西北农林科枝大学 水利与建筑工程学院 教 案 学院名称水建学院 课程名称水力学（乙） 课程性质学科基础课 授课教师张新燕 职 称副教授 使用教材吕宏兴等主编《水力学》 授课时数72学时 课程说明：
西北农林科技大学 水利与建筑工程学院 教 案 学 院 名 称 水建学院 课 程 名 称 水力学（乙） 课 程 性 质 学科基础课 授 课 教 师 张新燕 职 称 副教授 使 用 教 材 吕宏兴等主编《水力学》 授 课 时 数 72 学时 课程说明：
课程性质：专业基础课、必修课。 教学目的与要求：要求学生了解或掌握液体运动与平衡规律及其 在工程上的简单应用。教学内容包括两大部分：前半部分介绍液体的 平衡与运动规律、后半部分介绍其工程应用。通过本课程的学习，使 学生掌握水流运动的基本概念、基本理论与分析方法，理解不同水流 的特点，学会常见水利工程中的水力计算，并具备初步的试验量测技 能，为学习后续专业课程和从事专业技术工作打下基础 课程总学时72学时，包括实验8学时和观看录像学时2学时。 教学方式：课堂讲授、实验教学、课堂讨论等，以课堂讲授为 主。 考核方式：最终总成绩评定中，闭卷考试成绩占70%，实验、 平时作业占30%。 实验课：每项实验由2-3名学生组成实验小组进行，实验结束需 递交实验报告，由实验指导教师评定实验成绩。 -2
- 2 - 课程性质：专业基础课、必修课。 教学目的与要求：要求学生了解或掌握液体运动与平衡规律及其 在工程上的简单应用。教学内容包括两大部分：前半部分介绍液体的 平衡与运动规律、后半部分介绍其工程应用。通过本课程的学习，使 学生掌握水流运动的基本概念、基本理论与分析方法，理解不同水流 的特点，学会常见水利工程中的水力计算，并具备初步的试验量测技 能，为学习后续专业课程和从事专业技术工作打下基础。 课程总学时 72 学时，包括实验 8 学时和观看录像学时 2 学时。。 教学方式：课堂讲授、 实验教学、课堂讨论等，以课堂讲授为 主。 考核方式：最终总成绩评定中，闭卷考试成绩占 70%，实验、 平时作业占 30%。 实验课：每项实验由 2-3 名学生组成实验小组进行，实验结束需 递交实验报告，由实验指导教师评定实验成绩
具体安排 第1次课（第1周） 2学时 章节第一章 课目 水力学的研究对像与任务；液体的基本特性和主要物理力学性 课题质；作用于液体上的力：水力学的研究方法。 教学目 明确水力学研究的对像、特点以及其重要性；理解液体的惯性 的和重力特性与粘滞性；了解压缩性与表面张力特性；了解两类作用力的 要求特点；掌握容重与密度间、粘滞性系数与粘滞力间的关系式。 重点与重点：液体的基本特性和主要物理力学性质；作用于液体上的力。 难点 难点：液体的粘滞性。 复习 旧课 1、水力学的定义、任务及其在专业中的作用及水力学的发展概况 2、液体的主要物理性质：1)惯性、质量与密度； 举 2)万有引力特性与重力： 学 3)粘滞性与粘滞系数。 内 3、连续介质和理想液体的概念； 容 4、作用于液体上的力：表面力： 提 质量力： 要 单位质量力。 5、水力学的研究方法理论分析；科学试验。 1液体的基本特征是什么？它与气体、固体有什么区别？ 2为什么要引进连续介质的假设？为什么可以把液体当作连续介 质？ 3液体的主要物理特性是什么？研究液体运动一般主要考虑哪些物 思 理性质？ 考 4液体内摩擦力的大小与哪些因素有关？叙述牛顿内摩擦定律的内 题 容、表达式和使用条件。 5理想液体与实际液体有什么区别？为什么要引入理想液体的概 念？ 6作用在液体上的力有哪几种？如何定义？ 7单位质量力怎样定义的？它的量纲和单位是什么？ 作业 1-2、1-4、1-5 -1-
