流體力學基本知識

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流體力學基本知識范文第1篇

關(guān)鍵詞：海洋科學 課程實踐 改革

隨著我國海洋事業(yè)的不斷發(fā)展，對海洋類科技人才的要求也越來越高。流體力學是海洋科學類專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，在整個海洋科學專業(yè)的教學體系中占據(jù)重要地位。本課程的任務是通過學習，了解流體運動學和動力學的基本知識，掌握理想流體動力學的基本知識，掌握理想流體動力學的研究方法和理論，掌握不可壓縮理想流體的無旋運動、粘性不可壓縮流體動力、邊界層理論、湍流等的基本理論和研究方法。這門課程具有極強的理論性和實踐性，從而決定了這門課的教學目的既要使學生掌握理論知識，又要使學生學會如何運用到實際工程中去。然而，隨著教學體制的改革，學分制實施，流體力學的教學學時不斷縮短。課程教學多是為了滿足培養(yǎng)方案的要求，對系列化專業(yè)課程支撐不夠，教學效果不甚理想。因此，為了適應新形勢下對人才培養(yǎng)的要求，我們對流體力學課程教學過程的各方面進行了改革和實踐，以達到以培養(yǎng)出合格的海洋類人才的目的。

1.教學理念改革

流體力學課程的特點是抽象概念多、理論性強、體系復雜、難度較大，許多知識點都包含了大量的數(shù)學推導，對學生的數(shù)學基礎(chǔ)要求比較高。也正是由于這些特點，所以需要改變傳統(tǒng)的以教師為中心的知識傳授型的教學理念，因為這種方式并不能使學生對所學知識留下深刻的印象，因而教學過程效率低，容易造成學生為了考試而學習的現(xiàn)象，不利于學生的綜合能力的培養(yǎng)。新教學理念增強教學過程師生間的互動，突出學生的主體性，改變以往學生在學習過程中被動接收的地位，合理設計教學內(nèi)容，利用現(xiàn)代化的教學方式，是以培養(yǎng)學生的學習能力、科研素質(zhì)、創(chuàng)新意識為目的，全面提高學生的綜合素質(zhì)。希望通過流體力學課程的學習，使學生系統(tǒng)掌握流體運動的一般規(guī)律及其有關(guān)的基本概念、基本理論、基本方法和基本實驗技能，同時具備較強的自學能力以及創(chuàng)新意識，為以后專業(yè)知識的學習，打下牢固的基礎(chǔ)。

2.教學內(nèi)容的改革

由于海洋科學類專業(yè)教學要體現(xiàn)海洋特色，海洋學的研究對象是海洋，而海水是海洋最重要的組成部分，動力海洋學研究宏觀海水的運動，所以無論在研究對象、研究目的還是研究方法上面，動力海洋學都是流體力學的具體應用和發(fā)展。

針對這一教學內(nèi)容的要求，我們進行了流體力學教學內(nèi)容改革，使之適應于當前的海洋科學專業(yè)類的教學。考慮到目前國內(nèi)的流體力學課程內(nèi)容相當寬泛，并不是特別適合海洋科學專業(yè)的教學需要，所以在內(nèi)容上作了調(diào)整，保留經(jīng)典流體力學的基本原理，同時加入了流體力學基本原理在海洋學中的具體應用。例如，在講授研究流體運動的兩種方法歐拉方法和拉格朗日方法時，介紹了兩種方法在海洋調(diào)查研究中的應用；在講授有旋運動動力學中，將環(huán)流定理擴展到海洋和氣象等方面的具體應用；在講授粘性流體動力學時，補充了柯氏力場中粘性流體的運動，并深入講授了風生海流、地球轉(zhuǎn)動對梯度流方向隨深度變化的影響等。

這些內(nèi)容的加入和調(diào)整，使學生不但能夠深入理解相關(guān)的教學內(nèi)容，還能夠了解其具體的海洋學應用，真正做到學以致用，并且可以平滑過渡到一些后續(xù)海洋類專業(yè)課程，如物理海洋學、海洋氣象學、大洋環(huán)流等，的學習當中，同時也為將來考研或者研究生階段的學習打下良好的基礎(chǔ)。

3.教學方式的改革

教師教學方式就是教學中為達到教學目標，教師所采用的一系列的教學行為和活動方式、方法的結(jié)合。考慮到流體力學的學科特點，其基本方程、原理的推導較多，所以在傳統(tǒng)上以教師教授法為主，即以教師為主體進行知識的講授教學活動。但是單純的講授法存在一些問題，就是容易在課堂上與學生缺乏互動交往，從而不能有效的調(diào)動學生的學習積極性。為此，在流體力學的教學過程中，轉(zhuǎn)變教學思路，將以教為主的教學設計和以學為主的教學設計結(jié)合起來，通過多種方式實現(xiàn)教學的良性互動，提高教學質(zhì)量。

