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雷诺数具有什么物理意义

雷诺数具有什么物理意义
雷诺数具有什么物理意义

思考题

R具有什么物理意义?为什么可以起到判别流态(层流、紊流)的作用?

3.1雷诺数

e

试说明由层流向紊流过渡的物理过程。

3.2层流及紊流各有什么特点?如何判别其流态?

3.3何谓“层流底层”?它与雷诺数有何关系?它的厚度对沿程水头损失有何影响?

3.4 紊流中存在脉动现象,具有非恒定流性质,但又是恒定流,其中有无矛盾?为什么?

3.5 试根据尼古拉兹试验说明影响沿程阻力系数λ的因素及又与谢齐系数C之间有什么关系?试写出你所知道的计算C的经验公式。

3.6有一圆管如3.1 图所示,长度l,水头H,沿程水头损失系数λ,流动处于阻力平方区(不计局部损失),现拟将管道延长('d不变)l?,试问水平伸长l?和转弯延长l?,哪一种布置流量较大?

习题

3.1当输水管的流量一定时,随管径的加大,雷诺数是加大还是减少?其原因何在?

3.2有一输水管,水流流速为1.0 m/s,水温为20 ℃,管径为200 mm,试判断其流动型态。

3.3 一矩形渠道,底宽为200 cm ,水深为15 cm,若水流流速为0.5 m / s ,水温为20℃,试断其流动型态。

3.4有一圆管,其直径为10 cm ,通过圆管的水流速度为2 m / s ,水的温度为20℃,λ为0.03,试求粘性底层的厚度。

3.5 某二元明渠均匀流的流速分布规律为???

???????? ??-=201h y u u x ,如图所示。

(1)断面平均流速v 与表面流速0u 的比值是多少?

(2)求流速分布曲线上与断面平均流速相等的点的位置,即=m y ?

3.6 有一直径为 25 cm 的圆管,内壁粘贴有?为0.5 mm 的砂粒,如水温为10℃,问流动要保持为粗糙区最小流量需要若干?并求出此时管壁上切应力0τ为多大?

3.7 试求前题圆管中,通过的流量为 5 000 cm 3/ s ,20 000 cm 3/ s ,200 000 cm 3/ s 时,液流型态各为层流还是紊流?若为紊流应属于光滑区、过渡粗糙区还是粗糙区?其沿程阻力系数各为若干?若管段长度为 100 m ,问沿程水头损失各为若干?

3.8 为了测定AB 管段的沿程阻力系数λ值,可采用如图所示的装置。已知AB 段的管长 l 为 10m ,管径 d 为 50 mm 。今测得实验数据:

(1)B A , 两测压管的水头差为 0.80 m ;

(2)经 90 s 流入量水箱的水体积为 0.247 m 3。试求该管段的沿程阻力系数λ值。

3.9 试求前题AB 管段的谢齐系数C 值,并用曼宁公式求其粗糙系数n 值。

3.10 为测定90°扩弯管的局部水头损失系数ξ值,可采用如图所示的装置。已知AB 段管长l 为10 m ,管径d 为50 mm ,该管段的沿程阻力系数λ为0.03,今测得实验数据:(1)B A , 两测压管的水头差为0.629 m ;(2)经 2 min 流人量水箱的水量为0.329 m 3。试求弯管的局部水头损失系数ξ值。

3.11 如图所示,水从水箱A 流人水箱B ,管路长l 为 25m ,管径d 为 25 mm ,沿程阻力λ为0.03,管路中有两个90°弯管???

? ??=1ρd 及一个闸板式阀门??? ??=5.0d a ,当两水箱水位差H 为1.0 m 时,试求管内通过的流量为若干?

3.12 水平突然扩大管路,如图所示,已知:直径=1d 5 cm ,直径 =2d 10 cm ,管中流量=Q 20 L / s ,试求:U 形水银比压计中的压差读数h ?。

3.13 一直径沿程不变的输水管道,连接两水池,如图所示,已知管道直径=d 0.3 m ,全管长 =l 90 m ,沿程阻力系数=λ0.03,进口局部水头损失系数=1ξ0.5,折弯局部水头损失系数=2ξ0.3,出口水头损失系数=3ξ 1.0,出口在下游水面以下深度=2h 2.3,在距出口30 m 处设有一U 型水银测压计,其液面=?h 0.5,较低的水银液面距管轴1.5 m ,试确定:

(1)通过的流量Q 以及两水池水面差z ;

(2)定性绘出总水头线及测压管水头线。

3.14 直径 =d 100 mm 的输水管道上设有旋塞阀门。打开阀门,管中流量=Q 7.85L / s ,阀门局部阻力区两端的压差计数=?h 10 cm ,求旋塞阀门在该开度下的局部阻力系数ξ值。

高中物理《牛顿第一定律》

4.1 牛顿第一定律学案 课前预习学案 A.预习目标 1、知道牛顿第一定律。知道惯性及惯性现象。 2、知道日常生活中由于惯性而产生的简单现象。会解释日常生活中的惯性现象。 二、预习内容 1、一切物体总保持_______状态或________状态,除非__________________,这就是牛 顿第一定律.牛顿第一定律揭示了运动和力的关系:力不是_________的原因,而是______________的原因. 2、物体的这种保持_________或__________的性质叫做惯性,惯性是物体的____性质. 三、提出疑惑 课内探究学案 (一)学习目标 (一)知识与技能 1、理解力和运动的关系,知道物体的运动不需要力来维持。 2、理解牛顿第一定律,知道它是逻辑推理的结果,不受力的物体是不存在的。 3、理解惯性的概念,知道质量是惯性大小的量度. (二)过程与方法 1、培养学生分析问题的能力,要能透过现象了解事物的本质,不能不加研究、分析而只凭经验,对物理问题决不能主观臆断.正确的认识力和运动的关系. 2、帮助学生养成研究问题要从不同的角度对比研究的习惯. 3、培养学生逻辑推理的能力,知道物体的运动是不需要力来维持的。 (三)情感、态度与价值观 1、利用动画演示伽利略的理想实验,帮助学生理解问题。 2、利用生活中的例子来认识惯性与质量的关系。培养学生大胆发言,并学以致用。 教学重难点 1、理解力和运动的关系。 2、理解牛顿第一定律,知道惯性与质量的关系。 二、学习过程 (一)下面你就利用桌子上的器材来研究一下这个问题。让学生利用桌子上的器材,自主设计实验,分别研究: l、力推物动,力撤物停。 2、力撤物不停。 提问:你还能举出其他的例子来说明这个问题吗? 刚才的两个实验为什么会出现两种现象呢?矛盾出在哪呢? 总结:物体的运动是不需要力来维持的。(力撤物停的原因是因为摩擦力。如果没有摩擦力,运动的物体会一直运动下去)。最早发现这一问题的科学家是伽利略。伽利略是怎么

