泵与风机电子教案单元二李静

律。 即：静止流体内部某一点的压强等于作用在其上方的压强加上液柱的重力压
强。 2、静力学基本方程的讨论 : （1）在静止的液体中，液体任一点的压力与液体密度和其深度有关。 （2）在静止的、连续的同一液体内，处于同一水平面上各点的压力均相等。 （3）当液体上方的压力有变化时，液体内部各点的压力也发生同样大小的变
此处 为难 点，结
合实
际讲
（2） U形管测压计（利用等压面）
解
优点：可以测量较大的压强
一、解体步骤：
（1）选取等压面。
（2）根据静力学基本方程， 分别写出等压面左侧和右侧的静压强表达式。 再
按同一等压面上的各点静压强相等的原则，列出等压面方程。
（3）对等压面方程进行整理，并代入数据。压强代入时，方程式两端应采用
讲授、分析、比较
教材、黑板、粉笔
液体静压力的两个重要特性对于工程上测量流体某点的静压力的大 小和方位具有重要的意义，通过教材静压力特性分析，为水位计、水 压机、闸门、水箱壁面受力分析打下基础。
教后记 布置作业 作业情况
P49 2-1
教学过程：
备注
引入课题： 液体静力学基本方程式是揭示不可压缩流体在平衡状态下力学规律的公
体之间形成分界面。这种分界面既是水平面又是等压面。
3）对于气体，由于气体的容重很小，在高差不大的情况下，气柱产生的
压强值很小，因而可以忽略的影响。
此处
4）静止液体任一边界面上压强的变化， 将等值地传到其他各点 （只要静 为 难
止不被破坏），这就是水静压强等值传递的帕斯卡定律。
点，结
注意：判断等压面需静止、同种、连续三个条件
课题
课题一 液体静力学基本方程式及其应用
课型
教学目标
教学重点 教学难点 教学方法
新Βιβλιοθήκη Baidu课
课时
2
知识目标 ：液体静力学第二表达式、第二表达式流体力学意义及作 用。 技能目标 ：用第二表达式来判定静止液体中的等压面。 德育目标： 通过压力图表的相互关系，制定安全压力表操作规程， 从而提高工作效率。 1、能头、能头线的概念。 2、第二表达式的流体力学意义及作用。 1、如何正确的判定静止液体中的等压面。 2、第二表达式的公式应用。
图 理 合实
想流体伯努利方程的几何意义 之和总是保持不变，即理想流体各过水断面上的 总水 头永远是相等的。
际进 行讲 解。
如果用 H表示各项水头之和，即总水头，则
p u2 Hz
2g
伯努利方程写为
H=常数或
H1 H 2
小结： 流体力学也是遵循由浅入深，由简到繁，由特殊到一般的认识规律。
单元 课题 课型
A'
p 2/
必须
首先
z2
计算
抽汽
率
z——位置水头；曲线 AB——位置水头线； p ——压强水头；曲线 CD——测 此处
压管水头线。 u 2 ——速度水头。直线 EF——总水头线。 2g
为难 点，
理想流体伯努利方程式的几何意义——理想流体沿流线运动时，其位置水头、
结
压强水头、速度水头可能有变化或三个水头之间相互转化，但其各水头
同一形式的压强。
（ 2） U形管测压计（利用等压面）
优点：可以测量较大的压强
p1 p 1h1 p2 2h2
p 2h2 1h1
pa
p
A
h2
1
h1
p1 p2
1
2
（ 3） U形管差压计（利用等压面）
测量同一容器两个不同位置的压差 或不同容器的压强差。
B
2
z △
A h
p1 pA (h h2)
讲授新课：
一、静力学基本方程的推导
如图所示，容器中盛有密度为ρ的均匀静止液体，自由表面上的压强为
P0，则单位质量力在各坐标方向上的分力 f x=0,f y=0,f z=-g, 代入压强差公式中， 得 dp gdz , 对 不可压缩 均 质流体， 积分上式 可 得静力学基 本方程 z p c 式中 c 为积分常数， 由边界条件确定。 这就是重力作用下的液体平衡
g 方程，
在理 解的 基础 上掌 握
静力学表达式
P Z ρg C
Z1
P1 ρg
Z2
P2 ρg
明确 各过 程线 的含 义
—— 静力学基本方程形式之一
2、由上式得 P=- ρ gZ+C＇
代入边界条件： z＝0 时， p＝p0
则
p 0＝C’
所以
P=- ρ gZ+P0
令 - z＝h（点在液面以下的深度 h）
p2 p1 h
P1
1 h P2 2
