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潞矿职业高中 张忠
●本节教材分析
对于一些生活现象的解释,,理想流体的稳定流动,然后结合功和能的关系推导出伯努利方程,最后运用伯努利方程来解释生活和化工生产中的有关现象.
●教学目标
一、知识目标
知道什么是理想流体,知道什么是流体的稳定流动.
知道伯努利方程,知道它是怎样推导出来的.
二、能力目标
学会用伯努利方程来解释现象.
三、德育目标
通过演示,渗透实践是检验真理的惟一标准的思想 .
●教学重点
伯努利方程的推导.
用伯努利方程来解释现象.●教学难点
用伯努利方程来解释现象.●教学方法
实验演示法、归纳法、阅读法、电教法
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●教学用具
投影片、多媒体课件、漏斗、乒乓球、两张纸
●教学过程
用投影片出示本节课的学****目标:
知道什么是理想气体.
知道什么是流体的稳定流动.
知道伯努利方程,知道它是怎样推导出来的,会用它解释一些
现象.
学****目标完成过程:一、导入新课
用多媒体介绍实验装置
把一个乒乓球放在倒置的漏斗中间
:如果向漏斗口和两张纸中间吹气,会出现什么现象 ?
学生猜想:
①乒乓球会被吹跑;
②两张纸会被吹得分开.
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实际演示:
①把乒乓球放在倒置的漏斗中间, 向漏斗口吹气,乒乓球没被吹
跑,反而会贴在漏斗上不掉下来;
②平行地放两张纸,向它们中间吹气,两张纸不但没被吹开,反
而会贴近
导入:为什么会出现与我们想象不同的现象,这种现象又如何解释呢?本节课我们就来学****这个问题.
二、新课教学
理想流体
用投影片出示思考题:①什么是流体?
②什么是理想流体?
③对于理想流体,在流动过程中,有机械能转化为内能吗 ?
学生阅读课文,并解答思考题:
教师总结并板书①流体指液体和气体;②液体和气体在下列情况下可认为是不可压缩的.
a:液体不容易被压缩,在不十分精确的研究中可以认为液体是不
可压缩的.
b:在研究流动的气体时,如果气体的密度没有发生显著的变化,
也可以认为气体是不可压缩的.
③a:流体流动时,速度不同的各层流体之间有摩擦力, 这叫流体
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具有粘滞性.
b:不同的流体,粘滞性不同.
c:对于粘滞性小的流体,有些情况下可以认为流体没有粘滞性.
④不可压缩的,没有粘滞性的流体,
体,没有机械能向内能的转化.
稳定流动
用多媒体展示一段河床比较平缓的河水的流动.
学生观察,教师讲解.
通过画面,我们可以看到河水平静地流着,过一会儿再看,河水
还是那样平静地流着,各处的流速没有什么变化,河水不断地流走,
可是这段河水的流动状态没有改变,河水的这种流动就是稳定流动.
学生叙述什么是稳定流动
流体质点经过空间各点的流速虽然可以不同,但如果空间每一点
的流速不随时间而改变 ,这样的流动就叫稳定流动.
举例:自来水管中的水流,石油管道中石油的流动,都可以看作稳定流动.
学生阅读课文,并回答下列思考题:①流线是为了表示什么而引入的?
②在稳定流动中,流线用来表示什么 ?
③通过流线图如何判断流速的大小 ?
学生答:①为了形象地描绘流体的流动,引入了流
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线;
②在稳定流动中,流线表示流体质点的运动轨迹;
③流线疏的地方,流速小;流线密的地方,流速大.