流体力学期末考试简答题

一、雷诺实验 雷诺揭示了重要的流体流动机理,即根据流速的大小,流体有两中不同的形 态.当流体流速较小时,流体质点只沿流动方向作一维的运动,与其周围的流体 间无宏观的混合即分层流动这种流动形态称层流或滞流.流体流速增大大某个值 后,流体质点除流动方向上的流动外,还向其它方向作随机的运动,即存在流体 质点的不规则的脉动,这种流体形态称湍流. 雷诺将一些影响流体流动形态的因素用 Re 表示. Vc=Rec*μ/ρd Rec=Vcρd/μ=Vcd/v 二、尼古拉兹实验(内容意义) 什么是尼古拉兹实验: 尼古拉兹通过人工粗糙管流实验,确定出沿程阻力系数与雷诺数、相对粗糙度之间的关系,实验曲线被划分为5个区域,即1.层流区 2.临界过渡区3.紊流光滑区4.紊流过渡区5.紊流粗糙区(阻力平方区)。 意义:尼古拉兹实验比较完整地反映了沿程阻力系数λ的变化规律,揭露了影响λ变化的主要因素,它对λ和断面流速分布的测定,推导湍流的半经验公式提供了可靠的依据。 三、静止流体中应力特性描述说明 应力的方向沿作用面的内法线方向 2.静压强的大小与作用面方位无关 四、元流伯努利方程的物理意义和几何意义, 1.物理意义:式Z+Ρ/ρg+U2/2g=C中的前 两项z p的物理意义说明分别是单位 重量流体,具有的位能和压能,z+Ρ/ ρg,是单位重量流体具有的总势能, u2/2g这是单位重量流体具有的动能。3 项之和z+Ρ/ρg+U2/2g,是单位重量流 体具有的机械能,式Z+Ρ/ρg+U2/2g=C,则表示无黏性流体的恒定流动,沿同一 元,流单位重量流体的机械能守恒,伯 努利方程又称为能量方程。 2.几何意义,式Z+Ρ/ρg+U2/2g=C各项的 几何意义是不同的几何高度,z是位置 高度又称高度水头或位置水头,Ρ/ρg 是测压管高度又称压强水头,两项之和 Hp=Z+Ρ/ρg是测压管水头,U2/2g是流 速高度又称速度水头,速度水头也能够 直接测量,3项之和H=Z+Ρ/ρg+U2/2g, 称为总水头,式Z+Ρ/ρg+U2/2g=C则表 示无黏性流体的恒定流动,沿同一元流 各断面的总水头相等,总水头线是水平 线。五、总流伯努利方程的物理和几何意 义,同元流伯努利方程类似不需详述, 需注意的是方程的平均意义。 z—总流过流断面上某点,(所取计算点),单位重量流体的位能,位置高度或高度 水头 Ρ/ρg--总流过流断面上某点(所取计 算点)单位重量流体的压能,测压管高 度或压强水头。 αv2/2g—总流过流断面上单位重量流 体的平均动能,平均流速高度或速度水 头。 Hw--总流两断面间单位重量流体平均的 机械能损失。 因为索取过流断面是渐变流断面,面上 各点的势能相等,即Z+Ρ/ρg是过流断 面上单位重量流体的平均势能。而αv2 /2g是过流断面上单位重量流体的平均 动能故3项之和Z+Ρ/ρg+αv2/2g是过 流断面上单位重量流体的平均机械能, 是4-19是能量守恒原理的总流表达式 六、雷诺数的物理意义:关于雷诺数的 物理意义如第五章,5.3所述,是以宏 观特征量表征的、质点所受惯性力与黏 性力之比。当ReRec时,流动受惯性作用控制 流动,转变为紊流,正因为雷诺数表征 了流态决定性因素的对比,具有普遍意 义,所以牛顿流体圆管流的临界雷诺数 Re=2300。 七、层流:实验时保持水箱内水位恒定, 稍许开启阀门B,使玻璃管内保持较低 流速。再打开阀门D,颜色水经针管E流 出。这时可见玻璃管内的颜色水成一条 界限分明的纤流与周围清水不相混合。 表明玻璃管中的水一层套着一层呈层状 流动,各层质点互不掺混,这种流动状 态称为层流。 八、湍流:逐渐开大阀门B,玻璃管内 流速增大到某一临界质v′c时,颜色水 纤流出现抖动。再开大阀门B,颜色水 纤流破散并与周围清水混合,使玻璃管 的整个断面都带颜色。表明此时质点的 运动轨迹极不规则,各层质点相互掺混, 这种流动状态称为稳流或湍流。

最新八年级物理牛顿第一定律知识点总结

第八章力与运动 1、牛顿第一定律 一、牛顿第一定律--惯性定律 1、内容:一切物体在没有受到力的作用时,总保持静止状态或匀速直线运动状态。 2、说明: (1)“一切”说明该定律具有普遍性,即不论固体、液体,还有气体都适用,没有特例。(2)“没有受到力的作用”是指定律成立的条件。“没有受到力的作用”包含两层意思:①该物体确实没有受到任何外力的作用,但实际上不受任何外力作用的物体是不存在的;②该物体所受的合力为0,此时它的作用效果可以等效为不受任何外力。 (3)“总”指的是总是这样,没有例外。 (4)“或”指两种状态必居其一,不能同时存在。也就是说,如果物体没有受到力的作用时,原来静止的物体仍保持静止状态,而原来运动的物体将保持匀速直线运动状态。 3、实质:力不是维持物体运动的原因,而是改变物体运动状态的原因。 4、探究牛顿第一定律,应用了理想实验法或叫科学推理法,实验装置如图所示: 在探究时应注意三点: (1)实验时,用统一滑块,同一斜面,让小车从斜面上同一高度自由滑下,以保证小车滑到水平面上时初速度相同。 (2)实验时,通过改变水平面的粗糙程度,改变小车受到的阻力。而初速度相同的小车在水平面上运动时,受到的阻力越小,其速度减小的越慢,运动距离越长。 (3)不受力的物体是不存在的,故本实验探究物体不受力时的运动情况的设计思路为:让初速度相同的小车在粗糙程度逐渐减少的水平面上运动,比较小车运动的距离,再进一步推理得到小车不受力时会怎样运动。 例题:水平面上正在越滚越慢的足球,眼看就要停下来,如果此时足球失去所有的外力作用,那么() A、足球将越滚越慢并很快停下来 B、立即停下来 C、不会停下来,直到有外力迫使它改变你女女女女运动状态 D、无法判断 二惯性 1、定义:一切物体都有保持原来运动状态不变的性质,这种性质叫做惯性。 2、说明:

