关于伯努利方程的教学设计物理教案_中华文本库
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一、教学目标
1、知道什么是理想流体,知道什么是流体的定常流动。
2、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。
3、通过在流体力学中应用功和能的关系推导伯努利方程,培养学生使用能量守恒思想的意识和思路。
4、通过对实例的定性分析,培养学生对实际问题的建立模型和分析推力能力,学以致用。并在使用中体会物理规律在实际生活中的意义。
二、教学建议
1、教材分析:本节内容从建立流体的理想模型——理想流体开始,简单介绍了流体的特点及流体的定常流动方式。重点依据功能关系推导了理想流体作定常流动时,流体中压强和流速的规律——伯努利方程。并使用伯努利方程对大量生活实例进行了定性分析。
2、教法建议:本节主要是初步介绍了流体动力学的点滴知识,且作为选学内容,主要是开阔视野,培养知识、方法迁移能力,为学有余力的同学自我加深准备的。所以在教学中要以基本概念建立、基本思路迁移、基本分析方法使用为重点,不要在知识深度上过于下功夫。建议在学生有引导的自学的基础之上,讨论归纳,以便突出上述重点,遗留问题,供有兴趣的学生进一步学习。
三、教学设计示例
教学重点:如何利用功能关系推导伯努利方程;如何利用该方程解释实际问题。
教学难点:如何利用功能关系推导伯努利方程;如何利用该方程解释实际问题。
(一)课前预习提纲
1、流体主要有哪些特点?什么是理想流体?
2、什么是定常流动?什么是流线?如何用流线形象的表示流体的流动?
3、仔细阅读书p152伯努利方程的推导过程,并思考下列问题:(1)伯努利方程表述的是什么规律? (2)对于推导过程中所选取的研究对象,是谁对它作了功,为什么?研究对象的机械能如何变化了,为什么?能否口述之。(3)你认为推导过程中最重要的是什么?难点是什么?
4、自己做书p151的小实验,认真阅读书p154的应用举例,归纳思路,并试做书p155的练习七。
带领学生通过讨论预习提纲建立概念、思路,解决疑难。要让学生充分发言。
预习题简答:(仅供参考)
1、答:实际流体具有可压缩性和粘滞性。但因一般液体的可压缩量很小,可以不予考虑;而气体的压缩性虽然较强,但若流动的气体中各处的密度不随时间发生明显的变化时,也可以不考虑其压缩性。另外,在某些问题中,若流体的流动形式主要的,而粘滞性是次要的,则可认为该流体没有粘滞性。不可压缩的、没有粘滞性的流体就是理想流体。理想流体实际上是一个理想的物理模型。
2、答: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,这样的流动方式称为定常流动,也可称为稳定流动。这也是一种理想化的流动方式。
在定常流动的流体中,假象沿着各液体质点的运动轨迹画出许多曲线,这些线就叫做流线。流线在某一点的切线方向表示该点的流速方向,流线的疏密表示流速的大小,即流线越密,表示流速越大。
3、答:(1)伯努利方程表述的是理想流体作定常流动时,流体中压强和流速的规律。
其规律为:常量。
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物理学类有关论文范文文献,与流体知识的医学应用相关毕业设计论文本论文是一篇物理学类有关毕业设计论文,关于流体知识的医学应用相关本科毕业论文范文。免费优秀的关于物理学及医学物理学及湍流方面论文范文资料,适合物理学论文写作的大学硕士及本科毕业论文开题报告范文和学术职称论文参考文献下载。摘 要本文针对医学物理学教材中医学应用方面的素材不够丰富,不能有效吸引学生的学习兴趣,学生缺乏学习动力这个问题,以流体的运动这一章为例,就流体运动知识在医学中的应用从三个方面作了一个简单归纳,可以丰富教学内容,仅供教与学中参考.