3、流体静压力的两个特性的实用意义。 方向性：只要已知作用面的位置，就能方便的确定液体静压力的方 向。 大小性：工程上测量流体某点的静压力时，不必选择方位，只需确 定改点位置即可。
三、 静力学基本方程的推导
重点 掌握
明确 各过 程线 的含 义
1、方程的推导
设：敞口容器内盛有密度为 的静止流体，取任意一个垂直流体液柱，上下底
Z1 p1
Z 2 p2
Z0 p0
Z0 p0 Z 0 p0
p
z
C
在静止流体中任一点的单位位能与单位压能之和 （即单位势能）为常数
备注
重点 掌握
2.几何意义
流体静力学基本方程中的各项都具有长度的量纲， 可用几何高度来表示
它的意义。在流体力学中常用水头来表示一个高度。
Z 称为位置水头，
称为压强水头，两水头相加称为测压管水头，它表示测压管水面相对于某
讲授新课： 四、液体静力学基本方程式的应用 1、测量液面位置 （1）玻璃管水位计：应用的是连通器的原理。 （2）锅炉汽包水位计
备注
在理 解的 基础 上掌 握
2、测量液体的压力 （1）单管测压管（测压管） 测压管是一根直径均匀的玻璃管，直接连在需要测量压强的容器上，以流体静 力学基本方程式为理论依据。
则
P=- ρ gh+P0
——静力学基本方程形式之一
由液体静力学的基本方程式可以得出以下结论：
1) 在同一静止流体中， 深度相同的各点， 压强也相同。 这些深度相同的
点所组成的平面是一个水平面，可见静止水平面是压强处处相等的面，
即等压面。
2）两种容重不同互不混合的液体， 在同一容器中处于静止状态， 两种液
面积均为 Am2。
作用在上、下端面上并指向此两端面
的压力分别为 P 1 和 P 2 。 该液柱在垂直方向上受到的作用力有 :
（1）作用在液柱上端面上的总压力 P1
P
1= p 1 A (N)
（2）作用在液柱下端面上的总压力 P 2
P
2= p 2 A (N)
（3）作用于整个液柱的重力 G
G=
gA(Z1-Z 2) (N)
由于液柱处于静止状态，在垂直方向上的三个作用力的合力为零，即
：
p 1 A+ gA(Z1 -Z 2) - –p2 A = 0
令： h= (Z 1 -Z 2)
整理得： p 2 = p 1 + gh
若将液柱上端取在液面，并设液面上方的压强为 p 0 ；
则： p 0 = p 1 + gh
上式均称为流体静力学基本方程式，它表明了静止流体内部压力变化的规
化。
（4） p2 p1 h g
或h
p2 p1 g
压强差的也大小可利用一定高度的液体柱来表示。
必须 首先 力的 平衡 进行 计算
此处 为难 点，结 合实 际讲 解
（5）整理得： z1 g p1 z2 g 2 也为静力学基本方程 g
（6）方程是以不可压缩流体推导出来的，对于可压缩性的气体，只适用于压 强变化不大的情况。
讲授、分析、比较
教学媒体
黑板、粉笔
授课时间
教材分析
教后记 布置作业
在热力发电厂中， 通过各种设备的压力表对设备的压力进行控制， 对安全运行起着重要的指导作用， 因而准确分析压力表的测量结果， 进行电厂设备的有效控制至关重要。
P49 2-7
作业情况
教学过程：
引入课题： 研究流体机械运动的规律时，必须首先分析作用在流体上的各种力。
静力学表达式
P Z ρg C
Z1
P1 ρg
Z2
P2 ρg
—— 静力学第一表达式
小结： 流体力学也是遵循由浅入深，由简到繁，由特殊到一般的认识规律。 在讲述中利用物理学中物体受力平衡的原理推导静力学第一表达式，效果较 好。
重点 记忆 第一 表达 式，是 后续 学习 的需 要
单元
单元二 液体机械运动的基本规律
式，用它可以确定静止液体内任意一点的静压力的大小。 讲授新课：
一、液体静压力的特性 1、流体的静压强定义 流体处于绝对静止或相对静止时的压强。 2、流体静压力的两个特性
方向性：流体静压力的方向总是沿着作用面的内法线方向（原因： 静止流体不能承受剪力和拉力） 大小性：流体静压力与作用面在空间的方位无关，仅是该点坐标的 函数。即：任意一点所受各方向的流体静压强大小相等，与作用面 的方位无关。 流体静压强的计算
真 空： 相对压强：
pv h
p
h
明确 各过 程线 的含 义
优点：结构简单 缺点：只能测量较小的压强
pa pv
h h
p0
pa
A
? 单管压力计
思考： 1、测量原理？
p1 pa p1 (表 ) R g
pa
通大气
R
A 1? ..