雷诺实验(二)

雷诺实验(二) 一. 实验的目的和要求: 1. 观察层流,湍流的流态及其转换过程; 2. 测定临界雷诺数,掌握圆管流态判别方法; 3. 学习应用量纲分析法进行实验研究的方法,确定非圆管流态判别准数。 二. 实验装置说明与操作方法 供水流量由无极调速器调控,使恒压水箱始终保持微溢流的状态,以提高进口前水体的稳定度。本恒压水箱设有多道稳水隔板,可使稳水时间缩短到3到5分钟。有色水注入到实验管道,可根据有色水散开与否判别流态。为防止自循环水污染,有色水采用自行消色的专用色水。实验流量可由尾阀调节。 三. 实验原理 1883年,雷诺(Osborne Reynolds )采用类似于本实验的实验装置,观察到液流中存在着层流和湍流两种流态:流速较小时,水流有条不紊的呈现层状有序的直线运动,流层间没有质点掺混,这种流态称为层流;当流速增大时,流体质点做杂乱无章的无序的直线运动,流层间质点掺混,这种流态称为湍流。雷诺实验还发现存在着湍流转变为层流的临界流速v 。v 。与流体的粘性,圆管的直径d 有关。若要判别流态,就要确定各种情况下的v 。值,需要对这些相关因素的不同量值作出排列组合再分别进行实验研究,工作量巨大。雷诺实验的贡献不仅在于发现了两种流态,还在于运用量纲分析的原理,得出了量纲为一的判据-----雷诺数Re,使问题得以简化。量纲分析如下: 因 根据量纲分析法有: 其中c k 是量纲为一的数,写成量纲关系为: 由量纲和谐原理,得11,21αα==-。 即 c c v k d β= 或 c c v d k β= 雷诺实验完成了管流的流态从湍流过度到层流是的临界值c k 值的测定,以及是否为常数的验证,结果表明c k 值为常数。于是,量纲为一的数 vd β 便成了适合于任何管径,任何牛顿流体的流态由湍流转变为层流的判据。由于雷诺的贡献, vd β 定名为雷诺数Re 。于是 有 式中,v ----- 流体速度; β---- 流体的运动粘度;(书中用ν表示,很近似于流体速度,故用此表示)

(完整版)初二物理教案牛顿第一定律

知识目标: 知道牛顿第一定律,常识性了解伽利略理想实验的推理过程. 能力目标: 1.通过斜面小车实验,培养学生的观察能力. 2.通过实验分析,初步培养学生科学的思维方法(分析、概括、推理). 情感目标: 1.通过科学史的简介,对学生进行严谨的科学态度教育. 2.通过伽利略的理想实验,给学生以科学方法论的教育. 教学建议 教材分析 教材首先通过回忆思考的形式提出问题:如果物体不受力,将会怎样?通过小车在不同表面运动的演示实验,使学生直观的看到物体运动距离与阻力大小的关系,为讲解伽利略的推理作准备。然后讲述伽利略的推理方法和通过推理得出的结论,再介绍迪卡儿对伽利略结论的补充,牛顿最后总结得出的牛顿第一定律。通过这些使学生了解定律的得出是建立在许多人研究的基础上的,正如牛顿所说:“如果说我所看的更远一点,那是因为站在巨人肩上的缘故”。最后指出牛顿第一定律不是实验定律,而是用科学推理的方法概括出来的,定律是否正确要通过实践来检验。给学生以科学方法论的教育。 本节课的重点是揭示物体不受力时的运动规律,即牛顿第一运动定律。

1.学生学习牛顿第一定律的困难在于从生活经验中得到的一种被现象掩盖了本质的错误观念,认为物体的运动是力作用的结果。如推一个物体,它就动,不再推它时,它便静止。为使学生摆脱这种错误观念,首先要把运动和运动的变化区别开,树立从静到动和从动到静都是“运动状态改变”的概念,这是为了揭示力和运动的关系做的重要铺垫。其次,通过实验确立“力是改变运动状态的原因”的概念。再通过推理建立“不受力运动状态不变”的概念。 2.通过图9-1演示实验的比较、分析、综合、推理是本节课的核心,可对学生进行简单的科学推理方法的教育。在此演示实验中可通过设计不同的问题渗透研究方法。 3.本节课可按着人类对知识的认识顺序组织教学,让学生体会规律的认识过程,对学生进行学史教育。从亚里士多德的观点——伽利略的研究——笛卡尔的补充——牛顿的总结。 教学设计示例 牛顿第一定律 教学重点:通过对小车实验的分析比较得出牛顿第一定律。 教学难点: 1.明确“力是维持物体运动的原因”观点是错误的。 2.伽利略理想实验的推理过程 教学用具:斜面,小车,毛巾,棉布,玻璃板,微机,实物投影,大倍投电视。 教学过程 一、实验引入:批驳亚里士多德的观点

雷诺实验及其数据处理

雷诺实验 一、实验目的要求 1.观察层流、紊流的流态及其转捩特征; 2.测定临界雷诺数,掌握圆管流态判别准则; 3.学习古典流体力学中应用无量纲参数进行实验研究的方法,并了解其实用意义。 二、实验装置 实验装置如下图所示:

自循环雷诺实验装置图 1 自循环供水器 2 实验台 3 可控硅无级调速器 4 恒压水箱 5 有色水水管 6 稳水隔板 7 溢流板8 实验管道9 实验流量调节阀 供水流量由无级调速器调控使恒压水箱4始终保持微溢流的程度,以提高进口前水体稳定度。本恒压水箱还设有多道稳水隔板,可使稳水时间缩短到3~5分钟。有色水经有色水水管5注入实验管道8,可据有色水散开与否判别流态。为防止自循环水污染,有色指示水采用自行消色的专用色水。 三、实验原理

流体在管道中流动存在两种流动状态,即层流与湍流。从层流过渡到湍流状态称为流动的转捩,管中流态取决于雷诺数的大小,原因在于雷诺数具有十分明确的物理意义即惯性力与粘性力之比。当雷诺数较小时,管中为层流,当雷诺数较大时,管中为湍流。转捩所对应的雷诺数称为临界雷诺数。由于实验过程中水箱中的水位稳定,管径、水的密度与粘性系数不变,因此可用改变管中流速的办法改变雷诺数。 雷诺数 KQ d Q vd R e === ν πν4 ; K =νπd 4 四、实验方法与步骤 1.测记实验的有关常数。 2.观察两种流态。 打开开关3使水箱充水至溢流水位。经稳定后,微微开启调节阀9,并注入颜色水于实验管内使颜色水流成一直线。通过颜色水质点的运动观察管内水流的层流流态。然后逐步开大调节阀,通过颜色水直线的变化观察层流转变到紊流的水力特征。待管中出现完全紊流后,再逐步关小调节阀,观察由紊流转变为层流的水力特征。 3.测定下临界雷诺数。 ① 将调节阀打开,使管中呈完全紊流。再逐步关小调节阀使流量减小。当流量调节到使颜色水在全管刚呈现出一稳定直线时,即为下临界状态; ② 待管中出现临界状态时,用重量法测定流量; ③ 根据所测流量计算下临界雷诺数,并与公认值(2320)比较。偏离过

