《流體力學(xué)》課程教學(xué)大綱

《流體力學(xué)》教學(xué)大綱課程編號(hào)：16220006英文名稱：FluidMechanics學(xué)分：2.5學(xué)時(shí)：總學(xué)時(shí)48學(xué)時(shí)，其中理論32學(xué)時(shí)，實(shí)踐16學(xué)時(shí)先修課程：高中物理、高等數(shù)學(xué)、理論力學(xué)課程類別：專業(yè)基礎(chǔ)課授課對(duì)象：土木工程專業(yè)學(xué)生教學(xué)單位：土木工程學(xué)院修讀學(xué)期：第4學(xué)期一、課程描述和目標(biāo)流體力學(xué)是土木水利類專業(yè)的一門(mén)主要工程基礎(chǔ)課。本課程注重學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)、物理、力學(xué)等多學(xué)科知識(shí)的融會(huì)貫通，培養(yǎng)學(xué)生綜合分析問(wèn)題的能力。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握流體力學(xué)的基本概念、基本理論、基本計(jì)算方法，具備解決涉水工程相關(guān)問(wèn)題的能力，并為后續(xù)相關(guān)課程的學(xué)習(xí)以及從事涉水工程相關(guān)工作打下基礎(chǔ)。本課程擬達(dá)到的課程目標(biāo)：課程目標(biāo)1：掌握流體力學(xué)的基本概念、基本原理和基本方程，能夠運(yùn)用流體力學(xué)知識(shí)對(duì)涉水工程復(fù)雜工程問(wèn)題概化，并建立數(shù)學(xué)和力學(xué)模型進(jìn)行推理分析，并獲得有效的解。課程目標(biāo)2：具備運(yùn)用多學(xué)科知識(shí)綜合分析問(wèn)題的能力，能夠應(yīng)用流體力學(xué)、數(shù)學(xué)、工程科學(xué)等基本原理，識(shí)別和判斷涉水工程中復(fù)雜工程問(wèn)題的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。課程目標(biāo)3：能夠應(yīng)用流體力學(xué)基本原理，設(shè)計(jì)和開(kāi)展流體力學(xué)相關(guān)實(shí)驗(yàn)，并對(duì)所采集數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和解釋，通過(guò)信息綜合得到合理有效的結(jié)論。課程目標(biāo)4：能夠選擇和使用恰當(dāng)?shù)膬x器、信息資源和工程工具等，對(duì)復(fù)雜流體力學(xué)問(wèn)題進(jìn)行分析、計(jì)算與設(shè)計(jì)。二、課程目標(biāo)對(duì)畢業(yè)要求的支撐關(guān)系畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)課程目標(biāo)權(quán)重指標(biāo)點(diǎn)1-3應(yīng)用土木工程相關(guān)知識(shí)和數(shù)學(xué)模型方法，推演、分析土木工程專業(yè)工程問(wèn)題。課程目標(biāo)10.3指標(biāo)點(diǎn)2-1能夠應(yīng)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和工程科學(xué)的基本原理，識(shí)別和判斷土木工程專業(yè)復(fù)雜工程問(wèn)題的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。課程目標(biāo)20.3指標(biāo)點(diǎn)4-2能夠基于科學(xué)原理，設(shè)計(jì)和開(kāi)展土木工程專業(yè)性實(shí)驗(yàn)，對(duì)所采集數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和解釋，通過(guò)信息綜合得到合理有效的結(jié)論。課程目標(biāo)30.2指標(biāo)點(diǎn)5-2能夠選擇和使用恰當(dāng)?shù)膬x器、信息資源、工程工具和專業(yè)模擬軟件，對(duì)復(fù)雜土木工程問(wèn)題進(jìn)行分析、計(jì)算與設(shè)計(jì)。課程目標(biāo)40.2教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配理論課學(xué)時(shí)：序號(hào)教學(xué)內(nèi)容基本要求及重、難點(diǎn)（含德育要求）學(xué)時(shí)教學(xué)方式對(duì)應(yīng)課程目標(biāo)1緒論、流體的主要物理性質(zhì)和流體靜力學(xué)了解流體力學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史、定義、任務(wù)，理解流體的質(zhì)點(diǎn)和連續(xù)介質(zhì)模型、作用于流體上的力、流體的主要物理性質(zhì)，掌握牛頓內(nèi)摩擦定律；理解靜水壓強(qiáng)特性，重點(diǎn)掌握靜水力學(xué)基本方程、等壓面及液體中壓強(qiáng)的計(jì)算、測(cè)量與表示方法，掌握作用面上總壓力計(jì)算。