动状态的判别方法。本章教学内容的深化和拓宽：
教学方式、手段、媒介：
教学方式：讲授——提问——讲授——习题课——实验 教学媒介：多媒体结合板书
注意问题：水面曲线的分析与绘制方法。
讨论、思考题、作业： 讨论： 作业：
参考书目：
1、柯葵等，水力学，同济大学出版社，2007年2月第7次印刷
2、吴持恭，水力学（第四版）.高等教育出版社.2008.12
3、陈文义，张伟主编.流体力学.天津大学出版社.2005.2 第二次印刷
4、莫乃榕，流体力学水力学习题集
第二篇：水力学教案
新疆水利水电学校
水
利
系
《水力学》课程教案
制作人：克里木江
新疆水利水电学校
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
新疆水利水电学校
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）：
新疆水利水电学校
§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
新疆水利水电学校
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
新疆水利水电学校
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
940-
第三篇：环境水力学(教案)
第一章 液体流动的基本概念和基本方程（4学时）1.1基本概念：
一．研究对象：①连续介质假定，使物理量为空间坐标和时间的函数。
②描述流体运动特性的物理量v，p，，T，C。基本特征参量。
③lagrange Method（拉格朗日）
Euler Method（欧拉）
④两种方法研究对象不同：流体质点
空间点
流体微团
微团控制体
流体系统
控制体 二.基本参量表示法：
用两种方法表示的基本参量方法不同。
Lagrange法：标量（p，T，C）
p=（a，b，c，t）
质点迹线= （a，b，c，t）
d
矢量(a,b,c,t)
dttd
a
dtEuler法：
(x,y,z,t)d①x，y，z变，a()
dtt②附体性dxudt
dyudt
dzudt
uuixiyjzk
所以aiiui（张量形式）tujuivjwk三.迹线和流线。
dxudt
迹线：dyudt
dzudt
流线：d0
dxdydz
（恒定流时重合）uvw四.质点导数。液体质点的流动参数B随时间的变化律的欧拉法表示。也称为随体导数。
DB
B
Dt迁移变率t当地变率算子B恒定流：0
t均匀流：()B0
不可压：D0 Dt0五.任意度量中系统体积分的随体导数。
①Bd0
B为0系统体内积分。
例：
d0m
0Dm0（连续性方程积分形式）Dt（一般将其变为欧拉法形式）
22d0M(动量)
0DMF（动量方程）Dt
(e)
(e022)d0E
DEW（外力所做功）Dt
e为内能（随温度、压力变化的能量）单位质量流体所具有的内能，状态函数。
②输运方程（transport Equation）、（L-E）
EularD
dd()d 0Dt0tB
：0在t0时刻所占领的控制体。
物理意义：Dd0
系统体积分的随体导数。Dt0d0
控制体内物理量体积分（B）的当地随时变化率。t
()ddAn（高斯定理）
0
ndA从封闭面A流出的的体积分，也就是系
AA统中一个位置移动到另一个位置，由于流场的不
均匀性而改变引起的的体积分的迁移变化率。
1.2运动液体的应力和应变关系——本构方程
一.流体微团运动的分析。
1.微团运动=平移+变形（线变形、角变形）+转动 u若A点流速为：v，则距其距离为dr(dx,dy,dz)处点流速可表示为： wAuuSxxvvSyxSwwAzx平移SxySyySzy变形引起的流速增量SxzdxSyzdywdrdzSzz
转动引起的流速增量i其中wdrwxdxjwydykwzdz
1uiuj2、3
2、ij线变形，ij角变形 2.变形率张量：Sij
i
1、，j
1、2xxij变形率张量具有对称性：SijSji（6个独立）
uvwv（速度的散度）Sij称为体积膨胀率，SijSxxSyySzzxyz11角转速分量，定义为rotv（速度的旋度）
22ijk11vxiyjzk 22xyzuvw若0，无旋、有势流动，速度有势v lvdl0（环流量=0）
存在势函数，称为流速势 满足20（拉普拉斯方程）
[区别，力有势f，力势函数，lFdl0]
二、运动流体中的应力
0p0①静止：0p0，只有压应力（负号表示与作用面外法线方向相反）0p0pxx②运动、理想液体（不存在粘性切应力）000pyy000，pxxpyypzzpm pzzpxx③粘性实际运动：yxzxxypyyzypzzxzyz，zx：x表示作用面法线方向，z表示力方向。
由于存在切应力，所以，法向应力pxxpyypzz，但pxxpyypzzconst（不因坐标变化而变），所以，引入动水压强：pm1pxxpyypzz与作用面无关，各方上压力应3'力被认为是pm加上一个附加压应力，如pxxpmpxx。
切应力具有对称性：yzzy
pmA：对于层流0L0'pxx其中yxzx0pm0'0pxx0yxpmzxxyp'yyzy'pzzxzyz
xyp'yyzy'pzzxzyz粘性附加应力张量
u'2x'B：对于紊流u'yuxtL''uzuxu'2x'其中u'yux''uzux''uxuy''uxuyu'z2''uzuy''uxuzu'yuz'
2'uzu'z2''uzuy''uxuz'u'yuz为紊流附加切应力项（混渗应力or Re应力）2'uz简写为ijtijLij
'
三、应力—应变的关系（本构方程）
1、牛顿流体
ijsnij
n=1。本构关系符合内摩擦定律，应力和应变线性关系。
非牛顿流体
n1
2、本构方程：各向同性、牛顿流体、层流，应力应变关系：牛顿内摩擦定律，Stokes（斯托克斯）推广。正应力：pijpm2ui
ij（不可压）xjui2pijpm2v
ij
（可压）
xj3切压力：ijji1.3 连续性方程 质量守恒 uiuj
ij xjxiDM0
（对理想、实际流体都适用）DtvndAvd
：控制体
一、积分形式：
dvndA0
t一维恒定：1v1A12v2A2
二、微分形式
v0
v：流出控制体的质量（单位时间、单位体积）tDv0 DtD0
v0
（恒定、非恒定流均可）
①不可压 DtD0
v0
（不限制压缩否）②恒定
Dt1.4 运动方程
一、微分形式：Fma
1dvv
1、ideal：Eular方程：fpvv
dtt
2、实际牛顿流体、各项同性、不可压缩、层流 N-S方程
1v2vvFpv tvvvv：惯性项。：当地变化率，vv：迁移变化率（非线性项），tt12F：质量力项，p：压强梯度项，v：粘性项。
3、对紊流，将上述方程取时均，得到（雷诺方程）
一、上述方程可以简化为：I
II
III A：恒定
I0 B：绝热
II=I0 'C：理想流体
IIIpnvdApvndA
（压力）
D：只有重力作用
F
则 IIvdzvndA AAE：不可压缩、绝热、理想、恒定、内能不变 evndA 则推出
AA Av2pv2pvndA0 一维问题的伯努利方程，（为机械能）。
22
二、微分形式：
①化面积分为体积分：
AApnvdAnvdAvd
TTn
----热传导系数 ②引入Forier定律：qnqdATndATd
AA将0去掉积分量得（1.40）
Dv2eFvvqRT
微分形式 Dt2在直角坐标系下、不可压缩，上述微分形式可简化如下：公式（1.43）
De(16项)(79项)qR DtDe----内能变化，(16项)应力做功（粘性耗散），(79项)热传导，qR辐射。Dt对大多数液体：ecvT
cv----定容比热 引入热扩散率（导温系数）
cp----定压比热
一般取cvcpc cp1-6项=
----耗散函数
则方程为：
qDT2TR DtccDT2T（有关方程柱坐标下表示，参见Dt去掉（忽略）、qR影响，即得热传导方程书，不详述）。
1.6 基本方程组的封闭问题 对于不可压缩、各项同性、牛顿流体、层流。
p方程组有5个，未知数v，p，，T（6个未知数）补充状态方程RT。
对于不可压缩液体const，所以，直接用连续运动方程求p，v后求温度场。1.7—1.8—1.9 有势流动 有涡流动 边界层概念
1、有势流动，实际流动满足何条件可简化为有势流动求解。
0 或者单连域udlndA A----涡通量，（v2）
根据kelvin’s（开尔文）定理：在有势质量力作用下，理想流体，正压条件下，（流体质点组成的封闭曲线的速度环量不随时间变化）即
0。t对于高Re流动粘性项作用可忽略，认为理想流体，由静止状态开始的流动，如重力坝泄流，圆柱绕流，闸孔出流。波浪等，可近似认为是势流。
2、势流特征：①存在势函数x,y,z,t，v
②图
③不可压势流
20