初中物理牛顿第一定律公开课教案

安庆蓝天实验学校中学物理汇报课教案 汇报人:操瑞祥 总课题:第八章运动和力总课时:6课时第1课时 课题:第1节牛顿第一定律课型:新授●教学目标: 1.知识目标 (1)知道牛顿第一定律的内容 (2)知道物体的惯性 2.能力目标 (1)实验探究阻力对物体运动的影响。 (2)通过活动体验,一切物体都有惯性。 3.情感目标 通过活动和阅读感受科学就在身边 ●教学重难点: 1.重点:牛顿第一定律2.难点:物体的惯性●教学用具:电脑、多媒体●教学方法:实验探究 ●教学过程: (一)引入新课 让学生观察教材16页的几幅图,思考运动的物体最终停下来的原因是什么?亚里士多德和伽利略给出截然相反的解释。“运动需要

力来维持”,“运动不需要力来维持” (二)讲授新课 1.牛顿第一定律 (1)探究摩擦力对物体运动的影响 按照教材第17页的实验进行探究不同表面,物体的运动距离不同向学生交代清楚实验的条件和做法:三种粗糙程度不同的表面;每次实验用的是同一辆小车;每次都在同一位置滑下,以保持小车到达水平表面的速度相同。 注:引导学生分析实验变化的条件是表面的粗糙程度改变,而其他条件没有改变。 通过flash演示实验,观察结果,得出结论:小车受到阻力越小,它运动得越远,引导学生进一步推理:如果小车不受任何阻力,小车的速度将保持不变,永远运动下去。 注:介绍得出该结论伽利略用了推理的方法。 从而得出牛顿第一定律的内容: (2)牛顿第一定律 一切物体在没有受到外力作用时,总保持静止状态或匀速直线运动状态。即:“静者恒静,动者恒动” 注:说明“静止状态”与“匀速直线运动”的异同。 解释:物体不受力时,原来静止的物体将永远保持静止状态;原来运动的物体将永远做匀速直线运动,速度的大小和方向都不改变。 强调:牛顿第一定律是通过分析事实,再进一步概括、推理得出的。

5.雷诺数对空腔水流时均结构的影响_201401

水 利学报SHUILI XUEBAO 2014年1月 文章编号:0559-9350(2014)01-0065-07收稿日期:2013-03-19 基金项目:国家“十二五”科技支撑计划课题(2011BAB09B01) 作者简介:陈槐(1987-),男,江苏人,博士,主要从事水力学及河流动力学研究。E-mail :huai-chen10@https://www.wendangku.net/doc/ee2464760.html, 第45卷第1期 雷诺数对空腔水流时均结构的影响 陈槐,钟强,李丹勋,王兴奎 (清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室,北京100084) 摘要:利用PIV (粒子图像测速)测得的不同雷诺数下空腔中垂面的流场序列,分析来流条件对空腔流场涡旋结构及掺混特性的影响。时均流场中存在两个不同大小、旋转方向相反的涡旋。随着雷诺数增大,大涡旋发展壮大并最终受制于固壁边界,小涡旋受大涡旋压迫而减小,两者最终稳定的雷诺数都接近2000,大小涡旋稳定半径分别为0.83D 、0.13D (空腔深度)。雷诺数的增大导致来流剪切层与空腔冲撞区域从空腔下游角点延伸至凹腔内部,其中,掺混程度相对较小的区域,面积随雷诺数增加而快速增大;掺混程度相对剧烈的区域,范围会较快趋于稳定。剪切层与空腔下游边壁的冲撞作用,决定了空腔的掺混特性,并使得雷诺应力高值区与时均大涡旋间的形态存在较好的相关性。 关键词:空腔流动;时均涡旋;雷诺应力;雷诺数;PIV 中图分类号:TV131文献标识码:A doi :10.13243/https://www.wendangku.net/doc/ee2464760.html,ki.slxb.2014.01.0091研究背景 空腔结构广泛存在于航空、水利等领域,如飞机的内埋式武器舱及起落架舱,内河挖入式港池、闸门门槽、关闭的取水口、船闸引航道及盲肠河段或渠段的口门,高速列车车厢连接部、敞篷车的敞篷及楼群密集的街巷(街巷剖面为空腔结构)等。 空腔结构的流动特性对空腔内物质的输移具有很大的影响,例如内河港池、盲肠河段的口门经常发生泥沙的回流淤积、污染物的滞留;楼群密集交通拥堵的街巷存在空气不易流通、质量较差的区域。空腔流场的涡旋结构及来流剪切层与空腔下游边壁发生冲撞,由此而引起的掺混特性,与槽道流动特性存在着显著差异。虽然空腔的长深比对流场结构具有较大影响,但Muto 等[1] 指出,来流条件也是决定空腔流场形态的关键因素。进行来流条件对空腔流场涡旋结构及掺混特性影响的试验研究,有助于认识空腔内污染物及泥沙的输移规律。 前人对空腔流动特性的研究主要集中在航空领域,流速通常在音速量级,以马赫数衡量来流条件的研究结果,不能在流速相对较小的领域(水利、环境等)得到类比应用。虽然一些文献以雷诺数来衡量来流条件,但关注的焦点较少涉及空腔流场的涡旋结构及掺混特性。对于空腔流场涡旋结构的研究有:杨国晶[2]应用数值方法结合试验,研究了12种雷诺数下空腔周向分布的脉动压力系数的变化趋势,并简要介绍了腔内涡旋的发展规律;Zdanski 等[3]描述了层流流态下空腔内涡旋形态的发展,并计算了大小涡旋中心距离随4种雷诺数的变化规律,但对紊流流态下的涡旋形态分析较少;?zsoy 等[4]研究了层流流态下空腔内瞬时涡旋在3种雷诺数条件下的统计特性;Lusseyran 等[5]描述了不同长深比试验条件下空腔中垂面内的涡旋形态,并研究了雷诺数与空腔横向平面内流体失稳间的 联系。对于雷诺数的影响,前人的研究结果存在不一致:So 等[6]通过模拟街巷内污染物在风力作用 下的传播规律,得出流体运动及污染的传播形式主要取决于腔体的几何形状以及雷诺数的大小;而