关 键 词医学物理学流体知识医学应用中图分类号：TM271文献标识码：A1血液循环系统中的血流特点1.1循环系统中重力的作用体位变化对血压有很大影响.假设某人心脏部位的动、静脉压分别是13.3kPa和0.27kPa.取平卧时头部、足部的动脉压均为12.66kPa,静脉压均为0.67kPa.当取站立位时,头部的动、静脉压分别减少5.87kPa,而变为6.79kPa和-5.20kPa；足部的动、静脉压则分别增加11.73kPa,而变为24.39kPa与12.40kPa.本篇论文转载于 为什么会出现上述现象呢?这是因为在这种体位的变化过程中,血流速度的变化很小可忽略,依据伯努利方程：+等于+,高处的压强小,低处的压强大.相对于心脏,头部的位置升高,所以血压降低；足部的位置降低,所以血压升高.1.2循环系统中的血压分布根据粘性流体的伯努利方程：等于>0,粘性流体在流动过程中压强逐渐下降.血液是粘性流体,它的流动必须就依靠压强差来维持.因此从主动脉到腔静脉血压是依次递降的.正常人体主动脉平均血压约为13.3kPa,进入小动脉约为11.3kPa,到毛细血管约为4kPa,静脉已降至1.33kPa.1.3循环系统中的血流速度静息状态,心室输出与心房回流的流量相等.由连续性方程：等于,截面积大的地方流速小,截面积小的地方流速大.分析可知由于各段血管的总截面积不等,流速也必不同.毛细血管的总截面积最大,血液在此段流速最小,平均约为0.4～1mm/s.主动脉只有一根,总截面积最小,血液在其中的流速就最大,达250&#mm/s.2涡流在心血管疾病诊断中的作用层流指粘性液体分层流动,各层之间只作相对滑动而不混杂,液粒流沿着流线运动.层流时液体的速度分布较窄,方向一致.正常的血流状态为层流.湍流的速度分布不同于层流,粘性液体不再保持分层流动,各层之间相互混杂,液粒流不再沿着流线运动,甚至出现旋涡.其消耗的能量比层流多.湍流区别与层流的特点之一是它能发出声音.湍流时,速度梯度大.雷诺根据大量的试验,归纳出一个无最纲的量,作为判断流体流动状态的准则,这个量称为雷诺数,用Re表示.粘性液体的流动形态除与速度有关外还与流体的密度、粘度以及管子半径等有关.圆管的临界雷诺数为Re等于2000,当Re2000时,即认为流动已经是湍流.在湍流中最常出现一种现象就是涡流.涡流本质上也是湍流,是由于速度不同的各层液体之间的摩擦所产生.涡流除速度梯度大的性质外,液粒流还具有旋转运动的特性.流体从小直径的管道流经大直径的管道,由于流体有惯性,它不可能按照管道的形状突然扩大,而是离开小管后逐渐扩大.因此,在管壁拐角与流束之间形成漩涡,漩涡靠主流束带动着旋转,主流束把能量传递给漩涡,漩涡又把得到的能量消耗在旋转运动中（变成热而消散）.流体从大直径的管道流往小直径的管道,流线必须弯曲,流束必定收缩.当流体进入小直径管道后,由于流体有惯性,流束将继续收缩直至最小截面,而后又逐渐扩大,直至充满整个小直径截面.显然,在流束收缩处,流束与管壁之间有一充满小漩涡的低压区.人体血液动力学中,涡流是心血管中杂音产生的基本原因.旋涡发放距离（vortexsheddistance）是指从狭窄口到最早出现湍流的部位的长度,实际上也就是射流束的长度.在有些情况下,由于旋涡产生距离较大,使得射流后湍流区出现于另一心腔而引起判断困难.做多普勒超声心动图检查时,如果未能发现射流区,湍流的发现则仅能证明有病变存在.这时检查者必须确定引起湍流的狭窄部位.在有房室通道和二尖瓣返流的病人,由于旋涡产生距离较长而不能在左房内发现湍流,首先发现有湍流的心腔是右心房.这是由于射流束较长,从二尖瓣发出后通过房间隔缺损进入右房,因而射流后湍流区位于右房内.对这样的病人要作出正确诊断须注意寻找射流.