v2④基本方程0，zc（Eular方程积分）理、恒、不可压、2g2p有势（力）势流。单独变量,p。
⑤平面、不可压势流：存在流函数(x,y,z)，量纲ms 图
21满足20
求解方法：势流叠加法、复变函数法、流网法、实验法。
3、涡量满足涡量方程（推求不详细讲）。
4、边界层概念：如上所述，对高Re，N-S忽略得到Euler（物面为流线），但用此法求解平板绕流时，阻力=0，不符合实际，物面应给粘滑条件。
引入边界层概念：在固体壁面附近的一个薄层中，流速梯度变大，粘性作用必须考虑称为边界层。
流动分区：边界层内，粘性流。边界层外，理想流。
分界：引入边界层厚度概念（又分为①排挤厚度或流量损失厚度1②动量损失厚度2能量损失厚度3）。层外势流解
1构成的线为流线，解外层势流时边界条件。恒定二维、不可压缩、质量力不计（曲率小），假定L，yx，vu量纲比较，忽略
量，简化为边界层方程（1.97）、（1.80—1.81）。由边界层方程知p0 y即，边界层内法向压强基本不变，即可用边界层边界上势流解的p，所以边界层方程中p已知，只有u、v两个变量，一般数值解。
引入边界层概念目的：①解决沿程水头损失计算
②绕流阻力计算，紊动射流（边界层流动）
边界层动量积分方程（1.85）
未知数u、、0 三个未知数，一般补充ufy，0dudy（层流边界层，紊
y0流边界层不同）。
1.10 小密度差流动，Bousinesq’s近似
一、Bousinesq’s近似：密度变化的影响仅仅在运动方程的重力项中考虑对其他各项影响忽略不计。
二、小密度差流动的基本方程：
许多环境问题，由于水中加入污染物质，使密度发生变化，但这种密度差很小，严格按考虑密度变化的可压缩流体分析比较困难，常常采用Bousinesq’s假定、作近似处理。对于质量力只有重力、不可压流体、其运动方程为：
Dvpg2v Dt若,g以静止时值为参考状态，即0，pp0p代入上式，并知静止时
00g
所以，1Dv12pgv 0Dt000由于0
1所以，惯性项中可忽略，令g*0g（折减重力加速度）
Dv1pg*2v Dt00连续性方程不变 v0
以上为基本方程
1.11旋转流体流动，科里奥利力效应（Coriolis effect）
一、对于较大的江河、湖泊、海湾等水域的流动问题，将地球看成惯性坐标系统会引起一定的误差，此时要考虑地球转动对水域流动的影响。根据理论力学知： 绝对运动（定坐标系）=相对运动（动坐标系）+牵连运动（动坐标系对定坐标系）对于动坐标系为定轴转动的情况：aIaRaeak
aI绝对加速度，aR相对加速度，ae牵连加速度，akCoriolis加速度。
相对运动和牵连运动相互作用结果。vaer
akz由于牛顿第二定律对于定坐标系进行的，所以，对于流体质量力为重力，N-S方程为：
1u2DvaIpgu DtI所以，对于旋转动坐标系的相对运动微分方程为：
1u2Dvaaapgurzv IekDtRr可表示为2r'2与p合并考虑。
二．科化力效应判别数。
有两个：（Rossby）罗斯比数 R012u惯性力 L科化力
（Ekman）埃克曼数 EkL2粘性力
科化力由公式可知：R0减小，Ek减小，科化力大，不能忽略。对环境问题：地球自转不变，L大时，R0减小，Ek减小。
所以，对大面积水体流动问题，如海湾、湖泊、大气环流、科化力要计入。第三章 稳流模型
（一）方程的封闭问题及稳流模型的概念。1.瞬时不可压缩流动N-S方程： 连续：ui0 xiuiui2ui1运动：ujFi
txjxixjxj方程组4个，未知数4个，理论上可直接求出解，也就是说明N-S方程包含了所有的湍动信息，可直接求解，也就是进行直接模拟（DNS）。直接法要求：①t，ui都很小与脉动量同一量级。
②计算量很大。
③边界条件给定难度大。
④目前只有对Re小流动，简单边界条件进行计算的算例无法用于工程实际。
对工程问题，往往不要求物理量的瞬时值，只要知道时均值随时间变化就可以了，因此转向解时均流动。
2.时均不可压缩紊流（Reynolds方程）
ui0xiuiuui11jtxjxixjui''uiujFixj''
方程4个，未知数，ui，6个独立的uiuj（i，j=1，2，3）总共10个未知数。所以方程不封闭。
3.紊流模型：为了使上述方程封闭，根据紊流特性需附加的条件。
第四篇：工程水力学教案
前言 导读与解答
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。
挑流消能冲刷坑深度及大小的预测有重要工程意义,几十年来虽做过大量研究,但至今仍无成熟、可靠的解决方法。我国近年研究提出的能量法和岩块放大法使这方面的研究有了新的进展。对于高水头大流量工程,一般都要修建混凝土衬砌的水垫塘,关于混凝土水垫塘的冲刷破坏模式问题,尚待进行深入研究。高水头泄水建筑物的空蚀破坏在工程中屡见不鲜,含沙水流对过水建筑物的磨损给许多工程的运行维修造成很大困难。空蚀和磨损往往同时发生并相互促进,使破坏程度急剧增加。随着我国大量高水头泄水建筑物的建成运行,冲蚀、空蚀与磨蚀问题将会越来越多,并不断受到重视。
第五篇：八年级下前三章教案
第七章
力
一、什么是力
授课时间： 1课时
【仪器材料】 多媒体播放设备；磁铁、铁钉、铜条、握力计、小球、弹簧、钩码、橡皮筋、木板、玻璃棒、纸屑、小车等 【 教学目标 】
1.知识与技能
(1)了解力是一个物体对另一个物体的作用，能分析简单情况下受力物体和施力物体；
(2)知道物体间力的作用是相互的；
(3)知道力的两种作用效果；
(4)培养学生的观察能力和初步分析概括能力。
2.过程与方法
经历实验分析、演示、讲解、讨论与分析过程。
3.情感、态度和价值观
通过教学活动，使学生具有对科学的求知欲，乐于探索自然现象和日常生活中的物理学的道理
【 教学重点 】
力的概念 【 教学难点 】
力的概念以及物体间力的相互性。【 教学过程 】
一、力的概念
演示实验：手握握力计、折弯铜条、棒击小球、弹簧拉钩码。以上实验可用投影仪展示，以利于学生观察。
引导学生记录，分析情况。提问：以上实验都有哪些特点？你们还能举出哪些这样的例子？
通过观看实验与学生讨论发言，使学生明白：力是物体对物体的作用。
二、力的作用效果
带领学生总结上面实验，对实验结果以及学生举例结果进行归类。
老师对学生的结果进行总结：力可以使物体发生形变（伸长、缩短、弯曲、扭转等），也可以使物体的运动状态发生改变（动到静、静到动、快到慢、慢到快、方向改变等）。提问：你们还能举出哪些形变的例子，以及运动状态发生改变的例子？
演示实验：带有橡胶塞，塞上有玻璃管的玻璃瓶，装满水，手握，水上升。提问：瓶子是不是发生了形变？引导学生讨论分析。
老师总结：生活中有很多形变很微小，用肉眼观察不到。
三、演示、思考
利用多媒体演示实验：
(1)磁铁吸引铁钉；
(2)丝绸摩擦过的玻璃棒吸引纸屑。
请学生观察，思考讨论。提问：以上两个实验有什么共同特点？
老师总结：相互接触的物体间能发生力的作用，不相互接触的物体间也能发生力的作用。
提问：你们还能举出哪些这样的例子？
四、施力物体与受力物体
老师演示实验：木板上有一铁钉，木板后有一磁铁（隐藏），移动磁铁，铁钉运动。提问：铁钉为什么会运动？
老师肯定学生的猜测，总结：当有物体受到力的作用时，必然有物体对它施加了这个作用。
让学生分析教材图8－1－1中谁是受力物体？谁是施力物体？
五、力的作用是相互的
老师做实验：
(1)弹簧拉钩码。
多媒体放映：
(2)小车撞击绷紧的橡皮筋。
(3)两人站在冰上，一人用力推另一人。
带领学生讨论、分析。提问：谁是施力物体？谁是受力物体？
老师通过大量实例使学生明白：两物体发生力的作用时，每一个物体即是受力物，同时又是施力物。它们的力是相互的，是成对出现的。
六、课堂小结
通过观看实验、投影、录像、思考、讨论、交流。使学生掌握：力的概念；力的作用是相互的；力的两种作用效果。
七、课堂作业
“发展空间”中的练习【 实践活动 】
让学生对生活中常见的力的作用的现象做一个调查。通过调查，使学生认识到身边力的现象的普遍，同时将自己在课堂学到的物理知识在生活中应用，增加其对物理科学的兴趣。【 教后感】
教学活动是学生在教师的组织、引导下，学生积极主动探索的过程。探索是经过某些活动完成的，教师的教学过程应当是设计一系列的活动让学生参与，在参与过程中培养学生的观察能力、分析问题、解决问题的能力，掌握知识与技能，体验解决问题的过程，学习解决问题的方法。本节可通过设计观看有关力的作用的演示实验、录像以及学生自己动手的活动，提高学生兴趣、吸引学生注意力，在观察中思考、学习。学生的课堂反应积极主动，学习轻松活泼，印象深刻，掌握牢固。
二、力的描述
授课时间：
1课时
【仪器材料】
多媒体播放设备、力的描述课件等 【 教学目标 】
1.知识与技能
(1)了解力的三要素；
(2)会画力的图示和力的示意图；
(3)知道力的单位；
(4)培养学生的学习能力，初步分析问题的能力。
2.过程与方法
