水力学电子教案..pdfVIP

水力学电子教案 绪 论 【教学基本要求】 1、明确水力学课程的性质和任务。 2、了解液体的基本特征，理解连续介质和理想液体的概念和在水力学研究中的作用。 3、理解液体 5 个主要物理性质的特征和度量方法，重点掌握液体的重力特性、惯性、粘滞 性，包括牛顿内摩擦定律及其适用条件。 了解什么情况下需要考虑液体的可压缩性和表面张 力特性。 4、了解质量力、表面力的定义，理解单位面积表面力（压强、切应力）和单位质量力的物 理意义。 5、了解量纲的概念，能正确确定各种物理量的量纲。 【学习重点】 1、连续介质和理想液体的概念。 2、液体的基本特征和主要物理性质， 特别是液体的粘滞性和牛顿内摩擦定律及其应用条件。 3、作用在液体上的两种力。 【内容提要和学习指导】 1.1 水力学课程的性质和任务 水力学是水利水电工程专业重要的技术基础课， 它的任务是研究以水为代表的液体的平 衡和机械运动的规律， 并依据这些规律来解决工程中的实际问题， 为今后学习专业课程和从 事专业技术工作打下良好的基础。 1.2 连续介质的概念 连续介质是水力学研究中常用的基本概念。 我们在学习普通物理时都知道， 世界上一切 物质都是由分子构成的。 从微观上而言， 组成物体的分子都是离散的， 其运动状态是随机的 呈不均匀状态。 这给运用高等数学微积分方法来分析讨论液体的运动带来了很大的困难， 因 为微积分运算的必要条件是连续性。 从宏观上而言， 我们所研究的是由液体质点组成的液体 的宏观运动。 液体质点是由大量分子组成的在微观上充分大而宏观上是非常小的几何点的液 体微团，它呈现的运动是由组成质点的大量分子运动的平均， 因而宏观运动是均匀而连续的。 这样我们就可以提出下列假设：即液体所占据的空间是由液体质点连续地无空隙地充满的， 组成液体的质点运动的物理量是连续变化的连续函数。 这就是连续介质的概念。 这样水力学 研究的液体运动就是连续介质的连续运动，可以运用微积分来分析液体运动和建立运动方 程，给水力学研究带来极大的方便。 1.3 液体的基本特征 自然界的物质有三种基本形式， 即气体、 液体和固体。 液体是介于固体和气体之间的物 质形态， 因此液体既具有固体和气体的某些特征， 也存在与两者不同的特征。 液体的基本特 征可以总结如下：液体是一种具有流动性 (易变形的 )、不易被压缩的、均匀各向同性的连续 介质。 1.4 液体的主要物理性质 在水力学中，与机械运动有关的液体主要物理性质如下： （1）液体的惯性、质量和密度： 惯性是物体具有的反抗改变它原有运动状态的物理特性。质量是物体惯性大小的度量， 常以符号 M 表示。当物体受其到它物体的作用而改变运动状态时，它反抗改变原来的运动 状态而作用在其它物体上的反作用力称为惯性力，惯性力的表达式为： F ma （1— 1） 密度是单体体积液体具有的质量， 液体的密度常用符号 ρ表示。请注意在国际单位制和 工程单位制中质量和密度的单位是不同的， 我国规定推荐使用国际单位制， 但在工程中还有 些地方使用工程单位制，因此物理量两种单位制的表达都应掌握。 （2 ）液体的重量与容量： 地球对物体的万有引力称为重力，或称为物体具有的重量，常用符号 G 表示。单位体 积液体所具有的重量称为容重，也