(完整版)高一物理牛顿第一定律

必修一 4.1 牛顿第一定律学案 课前预习学案 A.预习目标 1、知道牛顿第一定律。知道惯性及惯性现象。 2、知道日常生活中由于惯性而产生的简单现象。会解释日常生活中的惯性现象。 二、预习内容 1、一切物体总保持_______状态或________状态,除非__________________,这就是牛顿第一定律.牛顿第一定律揭示了运动和力的关系:力不是_________的原因,而是______________的原因. 2、物体的这种保持_________或__________的性质叫做惯性,惯性是物体的____性质. 三、提出疑惑 课内探究学案 (一)学习目标 (一)知识与技能 1、理解力和运动的关系,知道物体的运动不需要力来维持。 2、理解牛顿第一定律,知道它是逻辑推理的结果,不受力的物体是不存在的。 3、理解惯性的概念,知道质量是惯性大小的量度. (二)过程与方法 1、培养学生分析问题的能力,要能透过现象了解事物的本质,不能不加研究、分析而只凭经验,对物理问题决不能主观臆断.正确的认识力和运动的关系. 2、帮助学生养成研究问题要从不同的角度对比研究的习惯. 3、培养学生逻辑推理的能力,知道物体的运动是不需要力来维持的。 (三)情感、态度与价值观 1、利用动画演示伽利略的理想实验,帮助学生理解问题。 2、利用生活中的例子来认识惯性与质量的关系。培养学生大胆发言,并学以致用。 教学重难点 1、理解力和运动的关系。 2、理解牛顿第一定律,知道惯性与质量的关系。 二、学习过程 (一)下面你就利用桌子上的器材来研究一下这个问题。让学生利用桌子上的器材,自主设计实验,分别研究: l、力推物动,力撤物停。 2、力撤物不停。 提问:你还能举出其他的例子来说明这个问题吗? 刚才的两个实验为什么会出现两种现象呢?矛盾出在哪呢? 总结:物体的运动是不需要力来维持的。(力撤物停的原因是因为摩擦力。如果没有摩擦力,运动的物体会一直运动下去)。最早发现这一问题的科学家是伽利略。伽利略是

(一)雷诺实验

实 验 名 称: 雷诺实验 学 院: 环境与化学工程学院 专 业: 化学工程与工艺 班 级: 14化工02班 姓 名: 胡海明 学 号: 217 指 导 教 师: 赵亚梅 日 期: 2016年11月16日 雷诺实验 一、实验目的 1.观察圆管内层流、紊流两种流动状态及其转换的现象。 2.测定临界雷诺数,掌握圆管流态判别准则。 二、实验装置 图4-1 雷诺实验装置 1.自循环供水器 2.实验台 3.可控硅无级调速器 4.恒压水箱 5.有色水水管 6.稳水孔板 7.溢流板 8.实验管道 9.实验流量调节阀 雷诺实验装置如图4-1所示; 供水流量由无级调速器调控,使恒压水箱4始终保持微溢流的状态,以提高进口前水体稳定程度。本恒压水箱还设有多道稳水隔板,可使稳水时间缩短到3~5分钟。有色水经有色水水管5注入实验管道8,可根据有色水散开与否判别流态。为防止自循环水污染,有色指示水采用自行消色的专用色水。 三、实验原理 1.实际流体的流动会呈现出两种不同的型态,具有不同的运动特性。它们的区别在于:流动过程中流体层之间是否发生混掺现象。层流,流层间没有质点混掺,质点作有序的直线运动;紊流则相反,流层间质点混掺,为无序的随机运动。 化 工原 理 实 验 报告

2.圆管中恒定流动的流态转化取决于雷诺数。雷诺根据大量实验资料,将影响流体流动状态的因素归纳成一个无因次数,称为雷诺数Re ,作为判别流体流动状态的准则 (4-1) (4-2) 式中 ——圆管直径,cm ——流体的运动粘度,cm 2/s 水的运动粘度与温度的关系可用泊肃叶和斯托克斯提出的经验公式计算 (cm 2/s) (4-3) 3.判别流体流动状态的关键因素是临界速度。临界速度随流体的粘度、密度以及流道的尺寸不同而改变。流体从层流到紊流过渡时的速度称为上临界流速,从紊流到层流过渡时的速度称为下临界流速。 4.圆管中定常流动的流动状态发生转化时对应的雷诺数称为临界雷诺数,对应于上、下临界速度的雷诺数,称为上临界雷诺数和下临界雷诺数。上临界雷诺数表示超过此雷诺数的流动必为紊流,它很不确定,跨越一个较大的取值范围。而且极不稳定,只要稍有干扰,流态即发生变化。上临界雷诺数常随实验环境、流动的起始状态不同有所不同,在工程技术中没有实用意义。有实际意义的是下临界雷诺数,它表示低于此雷诺数的流动必为层流,有确定的取值。通常均以它作为判别流动状态的准则,即 Re < 2320 时,层流 Re > 2320 时,紊流 该值是圆形光滑管或近于光滑管的数值,工程实际中一般取Re = 2000。 5.实际流体的流动之所以会呈现出两种不同的型态是扰动因素与粘性稳定作用之间对比和抗衡的结果。针对圆管中定常流动的情况,容易理解:减小管径 d 、减KQ d Q vd vd ====ν πνμρ4Re ν πd K 4=d ν2000221.00337.010178.0t t ++=ν