经历实验、讲解、讨论、练习与对比过程。
3.情感、态度和价值观
通过教学活动，使学生认识到科学的严谨，培养学生对科学的兴趣。
【 教学重点 】
力的三要素 【 教学难点 】
力的图示 【 教学过程 】
一、力的三要素
利用多媒体展示各种力的作用的例子：踢足球、抬木头、拉箱子、扳手腕„„ 请学生思考、讨论：力作用在物体上所产生的不同效果，与力的哪些因素有关？
老师演示实验：分别用不同的力推门，效果不同。
引导学生分析，总结：作用力的大小不同，效果不同；方向不同，效果不同；作用的点不同，效果不同。
引导学生做教材19页图8－2－1的实验。总结：力的作用效果不但与力的大小、方向有关，而且还与力的作用点有关。
力的三要素：力的大小，方向和作用点。
二、力的单位
老师给出力的单位、力的符号，简单介绍牛顿。
老师对一牛的力究竟有多大做一个形容：两个鸡蛋 一袋方便面 „„ 所受的重力。
三、力的图示
利用多媒体演示一个人推或拉一辆车（力的大小相同，且在一条直线上）；举或提一个木箱(力的大小相同，且在一条直线上)„„ 设问：我们怎样来表示力对物体的作用，而不必表明是什么样的力？
老师假设刚才录像中人拉车的力为100N, 演示如何用力的图示法作图。强调在作图时，如何规定一个合适的长度，如何选择起点、线段的长度、箭头的画法、意义等。
多媒体展示：力的作用点相同、方向相同、但大小不同的力作用于同一物体，效果不同，并作图；力的作用点相同、大小相同、但方向不同的力作用于同一物体，效果不同，作图；力的大小相同、方向相同、但作用点不同的力作用于同一物体，效果不同，作图。
对学生做进一步指导，纠正。
四、力的示意图
讲解力的示意图，将力的示意图与力的图示比较。
举例作图：
(1)一木箱放在地上，对地面的压力为100N，画出它的力的图示，力的示意图。
(2)一钩码竖直挂在弹簧上，钩码对弹簧的拉力为12N，画出力的图示，力的示意图。
五、课堂小结
通过观看录像，思考，讨论，讲解，使学生理解力的三要素。会画力的图示和力的示意图。知道力的单位。
五、课堂作业
课后发展空间中的练习【 实践活动 】
观看足球比赛，观察运动员踢球，激发学生兴趣，让学生体会力的三要素在生活中的应用。运动员在长传和短传时用力有何不同？收集相关资料，做一个小报告。【 教后感】
教师的教学活动是在教师的主导下，学生积极参与探索的过程。本节可通过观看力的作用的录像，激发学生兴趣。其中部分内容以老师讲解为主，学生通过练习对知识进行巩固。课堂严谨而又不失活跃，学生掌握内容深刻而又牢固。
三、弹力 力的描述
授课地点：
物理实验室 授课时间：
1～2课时
【仪器材料】
多媒体播放设备：弹簧、弹簧测力计、钩码、钢尺、学生也可自己准备圆珠笔上的小弹簧 【 教学目标 】
1.知识与技能
(1)了解什么是弹力；
(2)知道弹簧测力计的原理；
(3)会正确使用弹簧测力计；
(4)培养学生的观察能力和初步分析概括能力以及实际动手操作能力。
2.过程与方法
经历实验分析过程。
3.情感、态度和价值观
通过教学活动，使学生具有对科学的求知欲，乐于探索自然现象和日常生活中的物理学的道理。
【 教学重点 】
力的测量原理。【 教学难点 】
会用弹簧测力计测量力的大小。【 教学过程 】
一、弹力
老师利用多媒体展示：跳水，蹦床，蹦极，射箭 „„
引导学生自己动手实验：
(1)钢尺压弯反弹；
(2)拉伸或压缩弹簧。
老师引导学生得出弹力概念。
二、测力计及其使用 老师引导学生做实验。
说明弹簧测力计原理：在一定范围内，受到拉力越大，弹簧的伸长就越长。
投影仪展示弹簧测力计，请学生观察，介绍弹簧测力计结构：
（1）最大刻度的意义；
（2）最小刻度的概念；
（3）零刻度的调整。
投影仪展示各种弹簧测力计。
老师讲解如何使用弹簧测力计及其注意事项：
（1）如何调零；
（2）测量范围；
（3）测量方法（伸长方向与测量方向一致，弹簧不要靠在刻度板上）。
老师引导学生做实验，并对学生进行指导，纠正。
三、实验探究
老师用多媒体展示拔河，牛拉车 „„ 等图片；
提问：以上两边的力相等吗？
引导学生做教材25页图8－3－8实验并填空。
引导学生对拔河、牛拉车进行分析。
四、课堂小结
通过多媒体展示，老师讲解，以及学生自己动手试验，使学生知道了什么是弹力，掌握了弹簧测力计的原理以及用法；通过实验探究对相互作用力的关系有一定了解。
五、课堂作业
课后发展空间中的练习【 实践活动 】
课后“发展空间”中的自制橡皮筋测力计。【 教后感 】
本节教学活动应是学生在教师的组织、引导下，学生积极主动探索的过程。在参与过程中培养学生的观察能力、分析问题、解决问题的能力，自己动手操作的能力，使之在观察中思考、学习。
四、重 力
授课时间：
2课时
【仪器材料】
弹簧测力计、50g钩码4个、铁架台一个、带有细线的小球、水平仪、一把直尺 【 教学目标 】
1.知识与技能
(1)通过观察分析日常生活的现象，知道重力是由于地球的吸引而产生的，培养学生观察、思维、联系生活实际等能力；
(2)知道重力的方向、重心，并学会找规则物体的重心；
(3)通过实验探究，理解重力与质量的正比关系，有初步的信息处理能力和初步的分析概括能力；
(4)能用公式 G = mg 计算有关的问题。
2.过程与方法
(1)通过参与探究活动，让学生学会制定简单的科学探究计划，能利用表格的形式收集实验数据；
(2)通过分析实验数据，让学生学会用比值处理数据的方法。
3.情感态度和价值观
(1)通过观察和实验，使学生树立以观察和实验的方法来研究物理问题的思想；
(2)通过联系生活实际，使学生体会到物理知识在生活中的价值；
(3)通过物理知识与自然、生活现象的关系，使学生乐于探索自然现象和日常生活中的物理学原理。【 教学重点 】
重力的大小、方向和作用点。【 教学难点 】
理解重力的方向和作用点。【 教学过程 】
一、什么是重力
导入（由日常生活现象和自然现象引出重力的概念，学生感觉自然熟悉，易于理解接受）教师：在讲新课前，我们来看几个录像。在观看录像时，请同学们思考两个问题：你观察到了什么现象？这些物体的运动有什么共同特点？
教师播放录像：运动员高台跳水、踢飞的足球最后落到地面、飞流直下的瀑布、树上的苹果落向地面、发射出去的炮弹等。
教师：你们观察到了什么现象？找到它们运动的共同点了吗？
教师：不管这些物体在空中运动的时间是长还是短，最后它们都回到了地面，因为它们都受到了地球的吸引力，重力就是由于地球的吸引力而产生的。在日常生活中，有许许多多与重力有关的现象，你们能举出这些现象吗？大家先不要讨论，自己好好想一想，可以在纸上写出来。
教师走下讲台，观察学生思考和记录。
教师：同学们都想出了许多在日常生活中遇到的现象，有些同学还想到了一些有趣的现象，哪位同学愿意说说自己注意到了什么现象呢？
教师：由此可见，重力在我们周围时时刻刻存在着。地球周围的一切物体时时刻刻都受到重力的作用。
二、重力的大小：探究重力与质量的关系
1.提出问题、进行猜想
教师：大家说从树上掉下的苹果受到什么力的作用？
教师：大家分析一下施力物体和受力物体分别是什么？
教师：对的。苹果受到重力的作用，这个力的施力物体是地球，受力物体是苹果。重力也是一种力。我们学过力有三要素，同学们还记得力的三要素是什么吗？
教师：正确。重力是一种力，所以重力也应该有大小、方向和作用点。
教师拿出一厚一薄两本书，一个大钩码（或砝码）和一个小钩码（或砝码）。
教师：日常生活经验告诉我们，重力是有大有小的。根据你的生活经验，比较这两本书，哪本书的重力大呢？比较这两个钩码（或砝码），哪个更重呢？
教师：为什么呢？
教师：大家可以用手掂掂各自桌上不同质量的物体，比如厚度不同的书、铅笔盒、书包等，想一想，物体受到的重力与质量的大小是不是真的有关系呢？如果有，那么它们的定量关系是什么？ 2.进行实验
教师：我们如何研究它们的关系？
教师：对。我们可以利用实验来找出重力与质量的关系。现在我们以小组为单位，用你们桌上的实验仪器进行实验。
教师巡视，指导学生进行实验；指导学生对实验数据进行分析、讨论，解释学生的疑难问题。3.交流讨论
教师：你们的实验结果怎样？得到了什么样的结论？每个小组选一个代表来汇报你们的实验结果。
教师指导学生进行交流讨论，帮助学生解决问题。在学生交流讨论后，教师给出 g 的含义，写出物理公式。
补充一个例题，让学生利用公式进行相关计算后，再进行讲解。
三、重力的方向（利用直观的小实验，给学生直观的印象，易于理解接受）
教师：重力的方向是怎样的呢？大家根据日常的生活经验和我们上课时录像的现象猜想一下。
教师演示实验：从空中释放粉笔，粉笔由静止开始自由下落。
教师：重力的方向会发生变化吗？大家利用桌上的铁架台做个小实验，看看在铁架台抬起的过程中，重力的方向是否发生了变化。
教师提问：各种情况下观察的方向是否一致呢？重力的方向是否与地面情况有关？是与当地地面垂直呢，还是与水平面垂直？
教师：我们观察到的细线的方向与重力方向一致，它垂直于水平面，而不是垂直于地面，我们称这个方向为“竖直向下”。