流体知识的医学应用参考属性评定
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3流体动力学技术的医学应用随着现代制造技术的飞速发展,小型化、精密化已成为机械工程的一个发展方向.在此影响下,运用空气或某些气体的气动系统和密封良好的液压系统正大步走入医学领域,为许多医疗设备提供了精密的控制和传动手段.3.1气动元件在血压测量设备中的应用用精密的振荡测量技术来测量病人的血压已经越来越普遍,这样可以使血压测量的数据几乎不受操作医生技术的影响.美国ParkerHannifin公司制造了这种用途的超小型气动阀.这种技术需要一个类似于普通血压计使用的充气袖套,一个压力源（通常是一个气泵）、一个单向阀、两个常开的数字电磁阀和一个压力传感器.医生只要把袖套套在病人手臂上,接下来的操作和血压显示都是自动的.当袖套被充气到标准大气以上250mmHg后,两个电磁阀中的一个开始重复的开关动作,使袖套中的压力逐步下降到8mmHg,其间每一步都是利用充气袖套感应病人的动脉搏动而产生一个振荡信号,并利用这个信号反馈调整袖套中的压力.同时,这些振荡脉冲由传感器采集并在示波器上显示出波形,血压测量设备随后插值分析这些波形便可确定病人收缩压和舒张压的读数并显示出来.3.2比例气动技术在尖端外科手术中的应用机械小型化和比例气动控制技术已被惊人地结合进医学高科技之中.国外的外科医生正在用一个微型的、超高速的、尖锐的旋转金钢石磨具,从病人动脉内壁磨去血小板、胆固醇等沉积物,除去动脉血管阻塞和硬化的潜在危险.这种技术显然比以前使用的气囊血管扩张手术更有前途.高速转的磨具实际上是除去血管堵塞物而不仅仅是把它们挤开一点,其优点是恢复了光滑清洁的动脉壁和维持较长期的手术效果,并不会由于气囊的过度扩张损伤动脉血管.3.3液压装置在医疗器件中的应用要把液压装置引入医院使用的关键是要液压系统噪音小、不漏油、没有异味、体积小能够安装在不易看到的地方.这样的液压件也会很受欢迎地使用于医院中的病床驱动装置、检查台、X光设备、加速运动台和其它生理检查和治疗设备中.参考文献[1]莫云辉,巢桐.流体动力技术在医学领域中的应用[J].液压气动与密封,1995（4）&#;34.[2]乔爱科,刘有军.面向医学应用的血流动力学数值模拟（I）：动物理学类有关论文范文文献脉中的血流[J].北京工业大学学报,）&#-196.[3]张泽宝.医学影像物理学（第2版）[M].北京：人民卫生出版社,;197-199. 写物理学论文的技巧 播放:25972次 评论:5343人[4]洪洋.医用物理学（第2版）[M].北京：高等教育出版社,;31-45.