稳定流动的机械能守恒——柏努利方程
1)导入:流体在管内做稳定流动过程中,有三种形式机械能——位能、动能、静压能的改变及转换。
2)流体所具有的能量——机械能
①位能:gZ(J),单位为J/kg。位能是相对值,计算时须规定
一个基准水平面,如 0-0面。
②动能:1
u2
单位为J/kg。
2
③静压能:
p(J),单位为J/kg。
上述三种机械能都可以用测压管中的一段液体柱高度来表示,称为“压头”。位压头表示1N流体的位能;动压头表示1N流体的动能;静压头表示1N流体的静压能。
(3)系统与外界交换的能量
外功或有效功:1kg流体从流体输送机械所获得的能量, We,单
位为J/kg。
损失能量:流体在系统流动时因克服系统阻力所损耗的能量,
Ef ,J/kg。
柏努利方程——反映了流体流动过程中各种能量的转化和守恒规律。
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图1-15
流体流动的总能量衡算
1
2
p1
1
2p2
Ef(1-14)
gZ1
2u1
We
gZ2
2u2
将式(1-14)中的各项除以g,则可得
Z1
u12
p1
We
Z2
u22
p2
Ef
2g
g
g
2g
g
g
令He
We
,Hf
Ef
g
g
则Z1
u12
p1
He
Z2
u22
p2
Hf
(1-15)
2g
g
2g
g
式中
Z,u2
,
p
——分别称为位压头、动压头、静压头,为
2g
g
单位重量(1N)流体所具有的机械能,m;
He
——有效压头,单位重量流体在截面
1-与截面2-
间所
获得的外加功,m;
∑Hf——压头损失,单位重量流体从截面 1- 流到截面2-
的能量损失,m。
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式(1-15)中各项均表示单位重量流体所具有的能量,单位为
J/N(m)。
柏努利方程在生活上的应用①重新做导语中的二个演示实验,要求学生用伯努利方程对实验现象做出解释:②学生:经过漏斗吹乒乓球时,乒乓球上方的空气
流速大,压强小,下方空气的压强大,乒乓球受到向上
的力,所以会贴在漏斗上不掉下来.
学生:当向两张纸中间吹气时,两张纸中间空气的流速大,压强
小,外边空气的压强大,所以两张纸会贴近.
③用多媒体展示飞机飞上天空,并解释:
:
:由于机翼截面的形状上下不对称,机翼
上方的流线密,流速大;下方的流线疏,流速小,由
伯努利方程知:机翼上方的压强小下方的压强大,这
样就产生了作用在机翼上的向上的升力,所以飞机能飞上天.
④用多媒体课件模型喷雾器和化油器的工作过程
:
喷雾器工作时,让空气从小孔迅速流出,小孔附
近的流速大,压强小,容器里面的液面上方压强大,
液体就沿小孔下边的细管升上来,从细管的上口流出
后,受气流的冲击,
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器(也叫化油器),当气缸里的活塞做吸气冲程时,空气被吸入管内,在流经管的狭窄部分时流速大,压强小,汽油就从安装在狭窄部分的喷嘴流出,被喷成雾状形成油气混合物,进入气缸.
柏努利方程在工程上的应用①确定两设备间的相对位置高度
【例1-3】某车间用一高位槽向喷头供应液体,液体密度为1050
kg/m3。为了达到所要求的喷淋条件,×104Pa的压力(表压),,管路阻力为25J/kg(从高位槽的液面算至喷头入口处),假设液面维持恒定,求高位槽内液面至少要在喷头入口以上多少米?
例1-3附图
解:取高位槽液面为 1-截面,喷头入口处为2-截面,以2-截
面所在水平面为基准面
在两截面之间列柏努利方程
列出已知条件 Z1=? Z 2=0
u1=0 u 2=
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p1=0 p 2 =×104Pa(均为表压),ρ=1050kg/m3
We=0 ΣEf=25J/kg
代入柏努利方程
解得 Z 1=。
②确定输送设备的有效功率
输送设备的有效功率为 Pe qmWe (1-16)
式中 Pe ——输送设备的有效功率, J/s或W;
q m——流体的质量流量, kg/s;
We ——1kg流体从输送设备获得的外加能量(又称外加
功),J/kg。
③确定输送液体的压力
④求管路中流体的流量
1).在航海中,对并排同向行驶的船舶,为什么要限制船速和两船的距离?
2).在高速公路上并排行驶的两辆轿车有相互靠近的趋势,为
什么?
这四节课我们学****了理想流体的稳定流动过程中压强和流速的
-柏努利方程。这是本章节的重点和难点之一,请同学们务必牢记。
1).不可压缩的,没有粘滞性的流体,叫理想流体.
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2).流体流动过程中,如果空间每一点的流速不随时间而改变,这样的流动叫做稳定流动.
3).由伯努利方程知,在流体的流动中,压强跟流速有关,流速大的地方压强小,流速小的地方压强大.
4).伯努利方程的两种形式的涵义。
作业
1****题册P16----P22
(2).课后观察并分析球类比赛中的旋转球和不转球,并说明为
什么旋转球比不旋转球的威力大.
板书设计
---伯努利方程
(1). 理想流体—不可压缩的,没有粘滞性的流体
(2).稳定流动—空间每一点的流速不随时间而改变
1
2
p1
W
gZ2
1
2
p2
E
(3).伯努利方程→①gZ1
u1
u2
2
e
2
f
u12
p1
He
Z2
u22
p2
Hf
②Z1
g
2g
g
2g
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