观察图8-4-3到8-4-4，联系生活实际向学生讲解，介绍重垂线的使用。
简单介绍水平仪，让学生简单分析水平仪的原理。
四、重力的作用点——重心
教师直接给出重心的概念，告诉学生如果有其他物体支持着重心，物体就能保持平衡。
带领学生一起做个小实验：用手指支在直尺的中心，直尺能够保持平衡。
教师介绍重心与物体形状、质量分布是否均匀的关系，让学生知道质地均匀、形状规则的物体的重心，在它的几何中心上。并且向学生介绍重心位置在工程中的作用。
思考、讨论，得出了形形色色的答案：
① 人会漂浮在空中；
② 踢飞的足球不会回到地面；
③ 水不会往低处流，看不到美丽壮观的瀑布；
④ 炮弹打击不到地面的目标；
⑤ 不能玩滑梯；
⑥ 秋天的落叶不会飘落到地上；
等等
五、发展空间
教师：通过本节课的学习，我们知道了重力在我们的生活中是无处不在的。大家想一想，如果地球对物体没有了重力作用，我们的生活会变成什么样呢？
六、课堂小结
1.重力产生的原因；
2.重力的大小、方向和作用点；
3.重力和质量的关系： G = mg。
七、课堂练习
小明的质量是40kg，他的体重是多少？小聪的体重为441N，他的质量是多少？ 【 实践活动 】
1.根据重垂线的原理，制作一个简单的水平仪，检查家中的家具是否放置水平。
2.制作不倒的“小丑”。如果没有重力，生活中会出现什么现象？写出你能想到的情况，越多越好。【 课后练习】
学生活动手册的练习。【 教后感 】
本节重点是重力的大小、方向和作用点，难点是理解重力的方向和作用点。重力是一种常见的力，日常生活中处处可见到与重力有关的现象，学生对重力现象比较熟悉，有一定的基础。在教学中，可以通过紧密联系生活实际，使学生体会到物理知识在生活中的价值，引导学生讨论生活中与重力有关的现象，可以激发学生学习物理的兴趣，活跃学生的思维。
探究重力与质量的正比关系是本节课的重点内容，这个实验比较简单，可以让学生自主进行实验。教师要注意引导学生做好这个探究实验，让学生学会用比值法处理数据，通过实验自己总结出规律。让学生从探究过程中体会到科学研究活动的乐趣和科学方法的重要。
五、摩擦力
授课时间：
1课时
【仪器材料】
弹簧测力计、木块、砝码（或钩码）、木板、毛巾、棉布、装米的杯子、筷子等 【 教学目标 】
1.知识与技能
(1)通过观察日常生活中的现象，知道滑动摩擦、滚动摩擦和静摩擦的存在，培养学生初步的观察能力；
(2)知道在一般情况下，滚动摩擦比滑动摩擦小；
(3)通过实验探究，了解影响滑动摩擦力大小的因素，培养学生的实验探究能力；
(4)知道摩擦力的利和弊，培养学生初步应用物理知识解决实际问题的能力；
(5)能举例说出增大有益摩擦和减小有害摩擦的方法，及摩擦在实际生活中的意义。
2.过程与方法
通过实验探究影响摩擦力大小的因素，学习科学研究的基本方法——控制变量法，体会探究过程和科学方法的重要性。
3.情感、态度和价值观
(1)通过实验探究，培养学生实事求是的科学态度和敢于创新的探索精神，激发学习物理知识的兴趣；
(2)通过交流讨论，使学生学会与人交流自己的见解，学会倾听别人的见解，有与他人合作的意识，认识到交流合作的重要性；
(3)通过联系生活实际，养成探究日常生活相关现象中的物理规律的习惯，具有把物理知识用于解释自然现象和日常生活现象的意识。
【 教学重点 】
认识摩擦现象，知道影响滑动摩擦力的大小的因素，知道增大和减小摩擦的方法。【 教学难点 】
知道影响滑动摩擦力的大小的因素。【 教学过程 】
一、滑动摩擦力
通过播放录像导入新课：
① 从滑梯上滑下的儿童，在水平面上滑行一段距离后，慢慢停下来；
② 滑雪运动员停止动作后滑行一段停下来；
③ 推出的沙壶球，在轨道上慢慢停下来。
教师：它们的运动最终都会停下来，这是为什么？
教师引导学生进行讨论，使学生认识相互接触的两个物体，当它们做相对运动时，接触面间就产生阻碍相对运动的摩擦力。
教师引导学生得出滑动摩擦力的概念。
教师：你们是否感受到过滑动摩擦力的存在？
对于学生给出的正确答案，教师要给予肯定和表扬；对于不正确的答案，教师要引导学生去感受滑动摩擦力。
教师：同学们提出了许多生活中常见的与滑动摩擦力有关的现象。现在，请同学们参与以下的活动。在活动中，细心体会手或脚的感觉。
① 用手按在桌面上滑动；
② 改变手按在桌面的力的大小，再在桌面上滑动，体会与 ① 有什么不同；
③ 用手在衣服或者头发上滑动，体会看看与在桌面上滑动的感觉有什么不同；
④ 用脚在地上蹭一蹭；改变脚蹭地的力的大小，体会有什么不同的感觉。
二、实验探究：滑动摩擦力的大小与什么有关？
1.提出问题，进行猜想
教师：同学们在刚做过的小活动中，体会到了摩擦力的大小是不一样的。请同学们根据自己的生活经验和所了解的有关知识，猜想一下滑动摩擦力的大小可能与哪些因素有关？请把你的猜想写下来，然后与组员讨论，提出共同猜想的影响滑动摩擦力大小的因素。
教师在教室里巡视，督促每个学生都积极认真思考，写下自己的猜想。教师要注意引导学生进行猜想，避免学生盲目猜想。在必要时，可以启发学生根据以下现象来感知滑动摩擦力大小可能与哪些因素有关：
① 手在衣服上、桌面上、头发上滑动的感觉；
② 手按桌面的力不一样，手的感觉不同；
③ 分别拉动重力不同的两个物体，感觉会不一样。
教师将学生主要提出的猜想列在黑板上。帮助学生排除掉一些不必要的因素，确定出需要探究的猜想。2.设计实验方案，进行实验
教师：以小组为单位进行讨论，设计一个验证我们提出的猜想的实验方案。
教师进行巡视，指导学生。
教师：每组派代表与大家交流你们小组的实验方案。
教师指导学生进行交流，根据交流情况，适时提出可以在研究过程中采用控制变量法。
教师：根据实验方案，选择实验仪器，分小组进行实验。
教师巡视，指导学生解决实验中出现的临时问题。3.收集数据、分析数据
教师：设计表格，记录实验数据，并且进行分析。
教师对学生进行适时指导。4.交流讨论
教师组织、指导学生交流讨论实验结果。
教师进行小结。
三、静摩擦与滚动摩擦
教师：生活中除了滑动摩擦力，还有另外两种摩擦现象。我们先来看两个小实验。
演示： ① “筷子提米”的实验；
② 用力推讲台，讲台没有动。
教师解释，这种摩擦叫做静摩擦。
教师指导学生动手活动，利用圆铅笔代替滚木，把圆铅笔垫在木块下，拉动木块，比较直接在桌面上拉动木块。
教师给出滚动摩擦的概念，进行解释。并告诉学生，在一般情况下滚动摩擦比滑动摩擦阻碍作用小得多。所以在古代，人们常用树木当作滚轮搬运巨石。给学生介绍滚动轴承。用幻灯给学生展示图8-5-6和滚动轴承。
四、摩擦的利弊
教师：生活中摩擦现象普遍存在，这些摩擦都是有害的吗？
教师：可见，生活中存在有益摩擦和有害摩擦。我们要增大有益的摩擦，减小有害摩擦。谁能提出增大摩擦或减小摩擦都有什么方法。
教师总结。
增大摩擦的方法：
① 增加压力；
② 使接触面更粗糙。
减小摩擦的方法：
① 减小压力；
② 减小接触面的粗糙程度；
③ 用滚动摩擦代替滑动摩擦；
④ 使摩擦面分离。
教师利用音像资料，向学生简单介绍“气垫船”和“磁悬浮列车”等，还可以给学生讲解气垫导轨的原理。
五、课堂小结
1.生活中存在三种摩擦现象：滑动摩擦、静摩擦和滚动摩擦；
2.滑动摩擦力的概念；
3.影响滑动摩擦力大小的因素；
4.增大摩擦和减小摩擦的方法。
六、课堂练习
根据需要进行安排。
七、课后练习
活动手册中的练习。【 实践活动 】
1.观察自行车，了解自行车上的摩擦，哪些部位是需要增大摩擦的？哪些部位是需要减小摩擦的？写出简单的报告。
2.自己做一做“筷子提米”的实验。
3.想一想，如果我们生活的世界中没有了摩擦，会是怎样的呢？写一篇 300 字的短文。【 教后感 】
本节学习的重点是能认识到摩擦现象，知道影响滑动摩擦力的大小的因素，知道增大和减小摩擦的方法。
摩擦现象是日常生活中常见的一种现象，学生有一定的感性认识。教学中，要多联系生活实际，让学生从直观的感性认识出发，认识摩擦现象。探究影响滑动摩擦力大小的因素的实验，是一个完整的探究活动，因为在前面的学习中，学生已经有了一定的探究经历和能力，本节课要让学生充分体会到探究的各个环节，使学生在科学探究的过程中体会科学思想、科学方法和科学精神，培养学生的科学探究能力。
第八章 力与运动
一、力的合成
授课地点：
物理实验室 授课时间： 1课时
【仪器材料】
橡皮条一个、弹簧测力计两个、刻度尺等 【 教学目标 】
1.知识与技能
(1)理解合力、分力和力的合成的概念；
(2)学会同一直线上二力合成实验的探究方法；
(3)了解同一直线上二力合成的实验结论；
(4)会用同一直线上二力合成的实验结论进行简单计算。
2.过程与方法
经过实验探究，学会怎样求同一直线上二力合成。
3.情感、态度和价值观
理解等效的物理思想。
【 教学过程 】
一、新课引入
由一个力和几个力的作用效果相同引出。
举例：
