2023年泵与风机电子教案单元二

单元单元二液体机械运动的基本规律

课题课题一液体静力学基本方程式及其应用

课型新授课课时2

知识目的：液体静压力的特性，液体静力学基本方程式的第一表达式。

技能目的:静压力特性的实用意义，拟定静压力的大小和方向。

教学目的

德育目的:运用静压力的大小去拟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。

教学重点

2、静力学第一表达式。

一、静压力大小和方向的实验鉴定。

教学难点

二、静压力第一表达式的意义。

教学方法讲授、分析、比较

教学媒体教材、黑板、粉笔

授课时间

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

教材分析

机、闸门、水箱壁面受力分析打下基础。

教后记

布置作业P492-1

作业情况

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

式，用它可以拟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

流体处在绝对静止或相对静止时的压强。

2、流体静压力的两个特性

工方向性:流体静压力的方向总是沿着作用面的内法线方向（因素:静止

流体不能承受剪力和拉力）

1大小性：流体静压力与作用面在空间的方位无关，仅是该点坐标的函重点

数。即：任意一点所受各方向的流体静压强大小相等,与作用面的方掌握

位无关。

，流体静压强的计算

+

p2=Pi泮

明确

各过

程线

3、流体静压力的两个特性的实用意义。

的含

X方向性:只要已知作用面的位置，就能方便的拟定液体静压力的方

义

向。

1大小性:工程上测量流体某点的静压力时，不必选择方位，只需拟定改

点位置即可。

三、静力学基本方程的推导

1、方程的推导

设：敞口容器内盛有密度为P的静止流体,取任意一个垂直流体液柱,上下底面

积均为AnA

作用在上、下端面上并指向此两端面

必须

的压力分别为P1和P2o

—方

该液柱在垂直方向上受到的作用力有：

面力

(1)作用在液柱上端面上的总压力P,

的平

P产P.A(N)

衡进

行计

(2)作用在液柱下端面上的总压力P

2算

P2=p2A(N)T

(3)作用于整个液柱的重力G

G=pgA(Z-Z2)(N)

由于液柱处在静止状态，在垂直方向上的三个作用力的合力为零，即

PiA+pgA(Zi-Z2)--p2A=0

令：h=(Z,—Z2)整理得：p2=Pi+pgh

若将液柱上端取在液面，并设液面上方的压强为Po:

贝I」：P0=Pl+pgh

上式均称为流体静力学基本方程式，它表白了静止流体内部压力变化的规

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：

此处

(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。

为难

(2)在静止的、连续的同一液体内，处在同一水平面上各点的压力均相等。

点，结

(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化。

合实

际讲

(4)P2=P\+hpg或h=———

Pg

解

压强差的也大小可运用一定高度的液体柱来表达。

(5)整理得：Z|g+△=Z2g+&也为静力学基本方程

pg

(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，只合用于压强变

化不大的情况。

重点

静力学表达式记忆

第一

Z+—=C

Pg表达

pp式，是

Z1+L=Z,+工

pgpg后续

——静力学第一表达式学习

的需

要

小结：流体力学也是遵循由浅入深，由简到繁,由特殊到一般的结识规律。

在讲述中运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。

单元单元二液体机械运动的基本规律

课题课题一液体静力学基本方程式及其应用

课型新授课课时2

知识目的:液体静力学第二表达式、第二表达式流体力学意义及作

用。

教学目的技能目的:用第二表达式来鉴定静止液体中的等压面。

德育目的:通过压力图表的互相关系,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。

教学重点

2、第二表达式的流体力学意义及作用。

1、如何对的的鉴定静止液体中的等压面。

教学难点

2、第二表达式的公式应用。

教学方法讲授、分析、比较

教学媒体黑板、粉笔

授课时间

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

教材分析制,对安全运营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。

教后记

布置作业P492-2、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，必须一方面分析作用在流体上的各种力。

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P的均匀静止液体，自由表面上的压强为

在理

Po,则单位质量力在各坐标方向上的分力fx=O,fy=O,fz=-g,代入压强差公式

解的

中，得dp=-pgdz,对不可压缩均质流体，积分上式可得静力学基本方程

基础

z+2=c式中。为积分常数，由边界条件拟定。这就是重力作用下的液体平衡上掌

P8

握

方程，

明确

静力学表达式各过

程线

Z+—=C

Pg

的含

Z,+p^=Z,+p-^-义

pgpg

—静力学基本方程形式之一

2、由上式得P=-PgZ+Cz

代入边界条件：z=0时,p=po

则。产C'

所以P=-pgZ+P0

令Fh（点在液面以下的深度h）

贝IP=-Pgh+P0

一一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，在同一容器中处在静止状态，两种液

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、连续三个条件合实

际讲

■1.静止的水面、湖面、池面为等压面；

解

■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

行鉴

定

让学

生自

主推

导

Pl<p2=p3Vp4

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。

单元单元二液体机械运动的基本规律

课题课题一液体静力学基本方程式及其应用

课型新授课课时2

知识目的：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。

教学目的技能目的:了解能量之间的转换关系。

德育目的：通过能头之间的转换关系拟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。

1、静力学方程式的流体力学意义。

教学重点

2、静力能头线的拟定方法。

一、静力学方程式的流体力学意义。

教学难点

二、测压管能头的计算方法。

教学方法讲授、分析、比较

教学媒体黑板、粉笔

授课时间

本小节内容综合物理和几何两方面的意义，用能头表达单位重量

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

教材分析

和压力能头之间可以互相转换，为测压计的实际应用提供了前提理论

基础。

教后记

布置作业P492-6

作业情况

教学过程:备注

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

Pl=Po+-2）上式除以容重/Z1+R/y=Zo+Po”[

i

P2=Po+r（Z（）-Z2）整理后得z2+p2/y=Z0+Po//

%+p/y=Z?+P2"=Z（）+p（）/y—►z+—=C重点

掌握

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zr-

0

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，可用几何高度来表达

它的意义。在流体力学中常用水头来表达一个高度。Z称为位置水头，

明确

称为压强水头，两水头相加称为测压管水头，它表达测压管水面相对于某基

准面的高度。N+p/y=c表达同一静止液体中，所有各点的各过

程线

测压管水头都相等。

的含

义

3、流体力学意义

位压静

置强水

水水头

头头

必须

一方

面计

算抽

汽率

。

平线

为水

头线

静水

中，

流体

静止

可压

质不

续均

的连

用下

力作

在重

测

CD

曲线

头；

强水

--压

----

；4-

头线

置水

---位

线AB

头；曲

置水

----位

z---

此处

2

为难

二

线。

水头

压管

。

头线

总水

线EF——

。直

水头

速度

2g

点，

结

、

水头

位置

时，其

运动

流线

体沿

负流

一抱

义一

何意

的几

程式

利方

伯努

流体

抱负

合实

图抱

各水头

，但其

转化

互相

之间