第2章 流体力学基础 （一）（讲义）-《液压与气压传动》同步教学（高等教育出版社）

课题 设计液压千斤顶——流体力学基础知识（一） 课时 2课时（90 min） 教学目标 知识技能目标： 1． 掌握液体静力学基础 2． 掌握液体动力学基础 思政育人目标： 培养学生刻苦钻研的学习作风 教学重难点 教学重点：液体静力学基础和动力学基础 教学难点：液体静力学基础和动力学基础的应用 教学方法 问答法、讨论法、讲授法 教学用具 电脑、投影仪、多媒体课件、教材 教学设计 第1节课： 课前任务→考勤（2 min）→任务导入（8 min）→传授新知（35 min） 第2节课：问题导入（5 min）→传授新知（30 min）→知识拓展（5 min）→课堂小结（3 min）→作业布置（2 min） 教学过程 主要教学内容及步骤 设计意图 第一节课 课前任务 · 【教师】布置课前任务，和学生负责人取得联系，让其提醒同学通过文旌课堂APP或其他学习软件，完成课前任务 李明是东方千斤顶厂的实习生。一天，他接到了设计液压千斤顶的任务，要求能举起2 t重的汽车。现在厂内有一批液压缸库存，大液压缸内径D为100 mm，小液压缸的内径d为30 mm。李明想充分利用库存来设计液压缸，他应该怎么办呢？ · 【学生】完成课前任务 通过课前的预热，让学生了解本次课所学课程的大概内容，激发学生的学习欲望 考勤 （2 min） · 【教师】使用文旌课堂APP，让学生登录签到 · 【学生】使用文旌课堂APP签到 培养学生的组织纪律性，掌握学生的出勤情况 任务导入 （8 min） · 【教师】让学生扫描二维码，领取“任务工单1-3”。提问：如何设计液压千斤顶，使其能够举起一定重量的负载，并随机邀请学生回答 · 【学生】聆听、思考、回答 · 【教师】总结学生的回答 同学们的回答很优秀，通过计算施加在液压缸上的力来设计液压千斤顶。下面我们通过本节课的知识，来详细学习液压千斤顶的设计。 通过互动导入，引导学生思考，调动学生的主观能动性，激发学生的学习兴趣 传授新知 （35 min） · 【教师】介绍工程实际和生活中的液体流动和振动现象，导入知识 在工程实际中，液压泵的安装位置离油箱中的液面有一定的高度要求，那么要如何确定泵的安装高度呢？在日常生活中，当我们开大水龙头之后又迅速关闭时，常听到自来水管内发出猛烈的撞击声，水管也产生了振动，这种现象是如何产生的呢？液体流动的过程中又有哪些规律可循？通过学习基本的流体力学知识，我们可以找到其中的答案。 ......（详见教材） · 【学生】聆听、理解、记忆 一、液体静力学基础 · 【教师】介绍静止液体的概念，引入液体静力学基础 静止液体是指液体内部质点间没有相对运动，即不呈现黏性的液体。如果盛装液体的容器本身处在运动之中，则液体处于相对静止状态。 1. 静压力及其性质 液体单位面积上所受的法向力称为压力，通常用p表示，在物理学中称为压强，但在工程中，人们习惯称为压力。液体内某点处压力p定义为 式中， ——微元面积； ——法向微元作用力。 静止液体的压力称为静压力。若在静止液体的面积A上，作用着均匀分布的法向力F，则静压力可表示为 · 【教师】提示学生液体静压力的基本特性 液体静压力有以下两个基本特性。 ① 液体静压力沿法线方向，垂直于承压面。 ② 静止液体内任一点所受到的各个方向的压力都相等。如果在液体中某点受到的各个方向的压力不相等，那么液体就会产生运动，也就破坏了液体静止的条件。 · 【学生】聆听、理解、记忆 2. 静力学基本方程 在重力作用下的静止液体，其受力情况如图1-7（a）所示，除了液体本身的重力及液面上的压力以外，还有容器壁面对液体的压力。如果要求出液体内离液面深度为h的点B处的压力，可以从液体内取出一个底面通过该点的垂直小液柱，如图1-7（b）所示。 ......（详见教材） 静力学基本方程为： 式中， z0——液面与基准水平面之间的距离； z ——深度为h的点A与基准面之间的距离。 · 【教师】提示学生对式（1-16）进行整理后可得到静力学基本方程的另一表达方式 ......（详见教材） · 【学生】聆听、理解、记忆 · 【教师】讲解书上例1-1 例1-1题目如图1-9所示，已知容器A中的液体密度，容器B中的液体密度......（详见教材）。 · 【学生】聆听、理解、思考 3. 压力的表示方法及单位 压力有绝对压力和相对压力两种表示方法。以绝对真空作为基准测量的压力，称为绝对压力；以当地大气压力为基准测量的压力，称为相对压力。 绝对压力与相对压力的关系及真空度详见教材。 当以大气压为基准计算压力时，基准以上的正值是表压力，基准以下的负值是真空度。绝对压力、相对压力和真空度之间的关系如图1-10所示。 · 【教师】提示学生压力的单位换算 压