（1）两个小孩一同提一桶水，一个大人就可以提起来（课本图9-1-1）。
（2）汽车陷进泥泞的路上时，很多人努力可以将它推出来，而拖拉机也能单独把汽车从泥泞的路上拉出来（课本图9-1-2）。
还可举些其他例子。
例如：两个女生一起搬动一个桌子，一个男生也可以单独搬动。
由这些例子引出合力、分力和力的合成的定义。
二、合力与分力
我们可以看到：
一个力作用在物体上产生的效果可以与两个力或几个力同时作用在这个物体上产生的效果相同。
从而引出定义：
一个力对物体的作用与几个力对物体的作用，如果产生的效果相同，这个力就叫做那几个力的合力，那几个力就叫做这个力的分力。
已知分力求合力，就叫做力的合成。
力的合成，是一个比较复杂的问题，我们讨论简单的情况，在同一直线上两个力的合成。
三、实验探究：同一直线上二力的合成（一）提出问题并进行猜想
怎样求出两个力的合力：
1.小车同时受推力F1 和拉力F2 的作用，这两个力在同一条直线上，且方向相同（课本图9-1-3）。
2.张伞下落的运动员受到重力G和拉力T的作用，这两个力在同一直线上且方向相反（课本图9-1-4）。
（二）制定方案1
1.用两个弹簧测力计同时竖直向上拉下端固定的橡皮条S，使它伸长到一个恰好的位置，记下这时橡皮条S上端的位置A和两个弹簧测力计的示数F1和F2。
2.用一个弹簧测力计竖直向上拉橡皮条S，使它的上端仍达到位置A，记下这时弹簧测力计的示数F。
（三）注意事项1
1.两个弹簧测力计的作用点应在一点上。
2.为保证橡皮条S的上端到达的位置A在两次操作中为同一点，应在A点位置水平固定一标尺。
多次测量，将数据填入制定的表格。
（四）分析论证1
通过分析所得数据，引导学生得出以下结论：
沿同一直线上两个方向相同的力的合力，其大小等于这两个力的大小____，其方向跟这两个力的方向相____。
（五）制定方案2
1.一个弹簧测力计和橡皮条S的下端固定，他们的上端共同作用于另一弹簧测力计，另一弹簧测力计竖直向上拉它们的上端。记下这时橡皮条S上端的位置A和两个弹簧测力计的示数F1和F2。
2.用个弹簧测力计竖直向上拉橡皮条S，使它的上端仍达到位置A，记下这时弹簧测力计的示数F。
（六）注意事项2
1.下端的弹簧测力计和橡皮条应水平，并且其上端的作用点应为同一点。
2.为保证橡皮条S的上端位置A在两次操作中为同一点，应在A点位置水平固定一标尺。
3.多次测量，将数据填入制定的表格。
（七）分析论证2
沿同一直线上两个方向相反的力的合力，其大小等于这两个力的大小 ____，其方向跟这两个力中较大的力的方向相______。
（八）解决问题
前面提出的两个问题的答案是什么？
四、课堂小结
本节课我们学习了合力、分力及力的合成的概念，通过实验探究得出了同一直线上二力合成的实验结论。大家完成课后练习，帮助自己理解和掌握同一直线上二力合成的方法。
二、课后练习
学生活动手册中的练习。【 实践活动 】
通过互联网查找有关各种各样力的测量工具。【 板书 】
第一节 合力与分力
一、力与分力：
一个力对物体的作用与几个力对物体的作用，如果产生的效果相同，这个力就叫做那几个力的合力，那几个力就叫做这个力的分力。
已知分力求合力，就叫做力的合成。
二、实验探究：同一直线上二力的合成(1)提出问题：
(2)制定方案：
(3)分析论证：
沿同一直线上两个方向相同的力的合力，其大小等于这两个力的大小之和，其方向跟这两个力的方向相同。
沿同一直线上两个方向相反的力的合力，其大小等于这两个力的大小之差的绝对值，其方向跟这两个力中较大的力的方向相同。
二、平衡力作用下物体的运动
授课地点: 教室 授课时间: 1课时
【仪器材料】
书本、铅笔、毛巾、木板、光滑玻璃 【 教学目标 】
1.知识与技能
(1)理解并掌握二力平衡的条件；
(2)理解伽利略理想实验原理，学会牛顿第一定律实验的探究方法；
(3)理解并掌握牛顿第一定律的内容。
2.过程与方法
经过举例理解并掌握二力平衡的条件，通过实验探究得出牛顿第一定律。
3.情感、态度和价值观
形成从实际现象中分析并获得物理规律的推理意识。【 教学过程 】
一、复习提问
提问：什么是合力与分力？
提问：同一直线上方向相同的两个力怎么求合力 ?
提问：同一直线上方向相反的两个力怎么求合力？
小聪和小明在光滑的冰面上沿同一直线去拉静止的小车，在下列情况下，小车将怎样运动呢？
二、新课引入
1.小聪和小明都向右拉小车，小车将向____方向运动。
2.小聪比小明用力小，小聪向左拉，小明向右拉，小车将向_______方向运动。
3.小聪和小明用大小相等，方向相反的力拉小车，小车所受的合力为_______，静止的小车将________。
从而引入二力平衡课题。
二、二力平衡
定义：同时作用在物体上的两个力，若大小相等，方向相反，作用在同一直线上，我们就说这两个力为一对平衡力，称为二力平衡。
上题第 3 题中，小聪和小明对小车的拉力是一对平衡力，可以看出小车原来静止，在平衡力的作用下，小车仍然保持静止状态，因此平衡力不改变物体的运动状态。
二力平衡的现象到处可见，下图中的船舶和汽车有平衡力的作用，请同学们找出它们所受的平衡力（图9-2-
3、图9-2-4）。
请同学们找出平时生活当中的二力平衡的事例。如在空中匀速下降的降落伞、静止在地面的课桌等。
由事例可以看出，若同时作用在物体上只有两个力，且此二力平衡，因合力为零，就等效于物体上没有外力的作用。
在一般情况下，物体会同时受到几个力的作用，若这几个力的作用效果相互抵消，即合力为零，就称这几个力为平衡力，等效于物体上没有受到外力的作用。
四、实验探究：牛顿第一定律
（一）提出问题：一个没有受到外力作用的物体将会怎样运动呢？
（二）根据物理现象提出猜想
如图9-2-3所示安置的两个光滑的斜面，当球从左边一个斜面的顶端滚下后，通过光滑的平面BC，会沿对面的斜面上滚，观察表明，小球几乎能上滚到原来的高度。
逐步减少右边斜面的斜度，球仍差不多到达原来高度。
若把右边的斜面放平，斜面像冰面那样光滑，并有足够长度，小球会滚多远呢？
（三）实验
在水平桌面上把书本一端垫高，形成一个斜面，让圆柱形的铅笔从顶部沿斜面滚下底端，分别在水平桌面上铺上毛巾、木板、光滑玻璃，比较铅笔经过这些面上的运动情况。
（四）推理与讨论
铅笔在______面上运动距离最长 , 在______面上运动距离最短 , 如果用比玻璃更光滑的平面取代水平面 , 铅笔在这个面上运动的距离将比在玻璃面上运动的距离更______。铅笔在水平面上最终停下来的原因是________。
设想如果用一个没有摩擦的面取代水平面 , 铅笔在这个面上运动的距离将会怎样？
（五）结论
铅笔从斜面顶端运动到底端，在没有摩擦的水平面，受的合力为零，因此铅笔在水平面上将一直运动下去。
伽利略从自己的实验中，进行推理得到的结论是：运动的物体，如果不受力的作用（或合力为零），它的速度将保持不变，永远运动下去。
（六）牛顿第一定律
一切物体在不受外力作用时，总保持匀速直线运动状态或静止状态。
不受力的物体是不存在的，只要在平衡力（合外力为零）作用下，物体总保持静止或匀速直线运动状态。
（七）平衡状态
1.物体保持静止或匀速直线运动，就说这个物体处于平衡状态。
2.处于平衡状态的物体受到各个力的合力一定为零。
3.处于平衡状态的事例：房屋、桥梁、起重机、路上匀速行驶的汽车等。
五、课堂小结
本节课我们学习了二力平衡的概念，通过伽利略的理想实验和同学们的探究实验，体验到了在实验的基础上进行合理推理的实验方法的作用，并且得出了牛顿第一定律。大家完成课后练习，帮助自己更好地理解本节课所学内容。
三、课后作业
学生活动手册的练习。【 实践活动 】
在百科全书或互联网上查找有关牛顿和伽利略的资料，制作一份关于两位伟大科学家的小报告。【 板书 】
第二节平衡力作用下物体的运动 一、二力平衡
同时作用在物体上的两个力，若大小相等，方向相反，作用在同一直线上，我们就说这两个力是一对平衡力，称为二力平衡。
二、实验探究：牛顿第一定律
(1)猜想：
(2)制定方案：
(3)结论：运动的物体，如果不受力的作用（或合力为零）它的速度将保持不变，永远运动下去。
(4)牛顿第一定律：一切物体在不受外力作用时，总保持匀速直线运动状态或静止状态。
三、改变了物体的运动状态
授课地点：
教室 授课时间：
1课时
【仪器材料】
扣子，卡片，瓶子，小铁球，强磁铁等 【 教学目标 】
1.知识与技能
(1)理解并掌握惯性的定义，会用惯性解释有关问题；
(2)通过观察，了解物体在力的作用下运动的变化；
(3)通过实验探究，理解力是如何改变物体的运动状态的；
(4)知道在非平衡力的作用下，物体的运动状态将发生变化，发生怎样的变化。
2.过程与方法
通过大量生活实例，理解和掌握惯性；通过实例和实验探究，掌握力如何改变物体的运动状态。
3.情感、态度和价值观
联系生活实际，激发学生对物理的兴趣。【 教学过程 】
一、复习提问
提问：什么叫二力平衡？
提问：牛顿第一定律的内容是什么?