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单项选择题实际流体总流伯努利方程不适用于（）。
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伯努利方程有什么应用？在流体力学方面的
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应用如下：1、翼型升力：飞机为什么能够飞上天?因为机翼受到向上的升力。飞机飞行时机翼周围空气的流线分布是指机翼横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。由伯努利方程可知,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方向的升力。2、香蕉球：球类比赛中的“旋转球”具有很大的威力。旋转球和不转球的飞行轨迹不同，是因为球的周围空气流动情况不同造成的。不转球水平向左运动时周围空气的流线。球的上方和下方流线对称，流速相同，上下不产生压强差。再考虑球的旋转，转动轴通过球心且平行于地面，球逆时针旋转。球旋转时会带动周围得空气跟着它一起旋转，至使球的下方空气的流速增大，上方的流速减小，球下方的流速大，压强小，上方的流速小，压强大。跟不转球相比，旋转球因为旋转而受到向下的力，飞行轨迹要向下弯曲。3、船吸效应：两船并行时，因两船间水的流速加快，压力降低，外舷的流速慢，水压力相对较高，左右舷形成压力差，推动船舶互相靠拢。另外，航行船舶的首尾高压区及船中部的低压区，也会引起并行船舶的靠拢和偏转，这些现象统称为船吸。在船舶追越过程中，若两船长度相似且并行横距较小时，则易产生船吸现象而碰撞。当小船追越大船时，因大船首尾部为高压区，中部为低压区，易造成小船冲向大船中部，造成碰撞事故。所以，在两船并行航行的追越中，被追越船应降低航速，追越船在追越中应加大横距，以防止碰撞。拓展资料丹尼尔·伯努利在1726年提出了“伯努利原理”。这是在流体力学的连续介质理论方程建立之前，水力学所采用的基本原理，其实质是流体的机械能守恒。即：动能+重力势能+压力势能=常数。其最为著名的推论为：等高流动时，流速大，压力就小。
　　丹尼尔·伯努利在1726年提出了“伯努利原理”。这是在流体力学的连续介质理论方程建立之前，水力学所采用的基本原理，其实质是流体的机械能守恒。即：动能+重力势能+压力势能=常数。其最为著名的推论为：等高流动时，流速大，压力就小。　　应用⒈ 翼型升力　　飞机为什么能够飞上天?因为机翼受到向上的升力。飞机飞行时机翼周围空气的流线分布是指机翼横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。由伯努利方程可知,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方向的升力。　　应用2. 香蕉球　　球类比赛中的“旋转球”具有很大的威力。旋转球和不转球的飞行轨迹不同，是因为球的周围空气流动情况不同造成的。不转球水平向左运动时周围空气的流线。球的上方和下方流线对称，流速相同，上下不产生压强差。再考虑球的旋转，转动轴通过球心且平行于地面，球逆时针旋转。球旋转时会带动周围得空气跟着它一起旋转，至使球的下方空气的流速增大，上方的流速减小，球下方的流速大，压强小，上方的流速小，压强大。跟不转球相比，旋转球因为旋转而受到向下的力，飞行轨迹要向下弯曲。　　应用3. 船吸效应　　两船并行时，因两船间水的流速加快，压力降低，外舷的流速慢，水压力相对较高，左右舷形成压力差，推动船舶互相靠拢。另外，航行船舶的首尾高压区及船中部的低压区，也会引起并行船舶的靠拢和偏转，这些现象统称为船吸。　　在船舶追越过程中，若两船长度相似且并行横距较小时，则易产生船吸现象而碰撞。当小船追越大船时，因大船首尾部为高压区，中部为低压区，易造成小船冲向大船中部，造成碰撞事故。所以，在两船并行航行的追越中，被追越船应降低航速，追越船在追越中应加大横距，以防止碰撞。　　应用4. 文丘里流量计　　测量流体压差的一种装置，是意大利物理学家G. B. 文丘里发明的，故名。文丘里管是先收缩而后逐渐扩大的管道。测出其入口截面和最小截面处的压力差，用伯努利定理即可求出流量。　　