雷诺实验

雷诺实验 一、实验背景 1883年,雷诺通过实验发现到液流中存在着层流和湍流两种流态:流速较小时,水流有条不紊的呈现层状有序的直线运动,流层间没有质点掺混,这种流态称为层流;当流速增大时,流体质点做杂乱无章的无序的运动,流层间质点掺混,这种流态称为湍流。雷诺实验还发现存在着湍流转变为层流的临界流速0V ,而0V 又与流体的粘性,圆管的直径d 有关。若要判别流态,就要确定各种情况下的0V 值。雷诺运用量纲分析的原理,对这些相关因素的不同量值作出排列组合再分别进行实验研究,得出了无量纲数——雷诺数e R ,以此作为层流与紊流的判别依据,使复杂问题得以简化。 经反复测试,雷诺得出圆管流动的下临界雷诺数值为2320,工程上,一般取之为2000。当e R <2320时,管中流态为层流,反之,则为湍流。 雷诺简介 奥斯本 雷诺(Osborne Reynolds),英国力学家、物理学家 和工程师。1842年8月23日生于北爱尔兰的贝尔法斯特,1912年2月21日卒于萨默塞特的沃切特。1867年毕业于剑桥大学王后学院。1868年出任曼彻斯特欧文学院(以后改名为维多利亚大学)的首席工程学教授,1877年当选为皇家学会会员,1888年获皇家勋章,1905年因健康原因退休。他是一位杰出的实验科学家,由于欧文学院最初没有实验室,因此他的许多早期试验 都是在家里进行的。他于1883年发表了一篇经典性论文──《决定水流为直线或曲线运动的条件以及在平行水槽中的阻力定律的探讨》。这篇文章以实验结果说明水流分为层流与紊流两种形态,并提出以无量纲数Re (后称为雷诺数)作为判别两种流态的标准。他还于1886年提出轴承的润滑理论,1895年在湍流中引入有关应力的概念。雷诺兴趣广泛,一生著述很多,其中近70篇论文都有很深远的影响。这些论文研究的内容包括力学、热力学、电学、航空学、蒸汽机特性等。他的成果曾汇编成《雷诺力学和物理学课题论文集》两卷。 二、实验目的要求 1、观察液体流动时的层流和紊流现象。区分两种不同流态的特征,搞清两种流态产生的

雷诺实验带数据处理教学文案

雷诺实验带数据处理

雷诺实验 一、实验目的 1. 观察层流和紊流的流态及其转换特征。 2. 通过临界雷诺数,掌握圆管流态判别准则。 3. 掌握误差分析在实验数据处理中的应用。 二、实验原理 1、实际流体的流动会呈现出两种不同的型态:层流和紊流,它们的区别在于:流动过程中流体层之间是否发生混掺现象。在紊流流动中存在随机变化的脉动量,而在层流流动中则没有,如图1所示。 2、圆管中恒定流动的流态转化取决于雷诺数。雷诺根据大量实验资料,将影响流体流动状态的因素归纳成一个无因次数,称为雷诺数Re ,作为判别流体流动状态的准则 4Re Q D πυ = 式中 Q ——流体断面平均流量 , L s D ——圆管直径 , mm υ——流体的运动粘度 , 2m s 在本实验中,流体是水。水的运动粘度与温度的关系可用泊肃叶和斯托克斯提出的经验公式计算 36((0.58510(T 12)0.03361)(T 12) 1.2350)10υ--=??--?-+? 式中 υ——水在t C ?时的运动粘度,2m s ; T ——水的温度,C ?。

3、判别流体流动状态的关键因素是临界速度。临界速度随流体的粘度、密度以及流道的尺寸不同而改变。流体从层流到紊流的过渡时的速度称为上临界流速,从紊流到层流的过渡时的速度为下临界流速。 4、圆管中定常流动的流态发生转化时对应的雷诺数称为临界雷诺数,对应于上、下临界速度的雷诺数,称为上临界雷诺数和下临界雷诺数。上临界雷诺数表示超过此雷诺数的流动必为紊流,它很不确定,跨越一个较大的取值范围。而且极不稳定,只要稍有干扰,流态即发生变化。上临界雷诺数常随实验环境、流动的起始状态不同有所不同。因此,上临界雷诺数在工程技术中没有实用意义。有实际意义的是下临界雷诺数,它表示低于此雷诺数的流动必为层流,有确定的取值。通常均以它作为判别流动状态的准则,即 Re < 2320 时,层流 Re > 2320 时,紊流 该值是圆形光滑管或近于光滑管的数值,工程实际中一般取Re = 2000。 5、实际流体的流动之所以会呈现出两种不同的型态是扰动因素与粘性稳定作用之间对比和抗衡的结果。针对圆管中定常流动的情况,容易理解:减小 D ,减小 ,加大v 三种途径都是有利于流动稳定的。综合起来看,小雷诺数流动趋于稳定,而大雷诺数流动稳定性差,容易发生紊流现象。 6、由于两种流态的流场结构和动力特性存在很大的区别,对它们加以判别并分别讨论是十分必要的。圆管中恒定流动的流态为层流时,沿程水头损失与平均流速成正比,而紊流时则与平均流速的1.75~2.0次方成正比,如图2所示。

高中物理牛顿第一定律

第一节牛顿运动第一定律 教学目标: 一、知识目标 1、知道理想实验是科学研究的重要方法; 2、知道牛顿第一定律的建立过程; 3、理解牛顿第一定律的内容和意义; 4、知道什么是惯性,会正确解释有关现象; 5、正确理解力和运动的关系; 二、能力目标 培养学生的观察能力,抽象思维能力、应用定律解决实际问题的能力及客观公正评价事物的能力。教学重点:牛顿运动第一定律、惯性 教学难点:对牛顿运动第一定律、惯性和理想实验的正确理解 教学用具:多媒体电脑、数据/视频投影仪、实物展台、鸡蛋(生的、熟的各一只)、装满水的瓶子、蜡块、铜块。 教学步骤: 一、导入新课 【演示实验】分别让两只鸡蛋旋转,再迅速按住,使蛋停下又立即松手,一只不动,另一只却能继续旋转。 【提问】猜猜看,两只蛋有何不同? 【设疑】猜想是否正确?为什么两只蛋会出现两种不同的现象?从这节课开始研究与此有关的内容。这一章我们要学习的就是牛顿运动定律。今天我们学习第一节牛顿运动第一定律。 二、新课教学 【提问】放在讲台上的书,处于静止状态:怎样才能让书运动起来呢?(学生答:要用力去推它) 【师讲】从这个例子很容易得到:物体要运动,需要对它施加力的作用,力是使物体运动的原因吗? 这是一个运动和力的关系问题.这个问题在2000多年前人们就对它进行了研究,下面我们来回顾一下 历史。 1、历史的回顾: ①请同学们阅读课文有关内容,并回答下列问题。 a、在研究力和运动的关系上有哪些代表人物? b、每位科学家对力和运动的关系是如何认识的? c、伽利略是如何证明其观点的? ②历史上几位代表人物关于力和运动关系的看法。(学生回答) 亚里士多德的观点:必须有力作用在物体上,物体才能运动,没有力的作用,物体就要静止下来。 伽利略的观点:在水平面上运动的物体所以会停下来,是因为受到摩擦阻力的缘故。 笛卡儿的观点:如果没有其他原因,运动的物体将继续以同一速度沿着一条直线运动,既不会停下来,也不会改变原来的方向。 【设问】伽利略是如何得出结论的呢? 【演示】伽利略针和单摆实验及模拟实验。 【结论】改变悬点的高度,摆球仍能上升到原来的高度。 【演示】模拟伽利略的理想试验。 理想实验:以可靠的事实为基础,突出主要因素、忽略次要因素,通过抽象思维深刻揭示自然规律。 伽利略通过以可靠的事实为基础,经过抽象思维的理想实验,从而推翻了亚里士多德的观点!指出了:力不是维持物体运动的原因。伽利略的这种把可靠的事实和深刻的理论思维结合起来的理想实验,是科学研究中的一种重要方法。