提问：什么是平衡状态，平衡状态有什么特点？
二、新课引入
如课本图9-2-4。
(1)手停了下来，纸飞机向前飞了出去，这是为什么？
(2)星际探测仪，一经脱离地球引力范围，为什么不需要发动机就可以保持飞行？
(3)汽车突然启动，为什么乘客向后倾？
(4)汽车突然停止，为什么乘客向前倾？
从而引出惯性课题。
三、惯性
（一）惯性定义
一切物体都有保持静止状态或匀速直线运动状态的性质，我门把物体的这种性质叫做惯性。
（二）实验、观察和思考
1．图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；使劲用手指弹一下卡片，卡片飞了出去，但扣子却落入了瓶中。
2．图9-2-6，将一支圆柱形的铅笔先后竖直、水平地放在书本上，然后迅速向前推或向后拉书，观察铅笔运动的情况。
（三）惯性是一切物体的固有属性
一切物体不管它是否受力，也不管它是否运动和怎样运动，都具有惯性，惯性是一切物体固有的属性，它的大小只和物体的质量有关。
（四）惯性的利用
1．乘车要系安全带；
2．套紧锤头；
3．跳远助跑。
四、观察：物体在力的作用下运动的变化
举几组例子，要求学生判断各组运动的特点。
（1）熟透的苹果由静止开始下落；
（2）静止的小车因受到水平向右的拉力开始运动。
（3）竖直下落的苹果，在重力的作用下，越落越快；
（4）水平向右运动的小车，由于受到水平向右的拉力，越来越快。
（5）水平滚动的小球，由于受到摩擦力的作用，越来越慢；
（6）关闭发动机的火车，由于受到摩擦力，越来越慢。
（7）抛出的物体，由于受到重力的作用，在空中做曲线运动；
（8）运动员用力拉住链球，链球沿圆周运动，运动方向不断变化。
五、探究实验：力如何改变物体的运动状态
（一）问题与探究
利用一个小铁球、一块磁铁，在光滑的桌面上分组进行实验，通过怎样的操作，才能使小铁球的运动发生如下变化？
1、由静到动； 2．由慢到快； 3．由快到慢； 4．改变了运动方向。
（二）结论
1．静止的物体要想运动，必须受到非平衡力的作用，并且运动方向和和外力的方向相同。
2．运动的物体，若受到一个与运动方向相同的合外力的作用，它将由慢到快。
3．运动的物体，若受到一个与运动方向相反的合外力的作用，它将由快到慢。
4．运动的物体，若受到一个与运动方向不在一条直线上的力的作用，运动方向将发生改变。
六、课堂小结
本节课我们学习了惯性的概念，并能用惯性解释有关现象；通过一系列运动的事例，和我们的探究实验，得出了力是如何改变物体的运动的结论。
四、课后作业
根据情况布置作业。【 实践活动 】
观察生活中的惯性现象，并做好记录，写一篇题为“生活中的惯性现象”的小论文。【 板书 】
第三节 惯性
力改变了物体的运动状态
一、惯性
(1)一切物体都有保持静止状态或匀速直线运动状态的性质，我们把物体的这种性质叫做惯性。
(2)惯性只与质量有关。
二、力如何改变物体的运动状态
(1)静止的物体要想运动，必须受到非平衡力的作用，并且运动方向和合外力的方向相同。
(2)运动的物体，若受到一个与运动方向相同的合外力的作用，它将由慢到快。
(3)运动的物体，若受到一个与运动方向相反的合外力的作用，它将由快到慢。
(4)运动的物体，若受到一个与运动方向不在一条直线上的力的作用，运动方向将发生改变。第九章 压强
一、压强
授课地点: 物理实验室 授课时间: 1课时
【仪器材料】
一头削尖的铅笔、酒瓶、海绵、橡皮泥、沙盘、细沙、体重计、方格纸等 【 教学目标 】
1.知识与技能
(1)正确理解压强概念和压强公式，能用压强公式进行简单计算；
(2)结合生活实际明确改变压强的方法，培养学生应用知识的能力；
(3)在实验探究中，提高学生的观察能力、分析能力和操作技能。
2.过程与方法
(1)经历实验探究过程，学习控制变量法；
(2)在压强概念的学习中，理解比值定义的方法；
(3)通过简单估算处理，使学生体会、学习估算的思想和方法。
3.情感、态度与价值观
(1)通过实验探究，激发学生学习物理的兴趣，使学生认识科学方法的重要性；
(2)通过对日常生活、生产中压强现象的解释，培养学生勇于探索日常用品中的物理学原理的精神和将物理知识
应用于日常生活、生产的意识。【 教学重点 】
理解压强概念。【 教学难点 】
比值定义法定义压强。【 教学过程 】
一、认识压力
复习提问：力的作用效果是什么？
演示小实验：
向下按海绵；将钢尺一端搭在讲桌上，另一端悬空，向下压悬空部分,让学生观察形变，描述力的方向。
总结：例子中的物体都受到了压力。压力是垂直作用在物体表面上的力。
二、压强的引入
1．探究主题的引入
带领学生做图10-1-3的小实验，让学生描述手指的感觉。
教师提出问题：
压力的作用效果可能与哪些因素有关？
抓住学生猜想中含有科学成分的部分，给予引导，逐步逼近主题。2．探究实验
演示实验：
将酒瓶放在一块厚海绵上，要求学生观察海绵的变化，并简单回答产生变化的原因。
边做实验边提问：
(1)改变酒瓶的质量，海绵有变化吗？怎么变？（往瓶中加沙）
(2)质量一定的酒瓶，改变它的放置方式会有什么现象？说明了什么（原来竖放的酒瓶横放。横放时稍微转动一下，观察海绵的变化；再把瓶子口朝下竖放）？
(3)除了海绵，我们还能用什么来显现压力的作用效果？
指导各小组选择合适的材料，自行探究上述问题，记录实验步骤、现象，写出小组书面结论。3.建立压强概念
比较各小组结论，选出有代表性的进行总结、提升：
压力的作用效果与压力的大小和受力面积都有关。
压力的作用效果与压力大小成正比，与接触面积成反比；
比较压力的作用效果，可以控制成反比的量——接触面积的大小，只比较同样面积上压力的大小。即比较单位面积上所受的压力。
给出压强的概念：物体单位面积上受到的压力叫压强。
三、压强公式及压强的单位
结合定义引出压强公式： p=F/S;
给出压强的国际单位帕斯卡，单位符号Pa。
说明该单位是为了纪念法国科学家帕斯卡。简单介绍帕斯卡的生平和学术成就。（链接帕斯卡的相关资料）
要求学生根据公式找出帕斯卡与力和面积国际单位的关系。
在公式基础上指出，帕是很小的单位。一颗瓜子平放在手心里对手的压强就有 20Pa。给出常用的压强单位。
提问：
能否粗略估算自己对地面的压强？
需要知道哪些物理量？如何测量？（必要时出示方格纸，对学生进行估算指导）
给出教师的体重，实际测量鞋子的面积，估算教师自己对地的压强。
发放方格纸，要求学生估算自己对地的压强。
四、改变压强的方法
2设想每人穿一双底面积 1m 的大鞋子，让学生计算此时他对地的压强。与上题结果比较。得出结论：压力不变时改变受力面积能改变压强。
实际生活中要根据需要限定压强的大小。提问：
我们能通过改变哪些物理量来改变压强？通常是改变哪些量？
对照图 10-1-6 分析它们各自是需要增大压强还是减小压强？主要是通过改变什么量来实现的？你还能举出哪些生活中控制压强的例子？
结合学生提出的例子，教师再提出一些实例（如订书机），一起分析分别是通过改变哪些量来实现目的的。
带领学生讨论“发展空间”中自我评价的第2题。
五、课堂小结
(1)建立起正确的压强概念；
(2)理解压强公式，能用压强公式进行简单估算；
(3)结合生活实例说明如何控制压强。
六、课后练习
让学生完成“发展空间”中自我评价的第1题，以及学生活动手册的内容。
【 实践活动 】
(1)分小组自主调查完成“火车通过铁轨对地面的压强和火车轮直接作用于地面的压强比较”研究性课题，写出调查报告。
(2)动手做一做“发展空间”中“压强知识在杂技中的应用”相关小实验，查询相关资料，写出实验体会。【 教学反馈 】
压强概念是本节的教学重点，也是后续学习的基础和主线，同时又是前面力学知识的延续。本节课的设计，突出压强概念的建立，坚持把学生的学习过程放在首位。引导学生自己改进实验装置、层层深入，总结得出影响压力作用效果的因素和压强的概念。
本节课通过影响压力作用效果因素的探究过程，培养了学生的问题意识、设计实验、控制变量等探究能力，激发了学生探索的兴趣和创新意识。课堂中带领学生进行了简单的估算处理，让学生初步体会估算的思想、方法。【 备注 】
学生在讨论探究实验方案时，教师要注意监督、巡视，努力使每个小组成员都积极思考，参与讨论。
二、液体的压强
授课地点：
物理实验室 授课时间：
1课时
【仪器材料】
侧面有开口并配有橡皮膜的容器一个、微小压强计、烧杯每组各一个 【 教学目标 】
1.知识与技能
(1)知道微小压强计的构造和使用方法；
(2)知道流体的概念和流体压强的基本特点；
(3)通过实验探究，知道液体内部压强规律，发展学生由猜想到实验设计、现象分析的能力，由现象概括结论的归纳能力和创造性思维能力。
2.过程与方法
通过完整的实验探究过程，让学生体会物理实验是研究问题的重要方法，明确探究是研究物理问题的基本方法。
3.情感、态度与价值观
通过各个教学环节，激发学生的求知欲，并使学生体验探究的乐趣，培养学生乐于探究物理知识的精神。【 教学重点 】
液体压强的特点。【 教学难点 】
液体内一点各个方向上压强大小相等。【 教学过程 】
一、流体的压强
回忆上堂课压强的相关内容，给出流体概念：流体包括液体和气体，具有很强的流动性。
由于流动性，流体具有与固体不同的性质，对与之接触的物体都施加压力，而且流体内部也存在压强。
演示图 10-1-5（a）实验，让学生观察并讨论，橡皮膜上有什么现象，该现象说明了什么。
二、液体压强特点探究
1．引出课题
播放一段海底景象的录像，引导学生注意，潜水员穿着笨重、奇特的潜水服。提问：
潜水时都要穿这样的衣服吗？
为什么只有潜到深海时才需要穿这种特殊的服装？
引出深海潜水器使用特种钢板的例子，结合流体压强特点提问：
潜水器使用特种钢板的原因是什么？
让我们猜一猜，水这样的流体内部压强满足什么规律？
总结学生可能的猜想：
液体内部不仅存在压强，而且越深的地方压强越大。
在像海底那样的地方，压强是非常大的。
2．实验仪器介绍
告诉学生可以借助工具探测液体内部压强。
出示微小压强计，讲解它的构造并演示使用方法。
在微小压强计原理基础上，引导学生观察、使用图 10-2-4 的简易液体压强计。
3．设计探究实验
提问：对于液体压强，你有哪些猜想？比如：压强的大小、方向，压强与液体深度的关系等等。
发放实验猜想验证卡（每人一份）。
要求填写猜想假设部分。
提问：
能否利用手边工具验证你的猜想？
你打算怎样验证你的猜想？能否按步骤详细地写下你的方案？
要求填写验证方案部分。
组织小组讨论，协助小组筛选题目。
4．演示实验验证部分猜想
收集部分学生的猜想，选出与压强方向有关的猜想进行总结。
利用微小压强计演示探究在一点上液体压强的特点。
引导学生观察现象，归纳结论。教师板书。5．学生探究实验
要求并适当指导各小组讨论修改方案，利用简易液体压强计探究液体压强随深度的变化规律。
各小组确定实验方案后，教师组织进行实验。
根据各小组实验情况，提示：
(1)橡皮膜凹凸程度满足什么规律？说明了什么？
(2)怎么能使橡皮膜恢复平衡状态？
(3)加水使橡皮膜平衡后，改变玻璃管的位置有什么现象出现？
(4)恰好平衡时，管内外的水面有什么关系？你能从中总结出什么规律吗 ?