单管压力计
表明：读数越大，容器内表压越大。
2、适用场合？
不能测气体的压力，且被测液体的压力大于当地大气压。
教后记 布置作业 作业情况
P49 2-6
教学过程：
引入课题： 流体在受到外在切向应力作用时，会产生不同特性的基本变形，流体也不例
外，下面来具体研究一下。 讲授新课：
三、流体静力学基本方程的意义
1. 物理意义
p1 p0
Z 0 Z1
p2 p0
Z0 Z 2
上式除以容重 整理后得
Z 1 p1 Z 2 p2
教学重点 教学难点 教学方法
1、静力学方程式的流体力学意义。 2、静力能头线的确定方法。 一、静力学方程式的流体力学意义。 二、测压管能头的计算方法。
讲授、分析、比较
教学媒体
黑板、粉笔
授课时间 教材分析
本小节内容综合物理和几何两方面的意义，用能头表示单位重量 流体所具有的能量，在同种、连通、静止的液体中、各点的位置能头 和压力能头之间可以相互转换，为测压计的实际应用提供了前提理论 基础。
1. 静止的水面、湖面、池面为等压面； 2. 液体容器，测压管、锅炉等上部的气体空间，我们就认为各点的压强
合实 际讲 解
是相等的；
3. 帕斯卡定律在水压机，液压传动，气动阀门，水力闸门等水力机械中
得到广泛应用。
举例
1. 判断下列点的压强大小
应用 静力 学第 二表 达式 来进 行判 定
让学 生自 主推 导
P1<p2=p3<p4 课堂小结： 灵活运用绝对压力、 相对压力、 真空值的关系式去求解各种表压力。
单元 课题 课型
教学目标
单元二 液体机械运动的基本规律
课题一 液体静力学基本方程式及其应用
新授课
课时
2
知识目标 ：通过第二表达式来了解液体静力学基本方程式的物理意义、 几何意义和流体力学意义。 技能目标 ：了解能量之间的转换关系。 德育目标： 通过能头之间的转换关系确定出静力能头与测压力能头之 间的计算关系，为电厂的压力计算奠定基础。
基准面的高度。 Z p
c 表示同一静止液体中，所有各点的测
压管水头都相等。
3、流体力学意义
明确 各过 程线 的含 义
p
z
C
g
A
位压 静 置强 水 水 水 头 p’1/
头头
z1
完全真空
p0 p2 2
p1 1
A pa/ A' P’2/
p1/
z2
基准面
z1
pa
p0 p2 2
p1 1
在重力作用下的连续均质不可压静止流体中，静水头线为水平线。
讲授、分析、比较
教学媒体
黑板、粉笔
授课时间
教材分析 教后记
布置作业
在热力发电厂中，通过各种设备的压力表对设备的压力进行控 制，对安全运行起着重要的指导作用，因而准确分析压力表的测量 结果，进行电厂设备的有效控制至关重要。
P49 2-2 、 2-3 、2-5
作业情况
教学过程：
备注
引入课题：
研究流体机械运动的规律时，必须首先分析作用在流体上的各种力。
教学目标
教学重点 教学难点 教学方法
单元二 液体机械运动的基本规律
课题一 液体静力学基本方程式及其应用
新授课
课时
2
知识目标 ：应用静力学基本方程式来测量液面位置，测量液体的压 力。 技能目标 ：让学生了解水位计测量方法，各种测压计在电厂中的应 用。 德育目标： 电厂汽包水位测量、测压管压力的计算实现设备的安全 运行。 1、玻璃管水位计与汽包水位计的测量结果的不同。 2、汽包水位计的水位的绝对误差和相对误差的计算。 1、各种液柱式测压计的应用范围。 2、水银测压计、真空计和差压计的压力计算。
单元 课题 课型
教学目标
教学重点 教学难点 教学方法 教学媒体 授课时间
教材分析
单元二 液体机械运动的基本规律
课题一 液体静力学基本方程式及其应用
新授课
课时
2
知识目标 ：液体静压力的特性，液体静力学基本方程式的第一表达式。 技能目标 ：静压力特性的实用意义，确定静压力的大小和方向。 德育目标： 利用静压力的大小去确定静压力的大小和方向，为工程应 用提供了便捷。 1、静压力的特性。 2、静力学第一表达式。 一、 静压力大小和方向的实验判定。 二、 静压力第一表达式的意义。