德育部分：以水為師，升華治水哲學(xué)，在“堵”與“疏”的治水理念實(shí)踐中，尊重水規(guī)律的辨證思想是中華民族治水的一座豐碑。8課堂講授（ppt、視頻、動(dòng)畫(huà)、實(shí)驗(yàn)錄像、板書(shū)）課程目標(biāo)1課程目標(biāo)22流體運(yùn)動(dòng)學(xué)和流體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)理解描述流體運(yùn)動(dòng)的兩種方法；理解流動(dòng)類型和流束、總流等概念；了解連續(xù)性微分方程和納維-斯托克斯方程及其物理意義；重點(diǎn)掌握總流連續(xù)性方程、能量方程和動(dòng)量方程及其應(yīng)用。德育部分：17世紀(jì)歐洲工業(yè)革命和文藝復(fù)興，先后涌現(xiàn)出了牛頓、伯努利、歐拉、拉格朗日、亥姆霍茲、雷諾、普朗特等一大批在流體力學(xué)方面做出了卓越貢獻(xiàn)的科學(xué)家，而同時(shí)期中國(guó)自然科學(xué)的貢獻(xiàn)幾乎為零。直至現(xiàn)代的中國(guó)才奮起直追，我們新一代的大學(xué)生應(yīng)該接過(guò)老一輩科學(xué)家的接力棒，在自然科學(xué)的大道上奮起直追。8課堂講授（ppt、視頻、板書(shū)、工程案例）課程目標(biāo)1課程目標(biāo)23流體阻力和能量損失理解流動(dòng)阻力和水頭損失分類、理解粘性流體的兩種流態(tài)及判別準(zhǔn)則；掌握?qǐng)A管紊流與層流水頭損失計(jì)算方法。6課堂講授（ppt、實(shí)驗(yàn)錄像、板書(shū)）課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)44量綱分析和相似原理重點(diǎn)掌握量綱分析方法；理解相似概念和主要相似準(zhǔn)則及模型實(shí)驗(yàn)。德育部分：理解科學(xué)的思維和研究理念。2課堂講授（ppt、板書(shū)、工程案例）課程目標(biāo)1課程目標(biāo)25孔口出流及管嘴出流理解孔口出流、管嘴出流的概念；重點(diǎn)掌握孔口出流和管嘴出流的水力計(jì)算；難點(diǎn)在于理解管嘴的真空和管嘴出流的工作條件。4課堂講授（ppt、板書(shū)）課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)46滲流掌握滲流基本概念和達(dá)西定律，理解地下水的漸變滲流、井和井群滲流。德育部分：工程安全重于泰山。2課堂講授（ppt、板書(shū)）課程目標(biāo)1課程目標(biāo)27實(shí)際工程案例結(jié)合毆飛灘圍墾、九堡大橋、杭州灣大橋等實(shí)際案例講解流體力學(xué)相關(guān)知識(shí)在實(shí)際工程中的應(yīng)用。德育部分：借助大量實(shí)際工程案例，讓學(xué)生明白這一個(gè)個(gè)抽象、艱澀的概念和理論知識(shí)都是我們身邊活生生的工程實(shí)踐，同時(shí)學(xué)習(xí)前輩們?yōu)榱丝朔粋€(gè)個(gè)工程難題百折不撓，上下求索的科學(xué)精神。2課堂講授（ppt、工程項(xiàng)目報(bào)告）課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)4合計(jì)32實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：序號(hào)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與要求學(xué)時(shí)類型對(duì)應(yīng)課程目標(biāo)1自循環(huán)流動(dòng)和流譜流線顯示觀察流體運(yùn)動(dòng)的流線、跡線和脈線，了解各種簡(jiǎn)單勢(shì)流如匯流、平行流、圓柱繞流的流譜。1演示課程目標(biāo)3課程目標(biāo)42靜水力學(xué)實(shí)驗(yàn)掌握用測(cè)壓管測(cè)量流體靜壓強(qiáng)技能；驗(yàn)證不可壓縮流體靜力學(xué)基本方程；通過(guò)對(duì)諸多流體靜力學(xué)現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)分析研討，進(jìn)一步提高解決靜力學(xué)實(shí)際問(wèn)題的能力。3驗(yàn)證課程目標(biāo)3課程目標(biāo)43能量方程（伯努利方程）實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證流體恒定總流的能量方程；通過(guò)對(duì)動(dòng)水力學(xué)諸多水力現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)分析研討，進(jìn)一步掌握有壓管流中動(dòng)水力學(xué)的能量轉(zhuǎn)換特性；掌握流速、流量、壓強(qiáng)等動(dòng)水力學(xué)水力要素的實(shí)驗(yàn)量測(cè)技能。