高一物理牛顿第一定律详解

高一物理牛顿第一定律详解 高中物理牛顿第一定律的介绍 牛顿第一定律有两种表达方式,分别如下: (1)一切物体在没有受到力的作用时,总保持匀速直线运动状态或静止状态,除非作用在它上面的力迫使它改变这种运动状态。 (2)当一个质点距离其他质点足够远时,这个质点就作匀速直线运动或保持静止。 第一种表达方式较普遍,第二种表达方式在爱因斯坦和吴大猷的著作中曾经被提到,两种表达方式等价。 由于物体保持运动状态不变的特性叫做惯性,所以牛顿第一定律也叫惯性定律。 惯性是一切物体固有的属性,无论是固体、液体或气体,无论物体是运动还是静止,都具有惯性。 注:牛顿第一定律不是对所有的参考系都适用。在高中物理研究范围内,大部分情况下牛顿定律都使用。能使牛顿第一定律,这样的参考系被称为惯性参考系,简称惯性系。 牛顿第一定律说明了两个问题 牛顿第一定律说明了两个问题: (1)它明确了力和运动的关系。物体的运动并不是需要力来维持,只有当物体的运动状态发生变化,即产生加速度时,才需要力的作用。在牛顿第一定律的基础上得出力的定性英文名称:Newton 注意,牛顿第二定律的公式表述和我们常用的F合=ma不同。我们常用的公式,严格来说是牛顿第二定律的变型式。 特别要注意牛顿第二定律的第三句表述。因为力和加速度都是矢量,它们的

关系除了数量大小的关系外,还有方向之间的关系。 明确力和加速度方向,也是正确列出方程的重要环节。 对于高一的学生来说,在刚学习这里的时候,规定出研究的正方向。 牛顿第二定律确立了力和运动的关系,明确了物体的受力情况和运动情况之间的定量关系。加速度是联系物体的受力情况和运动情况的桥梁(或纽带)。 力的单位的由来 我们现在来看这个公式,觉得很简单;但是物理学家们得到这个公式,太不容易了。 为什么?因为当时连力的清晰的定义都没有,更别说力的单位了。 牛顿第二定律的描述中,并没有提到正比、反比中的比例系数。 不知道在看牛顿第二定律内容时,有几个同学注意到了,我们上面写的表达式没有写比例系数k,写的是a=F/m;即取的比例系数为最基本的自然数:1;严格来说,牛顿第二定律的表达式是:a=k*(F/m); 当时的“力的大小”,只能用一升水的力(指的是一千克的重力)、两升水的力来定性地做描述。 在得到a=k*(F/m)公式后,物理学家们就人为取k=1,这样便从(F=k*ma=ma)中得到了力的单位: 力的单位:千克*米/二次方秒。 一牛顿的力,刚好能够让一千克的物体获得一米每秒的加速度。 前面提到的“一牛顿的力”,正是为了纪念牛顿,才将其名字作为力的单位的。力的单位简称牛,符号是N; 牛顿第二定律实验验证 牛顿第二定律实验是高中生接触到的第一个有难度的实验。下面高中物理网为同学们做一个详解。

雷诺实验和伯努利实验报告记录

雷诺实验和伯努利实验报告记录

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3 实验七 雷诺实验 一、实验目的 1、观察液体流动时的层流和紊流现象。区分两种不同流态的特征,搞清两种流态产生的条件。分析圆管流态转化的规律,加深对雷诺数的理解。 2、测定颜色水在管中的不同状态下的雷诺数及沿程水头损失。绘制沿程水头损失和断面平均流速的关系曲线,验证不同流态下沿程水头损失的规律是不同的。进一步掌握层流、紊流两种流态的运动学特性与动力学特性。 3、通过对颜色水在管中的不同状态的分析,加深对管流不同流态的了解。学习古典流体力学中应用无量纲参数进行实验研究的方法,并了解其实用意义。 二、实验原理 1、液体在运动时,存在着两种根本不同的流动状态。当液体流速较小时,惯性力较小,粘滞力对质点起控制作用,使各流层的液体质点互不混杂,液流呈层流运动。当液体流速逐渐增大,质点惯性力也逐渐增大,粘滞力对质点的控制逐渐减弱,当流速达到一定程度时,各流层的液体形成涡体并能脱离原流层,液流质点即互相混杂,液流呈紊流运动。这种从层流到紊流的运动状态,反应了液流内部结构从量变到质变的一个变化过程。 液体运动的层流和紊流两种型态,首先由英国物理学家雷诺进行了定性与定量的证实,并根据研究结果,提出液流型态可用下列无量纲数来判断: Re=Vd/ν Re 称为雷诺数。液流型态开始变化时的雷诺数叫做临界雷诺数。 在雷诺实验装置中,通过有色液体的质点运动,可以将两种流态的根本区别清晰地反映出来。在层流中,有色液体与水互不混惨,呈直线运动状态,在紊流中,有大小不等的涡体振荡于各流层之间,有色液体与水混掺。 2、在如图所示的实验设备图中,取1-1,1-2两断面,由恒定总流的能量方程知: f 2 222221111h g 2V a p z g 2V a p z ++γ+=+γ+ 因为管径不变V 1=V 2 ∴=γ +-γ+ =)p z ()p z (h 2211f △h 所以,压差计两测压管水面高差△h 即为1-1和1-2两断面间的沿程水头损失,用重量法或体 积浊测出流量,并由实测的流量值求得断面平均流速A Q V = ,作为lgh f 和lgv 关系曲线,如下图所示,曲线上EC 段和BD 段均可用直线关系式表示,由斜截式方程得: lgh f =lgk+mlgv lgh f =lgkv m h f =kv m m 为直线的斜率 式中:1 2f f v l g v lg h lg h lg tg m 1 2 --= θ= 实验结果表明EC=1,θ=45°,说明沿程水头损失与流速的一次方成正比例关系,为层流区。BD 段为紊流区,沿程水头损失与流速的 1.75~2次方成比例,即m=1.75~2.0,其中AB 段即为层流向紊流转变的过渡区,BC 段为紊流向层流转变的过渡区,C 点为紊流向层流转变的临界点,C 点所对应流速为下临界流速,C 点所对应的雷诺数为下监界雷诺数。A 点为层流向紊流转变的临界