- 1 - 具体安排 第 1 次课（第 1 周） 2 学时 章节 第一章 课 目 课题 水力学的研究对象与任务；液体的基本特性和主要物理力学性 质；作用于液体上的力；水力学的研究方法。 教学目 的和 要求 明确水力学研究的对象、特点以及其重要性；理解液体的惯性、 重力特性与粘滞性；了解压缩性与表面张力特性；了解两类作用力的 特点；掌握容重与密度间、粘滞性系数与粘滞力间的关系式。 重点与 难点 重点：液体的基本特性和主要物理力学性质；作用于液体上的力。 难点：液体的粘滞性。 复习 旧课 教 学 内 容 提 要 1、水力学的定义、任务及其在专业中的作用及水力学的发展概况； 2、液体的主要物理性质： 1）惯性、质量与密度； 2）万有引力特性与重力； 3)粘滞性与粘滞系数。 3、连续介质和理想液体的概念； 4、作用于液体上的力：表面力； 质量力； 单位质量力。 5、水力学的研究方法 理论分析；科学试验。 思 考 题 1 液体的基本特征是什么？它与气体、固体有什么区别？ 2 为什么要引进连续介质的假设？为什么可以把液体当作连续介 质？ 3 液体的主要物理特性是什么？研究液体运动一般主要考虑哪些物 理性质？ 4 液体内摩擦力的大小与哪些因素有关？叙述牛顿内摩擦定律的内 容、表达式和使用条件。 5 理想液体与实际液体有什么区别？为什么要引入理想液体的概 念？ 6 作用在液体上的力有哪几种？如何定义？ 7 单位质量力怎样定义的？它的量纲和单位是什么？ 作业 题 1-2、1-4、 1-5
《水力学》，吴持恭主编，北京：高等教育出版社，1993 参考 《水力学》，李家星、赵振兴主编，南京：河海大学出版社，2001 书目 《水力学》，李炜、徐孝平主编，武汉，武汉水利电力出版社，2000 第2次课（第1周） 2学时 章、节 第二章：第一节第二节 课目 静水压强及特性；液体的平衡微分方程及积分；等压面。 课题 教学目 了解平衡微分方程的微分与积分形式；掌握静水压强的两个特性 的和 和基本方程 要求 重点与 重点：静水压强的两个特性和基本方程 难点 难点：静水压强的基本方程 复习引旧 液体的主要物理性质！ 课 教 1.平均压强与点压强： 学 2.静水压强的两个特性； 内 3.液体的平衡微分方程式与积分 容 1)液体平衡的微分方程 2)液体平的微分方程的积分 3)静水压强的基本方程。 1什么是静水压强？静水压强有什么特性？ 思考题 2什么是等压面？等压面有什么性质？ 作业题 《水力学》，吴持恭主编，北京：高等教育出版社，1993 参考书 《水力学》，李家星、赵振兴主编，南京：河海大学出版社，2001 《水力学》李炜、徐孝平主编武汉，武汉水利电力出版社，2000 2
- 2 - 参考 书目 《水力学》，吴持恭主编，北京：高等教育出版社，1993 《水力学》，李家星、赵振兴主编，南京：河海大学出版社，2001. 《水力学》，李炜、徐孝平主编，武汉，武汉水利电力出版社，2000. 第 2 次课（第 1 周） 2 学时 章、节 第二章： 第一节 第二节 课目 课题 静水压强及特性；液体的平衡微分方程及积分；等压面。 教学目 的和 要求 了解平衡微分方程的微分与积分形式；掌握静水压强的两个特性 和基本方程。 重点与 难点 重点：静水压强的两个特性和基本方程。 难点：静水压强的基本方程。 复习旧 课 液体的主要物理性质。 教 学 内 容 提 要 1. 平均压强与点压强； 2. 静水压强的两个特性； 3. 液体的平衡微分方程式与积分： 1) 液体平衡的微分方程； 2) 液体平衡的微分方程的积分； 3) 静水压强的基本方程。 思考题 1 什么是静水压强？静水压强有什么特性？ 2 什么是等压面？等压面有什么性质？ 作业题 参考书 目 《水力学》，吴持恭主编，北京：高等教育出版社，1993 《水力学》，李家星、赵振兴主编，南京：河海大学出版社，2001. 《水力学》，李炜、徐孝平主编，武汉，武汉水利电力出版社，2000