要求学生记录实验现象，填写验证卡。6．总结
组织各小组讨论得到小组结论。要求组内推举一位同学准备向全班汇报。
全班总结交流实验结论。
教师在交流的基础上，总结液体压强规律：
(1)液体内部各个方向上都有压强。
(2)在液体的同一深度，各个方向的压强大小相等。
(3)液体内部的压强，随深度的增加而增大。
指出，帕斯卡在 1648 年就得到了液体产生的压强与深度成正比的结论。
三、课堂小结
(1)让学生回顾探究的基本步骤；
(2)深入理解液体内部压强特点。
四、课堂练习
(1)将简易压强计内筒擦干，筒口朝下做“发展空间”中“设计潜水装置”的实验，让学生展开讨论，使其初步形成设计思路。
(2)讨论自我评价的第1、2题。
【 实践活动 】
收集关于潜水工具的相关资料，形成简单的书面报告。【 教学反馈 】
本节是液体压强规律的定性探究课，为压强定量公式的学习奠定基础。
由于内容并不复杂，思路相对简明清晰，本节内容比较适合开展探究教学。
本节课的设计主要采用学生实验探究的教学方式，以小组为基本单位，让学生经历比较完整的猜想、方案设计到实验实施、结论分析、交流总结的探究过程，是一次较好的探究教学的尝试。教学过程中要注意调节好课堂气氛，兼顾对集体与个人的指导。尽量保证所有学生都能最大程度地参与到课堂探究中来。
二、液体的压强
授课地点：
教室 授课时间：
课时2 【仪器材料】
大烧杯、一端带橡皮膜的玻璃管、气球、较长的输液软管、漏斗、铁架台等 【 教学目标 】
1.知识与技能
(1)知道液体内部压强公式，能用该公式简单说明一些物理现象；
(2)通过观察简易压强计的实验，培养学生的观察能力和分析推理能力；
(3)能用液体压强公式解释帕斯卡实验，培养学生用理论解释实验现象的能力。
2.过程与方法
通过橡皮膜玻璃管液柱平衡实验，引导学生初步学习替代的思想，了解它是物理学中常用的思维方法之一。
3.情感态度和价值观
(1)通过对液体内部压强公式的推导，让学生认识到物理学逻辑性强、科学严密的特点；
(2)通过帕斯卡实验的学习，激发学习物理的兴趣。【 教学重点 】
用液体压强公式解决相关问题。【 教学难点 】
液体压强公式的推导。【 教学过程 】
一、液体压强的大小
1．提出问题设计方案
演示简易压强计的实验，引导学生回忆上堂课实验得出的结论。
强调：得到的这个规律是定性的，我们能不能具体测出液体内部一点上的压强是多大呢？
同学们有没有什么方案？
提出方案环节衔接不上时，教师适当分解问题，如：
(1)橡皮膜凹进玻璃管中受到哪些力？
(2)能否从受力平衡入手来测量液体给橡皮膜的压力？
(3)压强怎么计算？
要求学生写下自己的实验方案。
请学生报告自己的实验方案或对各个问题的回答。教师进行适当点评和改进。
2． 挑选方案，推导公式
画出烧杯、玻璃管的结构图，带领学生对橡皮膜进行受力分析，画出受力图，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。
进行演示实验，提醒学生注意观察平衡时管内水面与烧杯水面的关系。
提示：加入水时，水柱的高度就等于膜到液面的距离，即对应位置的深度。
这也和我们以前得到的结论“越深的地方，压强越大”是一致的。3．推广结论
推广得出：液体内深度为 h 处的压强为： P= ρgh
指出推广公式的物理意义，适合于任何密度均匀的液体。结合公式，分析影响液体压强的几个因素。
二、帕斯卡实验
一定量的水改变深度将会得到不同的压强值。帕斯卡实验刚好验证了这个结论。
演示以下实验：
用输液软管连接漏斗和灌有一定量水的气球。把连接气球的一端固定在铁架台上，漏斗置于较低位置时加水。让学生观察现象。气球变大变薄，但没有破（将破未破）。问学生：改变漏斗位置会发生什么？
缓慢提高漏斗，达到一定高度时，气球破裂（课前注意反复试验，把握好灌水量，不要在提高漏斗时再加水）。
提问：气球怎么破的？是什么使它破的？
听取学生的解释，适当总结。
引入数据讲解书上例题。
引申提问：生活中有没有类似帕斯卡实验的现象发生？我们是怎样利用液体这个特性的 ?