3驗(yàn)證課程目標(biāo)3課程目標(biāo)44動(dòng)量定理實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證不可壓縮流體恒定流的動(dòng)量方程；通過(guò)對(duì)動(dòng)量與流速、流量、出射角度、動(dòng)量矩等因素間相關(guān)性的分析研討，進(jìn)一步掌握流體動(dòng)力學(xué)的動(dòng)量守恒定理；了解活塞式動(dòng)量定律實(shí)驗(yàn)儀原理、構(gòu)造，進(jìn)一步啟發(fā)與培養(yǎng)創(chuàng)造性思維的能力。2設(shè)計(jì)課程目標(biāo)3課程目標(biāo)45雷諾實(shí)驗(yàn)觀察層流、紊流的流態(tài)及其轉(zhuǎn)換特征；測(cè)定臨界雷諾數(shù)，掌握?qǐng)A管流態(tài)判別準(zhǔn)則；學(xué)習(xí)古典流體力學(xué)中應(yīng)用無(wú)量綱參數(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究的方法，并了解其實(shí)用意義。3驗(yàn)證課程目標(biāo)3課程目標(biāo)46局部水頭損失實(shí)驗(yàn)掌握三點(diǎn)法、四點(diǎn)法量測(cè)局部阻力系數(shù)的技能；通過(guò)對(duì)圓管突擴(kuò)局部阻力系數(shù)的包達(dá)公式和突縮局部阻力系數(shù)的經(jīng)驗(yàn)公式的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與分析，熟悉用理論分析法和經(jīng)驗(yàn)法建立函數(shù)式的途徑；加深對(duì)局部阻力損失機(jī)理的理解。2驗(yàn)證課程目標(biāo)3課程目標(biāo)47孔口與管嘴出流實(shí)驗(yàn)掌握孔口與管嘴出流的流量系數(shù)、側(cè)收縮系數(shù)、流速系數(shù)、局部阻力系數(shù)的量測(cè)技能；通過(guò)對(duì)不同管嘴與孔口的流量系數(shù)測(cè)量分析，了解進(jìn)口形狀對(duì)出流能力的影響及相關(guān)水力要素對(duì)孔口出流能力的影響。2驗(yàn)證課程目標(biāo)3課程目標(biāo)4合計(jì)16注：實(shí)驗(yàn)要求包括必修、選修；實(shí)驗(yàn)類型包括演示、驗(yàn)證、綜合、設(shè)計(jì)等。四、課程教學(xué)方法理論教學(xué)部分集中講授，采用多媒體課件和板書(shū)相結(jié)合，配以知識(shí)點(diǎn)視頻、知識(shí)點(diǎn)動(dòng)畫(huà)演示、實(shí)驗(yàn)錄像、計(jì)算軟件介紹、課堂和課下作業(yè)，并植入實(shí)際工程案例（毆飛灘圍墾、九堡大橋、杭州灣大橋等）對(duì)本門(mén)課程的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行激活和梳理，讓同學(xué)們理解和掌握流體力學(xué)的基本概念、基本理論和基本計(jì)算方法，同時(shí)輔以自主學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力。實(shí)驗(yàn)部分采用教師講解，學(xué)生設(shè)計(jì)和動(dòng)手操作的教學(xué)方法，強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)操作，要求通過(guò)《流體力學(xué)》理論課和查閱相關(guān)科技文獻(xiàn)，綜合運(yùn)用專業(yè)理論知識(shí)開(kāi)展實(shí)驗(yàn)。本課程的實(shí)驗(yàn)充分考慮實(shí)驗(yàn)性質(zhì)和要求，分為驗(yàn)證性、設(shè)計(jì)性、演示性實(shí)驗(yàn)，具體分類見(jiàn)“教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配”。對(duì)于設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)由學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)過(guò)程的設(shè)計(jì)，通過(guò)教師審核后方可實(shí)驗(yàn)；對(duì)于驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，需要實(shí)驗(yàn)前對(duì)實(shí)驗(yàn)的要求和原理熟悉。五、學(xué)業(yè)評(píng)價(jià)和課程考核（一）考核方式及具體要求1.課程成績(jī)構(gòu)成與要求課程考核注重形成性和終結(jié)性評(píng)價(jià)相結(jié)合，考核內(nèi)容主要由平時(shí)作業(yè)、課程研習(xí)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告、期末考核組成，均按百分制計(jì)分。其中理論課平時(shí)作業(yè)成績(jī)占20%、課程研習(xí)占10%、實(shí)驗(yàn)成績(jī)占20%、期末考核成績(jī)占50%。2.