第3次课（第1周） 2学时 章、节第二章：第三节第四节 重力作用下和几种质量力共同作用下静水压强的基本公式。绝对 课目、 压强、相对压强、真空及真空度；压强的量测；压强的液柱表示 课题 法、水头与单位势能。 教学目 了解真空及压强的表示方法；掌握压强分类的概念及压强的量测 的和要 方法。 求 重点：相对压强、真空及真空度；压强的量测；水头与单位 重点与 势能。 难点 难点：真空及真空度；水头与单位势能 复习引旧 静水压强的两个特性；静水压强的基本方程 课 1重力作用下静水压强的基本公式. 教 2.几种质量力共同作用下静水压强的基本公式 学 3,绝对压强与相对压强：1)绝对压强；2)相对压强。 内 4.真空及真空度：1)真空；2)真空度。 容 5.静水压强的量测：1)压强的量测；2)压差的量测。 娘 5.压强的液柱表示法： 6.水头与单位势能。 1.静止液体中沿水平方向和垂直方向的静水压强是否变化？怎么 变化？ 2在什么条件下“静止液体内任何一个水平面都是等压面”的说 法是正确的？ 思考题 3请解释下列名词的物理意义：绝对压强，相对压强，真空和真 空度，水头，位置水头，压强水头和测压管水头，并说明水头与 能量的关系。 4.表示静水压强的单位有哪三种？写出它们之间的转换关系。 作业题 2-1、2-3、2-5、2-7 3
- 3 - 第 3 次课（第 1 周） 2 学时 章、节 第二章： 第三节 第四节 课目、 课题 重力作用下和几种质量力共同作用下静水压强的基本公式。绝对 压强、相对压强、真空及真空度；压强的量测；压强的液柱表示 法、水头与单位势能。 教学目 的和要 求 了解真空及压强的表示方法；掌握压强分类的概念及压强的量测 方法。 重点与 难点 重点：相对压强、真空及真空度；压强的量测；水头与单位 势能。 难点：真空及真空度；水头与单位势能。 复习旧 课 静水压强的两个特性；静水压强的基本方程。 教 学 内 容 提 要 1.重力作用下静水压强的基本公式。 2.几种质量力共同作用下静水压强的基本公式 3．绝对压强与相对压强： 1）绝对压强；2）相对压强。 4．真空及真空度： 1）真空；2）真空度。 5．静水压强的量测： 1）压强的量测；2）压差的量测。 5．压强的液柱表示法； 6．水头与单位势能。 思考题 1.静止液体中沿水平方向和垂直方向的静水压强是否变化？怎么 变化？ 2.在什么条件下“静止液体内任何一个水平面都是等压面”的说 法是正确的？ 3.请解释下列名词的物理意义：绝对压强，相对压强，真空和真 空度，水头，位置水头，压强水头和测压管水头，并说明水头与 能量的关系。 4.表示静水压强的单位有哪三种？写出它们之间的转换关系。 作业题 2-1、2-3、2-5、2-7
参考书 《水力学》，吴持恭主编，北京：高等教育出版社，1993 《水力学》，李家星、赵振兴生编，南京：河海大学出版社，2001 目 《水力学》李炜、徐孝平主编，武汉，武汉水利电力出版社2000， 第4次课（第2周） 2学时 章、节第二章：第五节 课目、 静水压强分布图，作用于平面上的静水总压力。 课题 教学目的掌握作用于平面上静水总压力的计算方法 和要求 重点与难重点：静水压强分布图的绘制；作用于平面上的静水总压力。 点 难点：任意平面上静水总压力的计算。 复习引旧课 相对压强及静水压强的两个特性 教 1.静水压强分布图及其绘制： 2.作用于平面上的静水总压力： 内 1)作用于矩形平面上的静水总压力 容 2)作用于任意平面上的静水总压力。 1什么是静水压强分布图？它绘制的原理和方法是什么？为什么 在工程中通常只需要计算相对压强和绘制相对压强分布图？ 思考题2.请叙述并写出计算平面上静水总压力大小和作用点位置的方法 和公式，并说明其应用条件。 作业题2-14、2-16 《水力学》，吴持恭主编，北京：高等教育出版社，1993 《水力学》，李家星、赵振兴主编，南京：河海大学出版社，2001 参考书目 《水力学》，李炜、徐孝平主编，武汉，武汉水利电力出版社 2000
- 4 - 参考书 目 《水力学》，吴持恭主编，北京：高等教育出版社，1993 《水力学》，李家星、赵振兴主编，南京：河海大学出版社，2001. 《水力学》，李炜、徐孝平主编，武汉，武汉水利电力出版社，2000. 第 4 次课（第 2 周） 2 学时 章、节 第二章： 第五节 课目、 课题 静水压强分布图，作用于平面上的静水总压力。 教学目的 和要求 掌握作用于平面上静水总压力的计算方法。 重点与难 点 重点：静水压强分布图的绘制；作用于平面上的静水总压力。 难点：任意平面上静水总压力的计算。 复习旧课 相对压强及静水压强的两个特性。 教 学 内 容 提 要 1．静水压强分布图及其绘制； 2．作用于平面上的静水总压力： 1）作用于矩形平面上的静水总压力； 2）作用于任意平面上的静水总压力。 思考题 1.什么是静水压强分布图？它绘制的原理和方法是什么？为什么 在工程中通常只需要计算相对压强和绘制相对压强分布图？ 2.请叙述并写出计算平面上静水总压力大小和作用点位置的方法 和公式，并说明其应用条件。 作业题 2-14、2-16 参考书目 《水力学》，吴持恭主编，北京：高等教育出版社，1993 《水力学》，李家星、赵振兴主编，南京：河海大学出版社，2001. 《水力学》，李炜、徐孝平主编，武汉，武汉水利电力出版社， 2000