在不同的流动截面，在流动损失可评估的情况下，总压，静压，流速之间可以相互计算。可以解释生活中的物理现象，如人在站台上，当列车呼啸而过时，人有可能跌倒轨道；如飞机机翼上下型面不同，导致其上部速度高静压低，其下部速度低静压高，因此产生升力，飞机才能飞起来。
计算压力吧
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我们会通过消息、邮箱等方式尽快将举报结果通知您。可以推出一系列重要结果/伯努利定理
&根据伯努利定理可以推出一系列重要结果。例如，考虑大容器内的水在重力作用下的小孔出流问题。由伯努利定理可推出著名的式中v为小孔处的流速； h为小孔到大容器内水面的距离。可见，小孔处水的流速和质点从液面自由下落到达小孔时的速度相同。又如速度和压力分别为-v∞和p∞的均匀来流绕某物体流动。流体受阻后在前缘驻点处滞止为零。由伯努利定理推出，驻点处的压力为： 　　
p0 =p∞+ ρ-v / 2 ， 　　
即总压p0刚好等于静压p∞和动压ρ-v娡/2之和。此外,应用伯努利定理还可以阐明飞机在飞行时机翼为什么会受到举力。当气流吹过机翼时，下表面的流速较上表面的低，根据伯努利定理推出，下表面的压力将高于上表面的压力，由此产生了向上的举力。
在水力学和应用流体力学中的应用/伯努利定理
无粘性正压流体在有势外力作用下，作定常运动时，表达总能量沿流线守恒的一个定理。它是上述条件下运动方程的一个第一积分，又称伯努利方程。定常流动的伯努利定理可写成如下形式： ，　(1) 　　
式中v为流速；为质量力F的势，即 ， 　　
其中p和ρ分别为流体的压力和密度；C为积分常数,它沿同一条流线取同一常数值，不同流线可取不同的值，因此C是流线号码Ψ 的函数。 在不可压缩均质重流体情形，方程(1)变为： (2) 　　
或 ，　(3) 　　
式中g为重力加速度;z为垂直高度;C1(Ψ)=C(Ψ)/g 。方程(2) 是瑞士数学家丹尼尔第一·伯努利（见）于1738年首先提出的，它实质上是能量守恒的数学表达式。左边三项分别是单位质量流体的动能、势能和压力能。整个式子表示单位质量流体的总能量（即动能、势能和压力能的总和）沿流线守恒。 常数 C(Ψ)代表不同流线上的总能量。 方程(3)的形式具有明显的几何意义。 左边第一项代表流体质点在真空中以初速v铅直向上运动所能达到的高度，称为速度头；第二项代表流体质点在流线上所处的位置，称为位势头；第三项相当于液柱底面压力为p时液柱的高度,称为压力头。按照方程(3)，速度头、位势头和压力头之和沿流线不变,说明总是一水平直线（图1）。由方程(2)可见，当势能可忽略或沿流线势能相等时,速度增大将导致压力减小；反过来，速度减小将导致压力增大。对于可压缩绝热，伯努利定理在重力可忽略时具有如下形式： ，　(4) 　　
式中γ=cp/cV为比热比,cp、cV分别为定压比热和。和不可压缩情形相比，总能量中增加了内能，加上压力能p/ρ后给出单位质量流体的，式中T为流体的热力学温度。 　　
若运动是无旋的，则运动方程具有另一个第一积分： ，　(5) 　　
式中ф为，由公式=墷ф 给出。f(t)为时间t的待定函数，对于某一固定时刻，f(t)在整个流场中取同一常数值,这和方程（1）只在流线上才取同一数值显然不同。 方程(5)称为非定常的伯努利定理或拉格朗日积分。新增加的项 可解释为单位质量的流体由静止变为瞬态流动时所需冲压的时间变化率。如果运动不但无旋而且还是定常的，则方程(5)简化为： ，　(6) 　　
式中C在流场内各点和各个时刻均取同一常数值。 流体的总能量时时处处都是相同的。
应用于流管的平均速度和平均压力/伯努利定理
&如果流管的横截面积沿流动方向缓变，则在工程应用中常常对流管的平均速度和平均压力应用伯努利定理。采用这样的近似处理再加上流管的连续性方程常常能够非常简单地得到一些有用的结果。
注意事项/伯努利定理
&在真实流体中机械能沿流线不守恒，粘性摩擦力所作的功耗散为热能。因此在粘性流体中推广伯努利定理时，必须考虑阻力造成的能量损失。
重要意义/伯努利定理
&伯努利定理在水力学和应用流体力学中有着广泛的应用。不仅如此，由于它是有限关系式，常用它来代替运动微分方程，因此在的理论研究中也有重要意义。
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