課程目標(biāo)達(dá)成考核與評(píng)價(jià)序號(hào)教學(xué)環(huán)節(jié)課程目標(biāo)1（分值）課程目標(biāo)2（分值）課程目標(biāo)3（分值）課程目標(biāo)4（分值）合計(jì)1平時(shí)作業(yè)101000202課程研習(xí)--55103實(shí)驗(yàn)報(bào)告00155204期末考試202001050課程目標(biāo)對(duì)應(yīng)分值30302020100考核與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)1.平時(shí)作業(yè)考核與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)分值觀測(cè)點(diǎn)90-100分70-89分60-69分0-59分平時(shí)作業(yè)能按時(shí)完成。90%以上的作業(yè)內(nèi)容齊全。基本知識(shí)點(diǎn)理解、掌握到位。能夠利用流體力學(xué)的基本理論完成相關(guān)專業(yè)問(wèn)答和計(jì)算。作業(yè)書(shū)寫(xiě)工整規(guī)范。能按時(shí)完成。70%以上的作業(yè)內(nèi)容齊全?；局R(shí)點(diǎn)理解、掌握較到位。能夠較好利用流體力學(xué)的基本理論完成相關(guān)專業(yè)問(wèn)答和計(jì)算。作業(yè)書(shū)寫(xiě)基本規(guī)范。較短延時(shí)完成。60%以上的作業(yè)內(nèi)容齊全。基本知識(shí)點(diǎn)理解、掌握基本到位?；灸軌蚶昧黧w力學(xué)的基本理論完成相關(guān)專業(yè)問(wèn)答和計(jì)算。作業(yè)書(shū)寫(xiě)一般。較長(zhǎng)延時(shí)完成或不交。50%以下的作業(yè)內(nèi)容齊全。基本知識(shí)點(diǎn)理解、掌握有偏差。不能利用流體力學(xué)的基本理論完成相關(guān)專業(yè)問(wèn)答和計(jì)算。作業(yè)書(shū)寫(xiě)潦草或有抄襲情況。2.課程研習(xí)考核與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)分值觀測(cè)點(diǎn)90-100分70-89分60-69分0-59分課程研習(xí)能按時(shí)完成。研習(xí)選題和素材符合任務(wù)要求，研習(xí)報(bào)告規(guī)范，邏輯清晰，能正確闡述實(shí)際工程中的流體力學(xué)原理。能按時(shí)完成。研習(xí)選題和素材符合任務(wù)要求，研習(xí)報(bào)告較規(guī)范，邏輯較清晰，能正確闡述實(shí)際工程中的流體力學(xué)原理。較短延時(shí)完成。研習(xí)選題和素材基本符合任務(wù)要求，研習(xí)報(bào)告基本規(guī)范，邏輯基本清晰，基本正確闡述實(shí)際工程中的流體力學(xué)原理。較長(zhǎng)延時(shí)完成或不交。研習(xí)選題和素材基本符合或不符合任務(wù)要求，研習(xí)報(bào)告欠規(guī)范，邏輯不清晰，不能正確闡述實(shí)際工程中的流體力學(xué)原理。3.實(shí)驗(yàn)報(bào)告考核與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)分值觀測(cè)點(diǎn)90-100分70-89分60-69分0-59分實(shí)驗(yàn)報(bào)告獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，數(shù)據(jù)完整，無(wú)抄襲或偽造數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)處理或分析合理，實(shí)驗(yàn)報(bào)告排版整潔、文筆通順、書(shū)寫(xiě)規(guī)范。獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，數(shù)據(jù)完整，無(wú)抄襲或偽造數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)處理或分析基本合理，實(shí)驗(yàn)報(bào)告排版較整潔、文筆較通順、書(shū)寫(xiě)較規(guī)范。獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，數(shù)據(jù)基本完整，無(wú)抄襲或偽造數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)處理或分析基本合理，實(shí)驗(yàn)報(bào)告排版欠整潔、文筆欠通順、書(shū)寫(xiě)欠規(guī)范。獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，數(shù)據(jù)不完整，有抄襲或偽造數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)處理或分析不合理，實(shí)驗(yàn)報(bào)告排版欠整潔、文筆欠通順、書(shū)寫(xiě)欠規(guī)范。4.期末試卷考核與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)課程目標(biāo)及教學(xué)內(nèi)容，設(shè)計(jì)期末考試題目，以此檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)課程知識(shí)的掌握程度，以及解決問(wèn)題的能力。根