第5次课（第2周） 2学时 章、节第二章：第六节 课目、 压力体图的绘制举例：作用于曲面上的静水总压力的求解。 课题 教学目的掌握压力体图绘制的基本方法；掌握作用于曲面上静水总压力的 和要求计算方法。 重点与难 重点与难点：压力体图的概念与绘制。 点 复习引旧课 作用于平面上的静水总压力的计算方法。 教 1.压力体图绘制的基本方法： 冰 2.压力体图绘制举例： 3.作用于曲面上静水总压力的计算 容 提 要 1压力中心D和受压平面形心C的位置之间有什么关系？什么情 况下D点与C点重合？ 思考题 2请叙述压力体的构成和判断铅垂方向作用力Pz方向的方法。 3.如何确定作用在曲面上静水总压力水平分力与铅垂分力的大 小、方向和作用线的位置。 作业题 2-19、2-20 《水力学》，吴持恭主编，北京：高等教育出版社，1993 《水力学》，李家星、赵振兴主编，南京：河海大学出版社，2001 参考书目 《水力学》，李炜、徐孝平主编，武汉，武汉水利电力出版社 2000. .5
- 5 - 第 5 次课（第 2 周） 2 学时 章、节 第二章： 第六节 课目、 课题 压力体图的绘制举例；作用于曲面上的静水总压力的求解。 教学目的 和要求 掌握压力体图绘制的基本方法；掌握作用于曲面上静水总压力的 计算方法。。 重点与难 点 重点与难点： 压力体图的概念与绘制。 复习旧课 作用于平面上的静水总压力的计算方法。 教 学 内 容 提 要 1．压力体图绘制的基本方法； 2．压力体图绘制举例； 3．作用于曲面上静水总压力的计算 思考题 1.压力中心 D 和受压平面形心 C 的位置之间有什么关系？什么情 况下 D 点与 C 点重合？ 2.请叙述压力体的构成和判断铅垂方向作用力 Pz 方向的方法。 3.如何确定作用在曲面上静水总压力水平分力与铅垂分力的大 小、方向和作用线的位置。 作业题 2-19、2-20 参考书目 《水力学》，吴持恭主编，北京：高等教育出版社，1993 《水力学》，李家星、赵振兴主编，南京：河海大学出版社，2001. 《水力学》，李炜、徐孝平主编，武汉，武汉水利电力出版社， 2000
第6次课（第2周） 2学时 章、节 第二章：第六节 课目、 静水总压力的求解举例。 课题 教学目的和 巩固静水总压力的计算方法，进一步掌握基本概念。 要求 重点与难点 复习引旧课 作用于平面上和曲面上的静水总压力的计算方法。 教 1.作用于平面上静水总压力的计算举例 2.压力图和压力体图的绘制举例： 内 3.作用于曲面上静水总压力的计算举例： 提 要 思考题 作业题 《水力学》，吴持恭主编，北京：高等教育出版社，1993 《水力学》，李家星、赵振兴生编，南京：河海大学出版社 参考书目 2001. 《水力学》，李炜、徐孝平主编，武汉，武汉水利电力出版社 2000. -6
- 6 - 第 6 次课（第 2 周） 2 学时 章、节 第二章： 第六节 课目、 课题 静水总压力的求解举例。 教学目的和 要求 巩固静水总压力的计算方法，进一步掌握基本概念。 重点与难点 复习旧课 作用于平面上和曲面上的静水总压力的计算方法。 教 学 内 容 提 要 1．作用于平面上静水总压力的计算举例； 2．压力图和压力体图的绘制举例； 3．作用于曲面上静水总压力的计算举例； 思考题 作业题 参考书目 《水力学》，吴持恭主编，北京：高等教育出版社，1993 《水力学》，李家星、赵振兴主编，南京：河海大学出版社， 2001. 《水力学》，李炜、徐孝平主编，武汉，武汉水利电力出版社， 2000