高一物理牛顿第一定律教案

第四章牛顿运动定律 第一节牛顿第一定律 教学目标: 知识与技能:1、正确理解力和运动的关系,知道物体的运动不需要力来维持。 2、理解牛顿第一定律,知道它是逻辑推理的结果,不受力的物体是不存在的。 3、理解惯性的概念,知道质量是惯性大小的量度。 过程与方法:培养分析问题的能力,要能透过现象了解事物的本质,不能不加研究,分析而只凭经验,对物理问题决不能主观臆断,正确的认识力和运动的关系。 情感态度与价值观:培养科学研究问题的态度。 教学重点:牛顿第一定律,惯性 教学难点:对牛顿第一定律及惯性的理解 教学方法:实验法、阅读法、归纳法 课时安排:1课时 教学过程: (一)导入新课 教师:前面一到二章我们学习了怎么样描述物体的运动,但没有进一步讨论物体为什么会做这样或那样的运动。那么,要知道这个问题就必须知道运动和力的关系。 在物理学中, 只研究物体怎样运动而不涉及运动和力的关系的分科,叫做运动学。 只研究运动和力的关系的分科,叫做动力学。 教师:动力学知识在生产和科学研究中是很重要的,例如设计各种机器、控制交通工具的速度、研究天体的运动、计算人造卫星的轨道等等都离不开动力学知识。动力学的奠基人是英国的科学家牛顿,牛顿提出的牛顿运动定律是整个动力学的基础,第四章我们将要学的就是牛顿运动定律。 教师:同学们在骑车上学过程中,是怎样是自行车加速的?又是怎样使自行车减速的? 学生:用力踩脚踏板时可使自行车加速,刹车可使自行车减速。 教师:用力踩脚踏板时,实质是通过链条传动给车轮施加了动力的作用,那么刹车是车子减速的实质又是什么呢? 学生:刹车时的实质是通过橡皮对轮子施加了阻力的作用。 教师:通过这一生活常识可知:要使物体加速则必须对它施加力的作用,同样要使物体减速也要对其施加力的作用,那么力和物体的运动究竟有什么关系呢?本节课我们就来学习第三章第一节:牛顿第一定律。 (二)新课教学 教师:首先我们来回顾下动力学的发展史 教师:早在两千多年前,人们就开始了对物体的受力及其运动关系的研究,但由于受生活中错误经验的影响,一直到伽利略时代才对其有了一个正确的认识,下面请同学阅读课文的前7段内容,阅读过程中注意下列问题。 教师:投影问题:1、在研究力和运动的关系上有哪些代表人物? 2、他们各自的观点如何? 学生活动:阅读课文 教师活动:检查阅读情况 教师:好,下面我们来看第一个问题。 学生:代表人物有:亚里士多德、伽利略、笛卡儿。

物理:《牛顿第一定律》教案

牛顿第一定律 一、教学目标 1.在物理知识方面学习牛顿第一定律的内容,正确理解力跟物体运动的关系,掌握惯性的概念。 2.对客观事物的正确认识需要人们经过由表及里,由片面到全面长时间的认识过程。通过本节的学习要让学生建立起正确的认识论的观点,同时体会到人们认识世界的长期性和艰巨性。 3.物理实验是科学研究的方法,对实际问题做出合理的抽象,进行理想实验的研究正是伽利略得到力与物体运动正确关系的基础。我们要学习这种科学抽象的方法,并把它用到今后的物理研究中去。 二、重点、难点分析 1.本节的重点是正确认识物体运动跟力的关系,在物体不受力的情况下,应保持匀速直线运动状态或静止状态。通过对牛顿第一定律的学习,加深对惯性概念的理解。 2.生活常识使人们对力和运动的关系形成了不正确的认识,通过教学要让学生们克服传统观念,形成正确的认识,需要下一定的功夫。 三、教具 1.说明伽利略理想实验的装置,自制导轨和小球。 2.说明物体在不受阻力下做匀速直线运动的气垫导轨和滑块。 3.演示惯性的小车和木块。 四、主要教学过程 (一)引入新课 介绍本章的地位:在第一章我们学习了物体在静止或匀速直线运动状态下的受力问题,这时物体处于平衡状态,所受的力为平衡力。这部分内容在物理学中叫做静力学。 第二章研究了物体在直线上的运动,包括匀速运动和变速运动。在变速运动中重点讨论了匀变速直线运动。这部分内容在物体学中属于运动学。 在前边两章知识的基础上,我们在第三章里来研究运动和力的关系。这部分知识的基础是牛顿第一定律和第二定律。这部分内容在物理中属于动力学。

学习动力学的知识后,可以在知道物体受力情况后确定物体的运动状态;在知道物体的运动状态的情况下,可以确定它的受力情况。动力学的知识在科学研究和生产实际中有着非常广泛的应用,如研究交通工具的速度问题,天体的运动问题等。我们从牛顿第一定律开始。 (二)教学过程设计 板书:一、牛顿第一定律 实验:在桌上放着一本物理书,它是静止的,怎样才能让它运动起来呢?要用力去推它。从这个例子可以看出物体要运动,需要对它施加力的作用。力是使物体运动的原因吗? 这是一个运动和力的关系问题。这个问题在2000多年前人们就对它进行了研究,下面我们来回顾一下历史。 1.历史的回顾 2000多年前,古希腊哲学家亚里斯多德根据当时人们对运动和力的关系的认识提出一个观点:必须有力作用在物体上,物体才能运动。 这种观点的提出是很自然的。我们从周围的事情出发,很容易就会得到这个结论。如车不推就不走,门不拉不开等。这种观点统治人们的思想有两千年。 直到17世纪,意大利科学家伽利略才指出这种说法是错误的,他分析到:运动的车停下来是由于摩擦力的原因,运动物体减速的原因是摩擦力。伽利略提出了自己的看法,他指出:物体一旦具有某一速度,没有加速和减速的原因,这个速度将保持不变。这里所指的减速的原因就是摩擦力。 为了证实结论的正确,他设计了一个理想实验(thought experiment),下面利用一个跟他的理想实验装置相似的实验向大家介绍一下伽利略的实验。 实验:有两个斜面,用一个小球放到左边的斜面上,放手后小球从左边斜面上滚下后滚到右边的斜面上。在有摩擦力的情况下,到达右边斜面的高度比左边的释放高度要低。 伽利略所设计的实验是这样的:实验装置跟现在的一样,实验时若没有摩擦力,(当然没有摩擦力是不可能的,所以他的实验是想象中的理想实验。)我们看一下小球在这个理想实验中会怎样运动。 把小球放到左边斜面的某一个高度,放手后由于有加速的原因,所以小球会从斜面上滚下,越滚越快;到右边斜面时,由于有减速的原因,小球会越滚越慢。在没有摩擦力的情况下,小球应达到左边的释放高度。

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