3.1多媒體教學改革

傳統(tǒng)的板書教學方法的特點是推導過程細致、講解入微，這在一些復雜的定理推導過中可以有效的幫助學生理解整個推導過程，也有助于學生掌握推導方法和技巧。但是，板書教學也有不足之處，一是采用板書教學傳授的信息量不夠大，由于流體力學的教學內(nèi)容中存在大量的公式原理的推導，所以往往需要較多的課時才能滿足教學要求；二是部分教學內(nèi)容不夠直觀，流體力學的一門理論與實際結(jié)合的學科，所以很多的理論都有其對應的實際流動現(xiàn)象，所以板書對此無能為力。

多媒體教學可以有效的彌補板書教學上存在的不足，單課時能夠提供較多的教學信息量，有效提高教學效率。另外，多媒體教學可以增加課堂教學內(nèi)容的表現(xiàn)效果，通過一些多媒體素材展示了相關(guān)的流動現(xiàn)象，通過視覺、聽覺等多種信息傳遞方式，幫助學生理解教學內(nèi)容，這對于抽象的流體力學理論教學是一種相當好的授課形式。但是多媒體教學也存在一些不足之處，在公式的推導過程中，翻頁式的教學明顯加快了教學節(jié)奏，使得學生對推導過程了解不夠深入，部分細節(jié)不明所以，學生的思考時間減少，另外就是多媒體教學的推廣，很多學生都沒有了記筆記的習慣。

針對以下兩種教學方式的特點，在海洋科學專業(yè)流體力學的教學過程中，我們采用了兩種教學方式相結(jié)合的方法。對于一些重要的基本原理，仍然采用傳統(tǒng)的板書式教學，力求傳授給學生流體力學的研究方法和研究思路。而對于推導結(jié)果，則采用多媒體的方式進行展示，在實際的教學中，引用了大量的海洋、大氣等流體力學現(xiàn)象，如波浪、海流、臺風等，將其以直觀的形式與對應的流體力學理論結(jié)合，這樣既加深了學生的理解，也引發(fā)學生進行海洋學研究的興趣。實際的教學過程顯示，課堂教學效果較好。

3.2課堂教學過程改革

為了能夠使學生更好的融入課堂教學，在講授法的基礎(chǔ)上，采取了問答法、引導法多種教學方式作為輔助。

問答法是教師通過提出問題引導學生積極進行思考，學生自己得出結(jié)論來獲取知識，可以有效的使學生主動參與課堂學習。在流體力學的教學過程中，合理的設計課堂問題，避免問題過易或者過難，前者不能達到啟發(fā)引導學生思考的效果，后者會讓學生對流體力學的教學內(nèi)容產(chǎn)生畏難情緒，不利于知識的深化教學。同時，問題的設計也要有啟發(fā)性、典型性，問題的數(shù)量一般控制在每節(jié)課2個左右，根據(jù)相關(guān)的知識點進行設計。

引導法是教師引導學生通過閱讀教材、課件提示等材料，以自己相對獨立的形式學習的教學方式，這種方法更能鍛煉學生的學習能力。在流體力學的教學過程中，對于引導法的使用一般安排在內(nèi)容相對簡單，或者教學內(nèi)容有相似重復處。如將雷諾輸運定理應用于連續(xù)方程、動量方程等的推導，教師講授連續(xù)方程的推導，而其后對于動量定理、能量定理等的推導引導學生獨立完成。通過這樣的引導過程，使得學生能夠舉一反三，牢固掌握基本原理，并培養(yǎng)了自學能力和創(chuàng)新能力。

3.3引入現(xiàn)代網(wǎng)絡教學方法

為了能夠有效的利用現(xiàn)代網(wǎng)絡技術(shù)進行教學，推進課程的網(wǎng)絡化改革，建設了流體力學網(wǎng)絡課程。為避免網(wǎng)絡課程成為簡單的課堂內(nèi)容的重復再現(xiàn)，在網(wǎng)絡課程的設計過程中考慮與實際的課堂教學的互動性與互補性，除了提供課程教學視頻錄像供學生復習以外，還提供了非常豐富的相關(guān)多媒體教學資源、輔導資料，并將網(wǎng)絡課程作為學生自學的一個重要的課后輔導工具，提供在線答疑。另外學生還可以網(wǎng)絡課程提出對于教學過程的各種建議反饋，促進教學改革。網(wǎng)絡課程的開設，使得流體力學的整個教學過程具有了交互性、共享性、開放性、協(xié)作性和自主性等特點。