第7次课（第2周） 2学时 章、节 第三章：第一节第二节 课目、 描述液体运动的两种方法：恒定流与非恒定流；迹线与流线；流 课题 管、元流、总流、过水断面、流量与断面平均流速。 教学目 了解描述液体运动的两种方法和迹线的概念：掌握恒定流、总流、 的和要 流量与断面平均流速等概念。 求 重点与 重点：恒定流与非恒定流、总流、流量与断面平均流速等。 难点 难点：描述液体运动的两种方法。 复习引旧 普通物理中刚体运动的的描述方法。 染 1.描述液体运动的两种方法： 举 1)拉格朗日法： 学 2)欧拉法。 2.恒定流与非恒定流； 内 3.过水断面、流管、元流、总流； 4.流量、断面平均流速 要 5.流线与迹线； 6.流线的定义与特性 1描述液体运动有那两种方法？两种方法有什么区别？ 2什么是流线和迹线？流线具有什么性质？ 思考题 3.什么是过水断面和断面平均流速？为何要引入断面平均流速？ 4.叙述流动的分类和其特征？ 作业题3-1 .7
- 7 - 第 7 次课（第 2 周） 2 学时 章、节 第三章: 第一节 第二节 课目、 课题 描述液体运动的两种方法；恒定流与非恒定流；迹线与流线；流 管、元流、总流、过水断面、流量与断面平均流速。 教学目 的和要 求 了解描述液体运动的两种方法和迹线的概念；掌握恒定流、总流、 流量与断面平均流速等概念。 重点与 难点 重点： 恒定流与非恒定流、总流、流量与断面平均流速等。 难点：描述液体运动的两种方法。 复习旧 课 普通物理中刚体运动的的描述方法。 教 学 内 容 提 要 1．描述液体运动的两种方法： 1）拉格朗日法； 2）欧拉法。 2．恒定流与非恒定流； 3．过水断面、流管、元流、总流； 4．流量、断面平均流速； 5．流线与迹线； 6．流线的定义与特性。 思考题 1.描述液体运动有哪两种方法？两种方法有什么区别？ 2.什么是流线和迹线？流线具有什么性质？ 3.什么是过水断面和断面平均流速？为何要引入断面平均流速？ 4.叙述流动的分类和其特征？ 作业题 3-1
《水力学》，吴持恭主编，北京：高等教育出版社，1993 参考书 《水力学》，李家星、赵振兴主编，南京：河海大学出版社，2001 目 《水力学》，李炜、徐孝平主编，武汉，武汉水利电力出版社 2000. 第8次课（第3周） 2学时 章、节 第三章：第三节第四节 课目、 一、二、三维流；恒定一元流的连续性方程；理想液体及实际液 课题 体元流的能量方程。 教学目 了解理想液体及实际液体元流的能量方程；掌握恒定一元流的连 的和要 续性方程。 求 重点与 重点：实际液体元流的能量方程；恒定一元流的连续性方程 难点 难点：实际液体元流的能量方程 复习引旧 流线的定义与特性、元流。 课 1 二、三维流的概念 2.恒定一元流元流的连续性方程； 学 3.恒定一元总流的连续性方程】 4.实际液体元流的能量方程； 5.实际液体元流能量方程的讨论 提 1)理想液体元流能量方程： 2)静止液体的能量方程： 3)能量守衡与转化的意义。 思考题 作业题3-2 8
- 8 - 参考书 目 《水力学》，吴持恭主编，北京：高等教育出版社，1993 《水力学》，李家星、赵振兴主编，南京：河海大学出版社，2001. 《水力学》，李炜、徐孝平主编，武汉，武汉水利电力出版社， 2000. 第 8 次课（第 3 周） 2 学时 章、节 第三章: 第三节 第四节 课目、 课题 一、二、三维流；恒定一元流的连续性方程；理想液体及实际液 体元流的能量方程。 教学目 的和要 求 了解理想液体及实际液体元流的能量方程；掌握恒定一元流的连 续性方程。 重点与 难点 重点：实际液体元流的能量方程；恒定一元流的连续性方程。 难点：实际液体元流的能量方程。 复习旧 课 流线的定义与特性、元流。 教 学 内 容 提 要 1．一、二、三维流的概念； 2．恒定一元流元流的连续性方程； 3．恒定一元总流的连续性方程； 4．实际液体元流的能量方程； 5．实际液体元流能量方程的讨论 1）理想液体元流能量方程； 2）静止液体的能量方程； 3）能量守衡与转化的意义。 思考题 作业题 3-2