液体静力学试讲标准教案详解.doc

《液压与气动技术》 授课教案 课题：液体静力学 系（部）：机电工程系 授课教师：赵粉菊 授课日期：2016.10.15 【】【】【】【教学目标】知识目标：1、2、能力目标：【教学方法】【】【教学重难点】重点： 难点：。【教学】4、任务小结----布置作业 【教学】 学生活动：思考作用在液体上的力有哪些？（1分钟） 教师活动：给出答案进行详细的讲解 1、作用于液体上的力 质量力：与液体质量有关，并作用于液体所有质点的力。重力、惯性力 表面力：作用于液体表面上的力。法向力、切向力。 外力：其他物体（活塞、大气层）作用 表面力 在液体上的力 内力：一部分液体作用于另一部分液体 注：静止的液体只能承受压力。 2、液体静压力定义： 液体处于静止状态时，单位面积上所受的内法线方向的作用力。 ΔF --法向作用力 ΔA –作用面积 若法向力均匀地作用在面积A上，则压力表示为P=F/A，式中A：为液体有效作用面积，F：为液体有效作用面积上所受的法向力。 液体静压力具有两个重要的的特性： （1）液体静压力垂直于作用面，方向为该作用面的内法线方向。 ①液体只能保持一定的体积，不能保持固定的方向；②液体质点间的内聚力很小，不能承受拉力；③静止液体不呈现粘性，没有剪切力。所以，只能承受法向压力。 （2）静止液体内，任意点处所受到的静压力在各个方向上都相等。 如果液体中某一点所受到的各个方向的压力不相等，那么在不平衡力作用下，液体就要流动，这样就破坏了液体静止的条件。直到作用于该点的各个方向压力相等，满足力平衡条件，液体才处于静止状态。 （二）、液体静压力基本方程 学生活动：思考高中物理知识物体所受到的力，及怎样列平衡方程？（2分钟） 教师活动：给出答案，重力、摩擦力、压力，支持力等等，一般沿X方向或Y方向列平衡方程。从而引入以下内容： 静止液体内部受力情况如图所示，设容器中装满液体，在任一点A处取一微小面积dA，该点距离液面的深度为h。为求得任一点A的压力，取dA.h液柱为分离体，依据静压力特性，作用在这个液柱上的力在各方向都平衡。则在垂直方向上的力平衡方程为: p△A=p0△A+G， 即： p=p0+ρgh ρ--液体的密度 g--液体的比重 分析静压力基本方程可知： 1）静止液体中任一点处的压力均由两部分组成。即液面上的表面压力P0和液体自重而引起的对该点的压力ρgh。 2）静止液体内的压力随液体距离液面的深度呈线性规律分布，且在同一深度上各点的压力相等。压力相等的所有点组成等压面。 举例：一次函数y=kx+b 推论：等压面概念（均质、连通、水平面势必为等压面） 在均质连通的液体中水平面必为等压面（在均质、连通的液体中等压面必为水平面） 等压面具备的三个条件： ①均质：同一液体，②连通：同一液体并相连 ③水平面：处于同一水平位置 学生任务：如图所示试判别哪些是等压面？ 教师活动：给出正确答案 1——2 均、连、水 是 2——3 均、连、水 是 3——8 不、不、水 否 4——5 均、连、水 是 4——7 不、不、水 否 6——7 均、连、水 是 3）实际的液压传动中，外加压力远远大于液体自重所形成的的压力ρgh，故可将液体自重忽略不计。 学生活动：应用液体静压力学方程计算下题（3分钟） [例] 容器内盛油液。已知油的密度(=900 kg/m3 ，活塞上的作用力F=1000 N ，活塞的面积A=1×10-3 m2 ，假设活塞的重量忽略不计。问活塞下方深度h=0.5 m 处油液内的压力是多少？ 教师活动：给出正确答案 解: 活塞与液体接触面上的压力均匀分布，有： 根据静压力基本方程式，有： 结论：液体在受外界压力作用的情况下，液体自重所形成的那部分压力(gh 相对甚小，在液压系统中常可忽略不计，因而可近似认为整个液体内部的压力是相等的。 以后我们在分析计算液压系统的压力时，一般都采用这种结论。 静压力基本方程的物理意义 ①静止液体内任何一点的能量，具有压力能和位能两种形式，其总和保持不变。 ②静止液体内任何一点具有的压力能和位能，两种形式之间可以相互转换。 即：能量守恒。 （三）、压力表示方法 绝对压力：以绝对零压力作为基准所表示的压力。 相对压力：以当地大气压力作为基准所表示的压力。测压仪表一般均受大气压力作用，又称表压力。 真空度：相对压力为负值时的绝对值。即，绝对压力比当地大气压力小的那部分压力值。 p＞pa时：用相对压力或绝对压力表示。 p＜pa时：用真空度（相对压力