三、课堂小结
(1)液体内 h 深度的压强公式；
(2)定量计算及定性解释帕斯卡实验。
四、课堂练习
讨论完成“发展空间”中“自我评价”的第3题。【 实践活动 】
(1)利用身边材料，自己动手做一做帕斯卡实验，加深液体压强公式的理解。
(2)收集关于三峡大坝的相关资料，包括坝体的形状、高度、宽度等数据及坝体设计原理等，形成小型书面总结。【 教学反馈 】
本节的主要内容是分析和推导液体内深度为 h 处的压强计算公式。难点在公式的逻辑推导上。新教材引入带橡皮膜的玻璃管，通过加入液体，计算液柱所受的重力等效于计算压力，解决了从前教材利用假想液柱来计算压力的比较抽象的缺点。
教学关键是要做好实验，充分调动学生的积极性和注意力。定量公式推导的实验已经在上节课由学生探究了一部分，教师要注意内容的衔接；帕斯卡实验要突出演示效果，激发学生思维，鼓励学生从定性解释上升到定量计算的意识。
三、连通器和液压技术
授课地点：
物理教室
授课时间：
1课时
【仪器材料】
自制连通器、压强在液体中传递演示仪、关于连通器原理和船闸原理的挂图 【 教学目标 】
1.知识与技能
(1)能在实际情况中辨认连通器，在此过程中培养学生的观察能力和概括能力；
(2)知道船闸的工作原理，能用连通器原理解释一些简单的实际问题；
(3)了解液压技术的原理，知道一些液压技术在生产、生活中的应用；
(4)通过分析日常生活中应用连通器和液压技术的事例，培养学生运用知识的能力。
2.过程与方法
(1)通过模型和挂图认识连通器和液压技术，经历用“假想液片”模型推导出连通器原理的过程，使学生进一步体会建立模型是物理学的研究方法之一。
3.情感、态度和价值观
(1)使学生体会物理与生活、生产的紧密联系，培养学生将物理知识主动运用于生活、生产的意识；
(2)通过对船闸的学习，使学生进一步体会 STS 的理念，激发学生学习物理的兴趣。【 教学重点 】
连通器原理及运用。【 教学难点 】
船闸的工作原理。【 教学过程 】
一、连通器及其特点
1．引出问题
基于学生关于三峡大坝收集的资料，提问：
三峡大坝拦腰截断了长江，为什么下游的船只还能驶到上游？它们是怎样“翻越”大坝的？
抓住学生讨论中的闪光点，逐步设问：
(1)水位高度可以调节吗？
(2)水库大坝采用什么方法调节水位？
(3)有没有同学知道其中采用了什么原理？
(4)什么是“连通器”？
给出“连通器”概念：连通器是上端开口、下部相连通的容器。2．探究连通器的特点
从概念出发，让同学回想生活中有哪些是连通器，记录下来。
出示自己制作的简单连通器（如教材图 10-3-2 所示）。
对照连通器概念分析仪器，验证该仪器确实是连通器。
把两支注射针筒固定在两个铁架台上，调节两边针筒等高，向管中注入水。让学生观察并描述两管内水面的关系；
用一根红线系在两铁架台间，标识出此时水面所在位置。
问：如果举高或降低一边针筒，水面会变化吗？怎样变？为什么？
让学生进行讨论。
缓慢调节一边针筒，使两边针筒明显不等高。要求学生观察、描述现象，进行总结。
针对学生的描述，教师做出相应解释和总结。
要求填写下面半命题：连通器里的同一种液体不流动时，各容器中的液面将_________。
利用液体压强知识解释连通器原理（选讲）
教师设问并让学生讨论：根据我们前面学过的知识，同学们能不能从理论上解释连通器的特点？
出示“假想液片”的挂图
对照图示，带领学生建立起假想液片的模型。
分析液体不流动时液片的受力。由液体压强公式
P=ρgh，可推知两边液柱的高度相等。
4．应用、讨论
列出教材给出的和学生之前提出的连通器装置，组织学生用连通器原理一一分析它们的工作原理。
回到三峡大坝，肯定大坝是利用船闸来实现通航的。
出示船由上游驶向下游过程船闸的工作原理图（与教材示意过程反向）。问：
(1)大家在图中看到船闸由哪些部分组成？
(2)其中有没有连通器？
(3)有没有同学愿意为我们讲解一下船闸的工作原理？
在学生解释的基础上稍加完善、修改，清晰、规范地给出船闸的工作原理。
二、液压技术
1．压强在液体中的传递
通过分析船闸阀门的工作，指出开启和关闭阀门需要特殊的装置，实现“四两拨千斤”的效果。
出示船闸的图片，给出人字闸门的相关资料。
生活中能见到很多“四两拨千斤”装置。比如修车时用的千斤顶等。
这类装置背后有什么物理规律吗？
出示图 10-3-7 实验装置，让学生观察。指出这是一种省力装置。
提问：
这个装置是连通器吗？为什么不是？
演示实验，先放大砝码，再放小砝码，最后两边平衡。
让学生描述现象后讲解。注意强调两边条件的对比：面积的比例关系要和砝码质量比例对应起来。
得出结论：密闭液体中的压强能够大小不变地向各个方向传递。2．液压技术及应用
1653 年，帕斯卡发现了上述规律（帕斯卡原理）。在此基础上，人们发明了液压技术，广泛应用于生产、生活中。
师生共同举出一些利用液压技术的机械。比如，千斤顶，推土机、挖掘机中用到的操作杆，汽车的液压刹车系统，机械中用的液压密封等等。
以图 10-3-8（c）汽车液压刹车系统为例简单分析。问：
(1)图中哪部分相当于实验中的小针筒？
(2)哪部分等效于大针筒部分？
(3)系统是怎样实现制动的？
三、课堂小结
(1)连通器的定义、原理。
(2)生活中常见的连通器。
(3)知道液压技术和压强在液体中传递的规律，知道一些利用液压技术的装置及工作原理。【 实践活动 】
(1)收集生活、生产中液压技术的应用实例，选取一个例子与实验装置进行类比，分析工作原理。【 教学反馈 】
连通器在实际生活中应用非常广泛，教学中要注意联系实际。既能从实际例子中总结归纳，得出连通器的概念及特点，又能从概念出发进行分析、演绎，活化、深化学生对概念的理解。理解连通器原理要注意强调两点：
(1)连通器内只有一种均匀液体；(2)对液体不流动的情况成立。
利用液体压强公式解释连通器原理是教学中较抽象的环节。教师根据学生所掌握的程度选讲。
液压技术是新加入的内容，教师要做好课前准备工作，多结合实际进行教学。
本节内容联系实际的特点十分鲜明，教学前要注意收集相关实例，以便教学中结合实际讲解，激发学生联系实际思考问题的兴趣和意识。
四、大气压强
授课地点：
物理实验室 授课时间：
2课时
【仪器材料】
塑料瓶、水杯、硬纸片、杯子、气球、塑料挂钩的吸盘、长度不同的几个试管、空可乐瓶 【 教学目标 】
1.知识与技能
(1)知道大气压强的存在，知道托里拆利实验的原理、过程和结论；
(2)了解大气压强产生的原因；
(3)知道大气压强与高度和天气有关；
(4)通过演示实验，培养学生的观察能力和分析能力；
(5)通过对托里拆利实验的学习，培养学生的思维能力。
2.过程与方法
(1)学生进行实验探究，估测大气压的大小，体会科学探究的过程；
(2)通过对托里拆利实验的学习，使学生理解用液体压强来研究大气压强的等效替代法。
3.情感、态度和价值观
(1)通过演示实验，激发学生学习的兴趣和求知欲；
(2)运用大气压强知识解释生活和生产中的有关现象，使学生体会到物理知识与生活的密切关系，具有将物理知识用于解释日常生活现象的意识；
(3)通过对托里拆利实验的学习，培养学生热爱科学的精神，培养学生的创新意识。【 教学重点 】
大气压强的存在和大气压强的测定。【 教学难点 】
理解托里拆利实验的原理。【 教学过程 】
一、大气压强
教师演示实验，由实验设置疑问，引起学生的兴趣和求知欲望。
实验 ① ：将硬纸片平放在平口玻璃杯口，用手按住，并倒置过来。
提出问题：放手后，会看到什么现象？
实验 ② ：将玻璃杯装满水，仍用硬纸片盖住玻璃杯口，用手按住，并倒置过来。
问：放手后，会看到什么现象？
教师放开手，硬纸片没有掉下来。
实验 ③ ：在刚盛过热水的密闭空塑料瓶上，浇上冷水，瓶子被压扁。
实验 ④ ：用开水把杯子烫热，立即扣在气球上，杯子被气球吸住。
提出问题：硬纸片为什么不会掉下来呢？塑料瓶怎么会被压扁？杯子为什么会牢牢地吸在气球上呢？
二、大气压强的测定
教师用投影仪投影大气层的结构，对比液体压强产生的原因，分析大气压产生的原因：地球周围被厚厚的空气层包围着，这层空气又叫大气层。空气由于受重力作用，而且能流动，因而空气内部向各个方向都有压强。大气对浸在它里面的物体的压强，叫做大气压强，简称大气压。
教师：谁能解释一下我们刚做的三个实验的现象呢？
教师：生活中还有哪些现象能说明大气压的存在呢？
教师投影马德堡半球实验的图片，讲解马德堡半球实验。
提出问题：这个实验说明了什么？大气压强究竟有多大？
教师指导学生用塑料挂钩的吸盘来模仿马德堡半球实验，感受大气的压力，估测大气压的值。
教师：用这个方法，我们可以估算大气压的值。但是我们怎样才可以确切地测定大气压的值呢？同学们先想一想，实验 ② 中硬纸片的受力情况如何？
教师：如果能使水不与水杯底接触，而且水面上方的气体压强为零，那么纸片的受力情况是怎么样的？
教师：究竟大气压能支持多高的水柱呢？大家一起来看看下面的实验。
教师演示实验：
换用比杯子长的各种不同长度的试管（或容器）进行“覆杯”实验（例如可以用矿泉水瓶、一端封住的日光灯管等）。
教师利用图片向学生讲解，大气压可以支持的水柱高达 10m 以上。
教师提出问题：
① 这个实验测大气压的原理是什么？
② 怎样能使液柱高度降低？
教师：什么液体的密度比较大呢？
用多媒体播放托里拆利实验录像（课件），教师进行讲解。
教师：根据托里拆利实验的原理，计算大气压强的大小。
引导学生讨论：
① 托里拆利实验中水银柱的高度与玻璃管的粗细、倾斜与否、上提、下压是否有关？
② 如果玻璃管上端敲破一个洞，管内的水银将会向上喷出还是向下落回水银槽？
教师利用水银气压计的实物，向学生解释其工作原理。
三、大气压与高度、天气的关系
教师用多媒体展示大气压随高度的变化情况图（课本上的图10-4-8），向学生讲解：离地面越高的地方，大气压越小。
教师利用图10-4-9，给学生简单介绍大气压与天气的关系。
提出问题：当大气压降低时，常伴有多云天气，这是为什么？
四、课堂小结
(1)大气压产生的原因；
(2)托里拆利实验和大气压的大小。
五、课堂练习
根据需要布置。
五、课后作业
学生活动手册内容。【 实践活动 】
(1)让学生上网或去图书馆查阅资料，了解大气压与天气的关系，写出调查报告。
(2)设计一个给鸡自动饮水的装置，并解释其原理。【 教学反馈 】
本节的重点是知道大气压强的存在和大气压强的测定，难点是理解托里拆利实验的原理。
生活中存在很多大气压的现象，教学时，应该紧密联系生活实际，多做实验，加强学生对大气压的感性认识，使学生感受到物理知识在生活中的普遍性。在讲解托里拆利实验的原理时，引导学生进行分析、讨论，设计改进实验装置，得出与托里拆利实验相似的实验，引导学生理解测大气压的原理，再引入托里拆利实验的录像，对学生进行讲解，易于学生理解接受。
本节课通过演示实验，调动了学生的兴趣和求知欲，培养学生的观察能力和分析能力；通过动手实验，培养学生的探究意识、探究能力和创新精神。
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