稳定流动系统的能量衡算----伯努利方程 稳定流动系统的能量衡算----伯努利方程 潞矿职业高中 张忠 本节教材分析 对于一些生活现

1、稳定流动系统的能量衡算-伯努利方程潞矿职业高中 张忠本节教材分析对于一些生活现象的解释，伯努利方程是相当重要的本节主要讲述了理想流体，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1知道什么是理想流体，知道什么是流体的稳定流动2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1.伯努利方程的推导.2.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、电教法教学用具投影片、多媒体

2、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习目标：1.知道什么是理想气体.2.知道什么是流体的稳定流动.3.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习目标完成过程： 一、导入新课1. 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2.问：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：乒乓球会被吹跑；两张纸会被吹得分开3.实际演示：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；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4.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

3、们就来学习这个问题 二、新课教学1.理想流体(1)用投影片出示思考题：什么是流体?什么是理想流体?对于理想流体，在流动过程中，有机械能转化为内能吗?(2)学生阅读课文，并解答思考题：(3)教师总结并板书流体指液体和气体；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a:流体流动时，速度不同的各层流体之间有摩擦力，这叫流体具有粘滞性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不可压缩的，没有粘滞性的流体，称为理想流体

4、对于理想流体，没有机械能向内能的转化2 稳定流动(1)用多媒体展示一段河床比较平缓的河水的流动(2)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(3)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(4)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(5)学生阅读课文，并回答下列思考题：流线是为了表示什么而引入的?在稳定流动中，流线用来表示什么?通过流线图如

5、何判断流速的大小?(6)学生答：为了形象地描绘流体的流动，引入了流线；在稳定流动中，流线表示流体质点的运动轨迹；流线疏的地方，流速小；流线密的地方，流速大3.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 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。动能： 单位为J/kg。 静压能： （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

6、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， ，J/kg。(4)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。 图1-15 流体流动的总能量衡算 （1-14） 将式（1-14）中的各项除以g，则可得令 ， 则（1-15）式中 ，分别称为位压头、动压头、静压头，为单位重量（1 N）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。式（1-15）中各项均表

7、示单位重量流体所具有的能量，单位为J/N（m）。(5)柏努利方程在生活上的应用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：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，所以两张纸会贴近用多媒体展示飞机飞上天空，并解释：A出示飞机飞行时机翼周围空气的流线分布图：B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

8、升力，所以飞机能飞上天用多媒体课件模型喷雾器和化油器的工作过程A解释它的工作原理：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，被喷成雾状对于汽油机的汽化器(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(6)柏努利方程在工程上的应用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，喷头入口处要维

9、持4.05×104Pa的压力（表压），液体在管内的速度为2.2 m/s，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？ Z20u1 0 u22.2 m/sp10 p2 4.05×104Pa （均为表压），1050 kg/m3We0 Ef25 J/kg代入柏努利方程解得 Z16.73m。确定输送设备的有效功率输送设备的有效功率为 （1-16）式中 Pe 输送设备的有效

10、功率，J/s或W； qm流体的质量流量，kg/s； We1kg流体从输送设备获得的外加能量（又称外加功），J/kg。确定输送液体的压力求管路中流体的流量4巩固练习（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?5小结这四节课我们学习了理想流体的稳定流动过程中压强和流速的关系本节课主要是讲授了流体的能量以及能量守恒-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（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