4.結(jié)語

通過近幾年較為系統(tǒng)的流體力學課程教學改革，包括更新教學理念、調(diào)整和補充部分海洋特色的教學內(nèi)容、運用現(xiàn)代化的教學手段、改革課堂教學過程等途徑，大大調(diào)動了學生學習的積極性，顯著提升了教學效果，提高了課程的教學質(zhì)量。但仍需進一步完善教學體系，提高教學水平，將教與學有機結(jié)合，對海洋科學類專業(yè)流體力學課程的教學改革進行不斷探索和實踐。

參考文獻：

[1]孟祥林.不同教學模式下師生角色、教學效率對比及改革思路.湖南師范大學教育科學學報，2004年1月，第3卷第1期.

[2]萬三敏，沈振劍.多媒體教學方式與傳統(tǒng)教學方式的耦合機制研究.首都師范大學學報（自然科學版），2010年10月，第31卷第5期.

流體力學基本知識范文第2篇

關(guān)鍵詞：雙語教學；SPOC；教學模式；流體力學

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）16-0249-02

一、引言

隨著全球經(jīng)濟一體化的不斷發(fā)展，對復合型人才的需求越來越大，高等教育的國際化也逐漸成為發(fā)展趨勢。國內(nèi)高校如何實現(xiàn)人才的國際化提高教育的國際競爭力，引起廣泛的思考。雙語教學被認為是高等教育國際化的重要內(nèi)容。流體力學課程是能源動力類專業(yè)及機械類部分專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，具有較強的工程性、技術(shù)性和實踐性，課程基礎(chǔ)知識與生產(chǎn)生活實際密切相關(guān)，除流體力學的基本理論和方法講解外，還需注重實驗測試、工程應用等實踐教學。雙語教學可以使學生具備一定的專業(yè)英語技能，采用原版教材接觸國外最新的專業(yè)知識，使在人才培養(yǎng)上與國際接軌成為可能。但是流體力學雙語教學存在一些問題，實踐教學部分如何體現(xiàn)雙語授課及其意義與價值，還需進一步思考，流體力學雙語教學模式仍處于探索階段。

二、流體力學課程雙語教學現(xiàn)狀

1.教學目標不夠清晰。流體力學課程本身概念多、專有名詞多、流動原理復雜，用中文教學時部分學生尚且不能很好地完成該課程的學習，雙語教學時通常引進原版的英語教材，學生英語水平參差不齊，對于英語水平不佳的學生來說，學習難度將進一步提高，流體力學雙語教學往往變成了專業(yè)外語課，專業(yè)詞匯及專業(yè)術(shù)語的解釋占據(jù)了課堂大部分的時間，忽視專業(yè)知識的講授，與雙語教學實施的初衷大相徑庭。

2.缺乏專職的雙語教學師資。雙語教師既要精通專業(yè)知識，又要有較高的外語水平，能流利地應用外語講授課程。目前，擔任雙語教學的教師主要是外語水平相對好的專業(yè)課教師，沒有受過系統(tǒng)的語言教學方面的訓練，遇到突發(fā)事件時，很難用英語準確、充分地表達自己的想法。另外，承擔雙語課程的教師一般比較年輕，教學經(jīng)驗不足，教學手段、教學方法和教學能力還需進一步完善。

3.學生接受度不佳。雙語授課時，通常是教師用英文向?qū)W生傳授知識，學生始終是被動地聽講、被動地接受英語和專業(yè)知識，師生之間幾乎沒有互動，學生的英語聽說能力、英語應用能力依然得不到鍛煉。雙語教學過程中必然會涉及大量生僻的專業(yè)詞匯，學生很容易由于一些句子沒聽懂，產(chǎn)生畏難情緒，影響課程雙語教學效果。

三、MOOC模式與SPOC模式

MOOC（Massive Open Online Course，大規(guī)模開放式在線課程）模式將多種形式的數(shù)字化資源放在網(wǎng)上，學習者反復觀看教學視頻，理解課程講授的知識。將MOOC模式應用到流體力學雙語教學中，可以有效解決學習者由于英語水平不高而引起的學習困難的問題。然而，MOOC模式下的教學活動主要是以知識為中心的理解類活動，個性化學習和學習體驗缺失，虛擬實驗無法替代真實實驗。流體力學課程除了要求學習者掌握基本知識點外，還要求學習者學會知識點的應用。MOOC模式下單一的線上教學不足以激發(fā)學生的熱情，課程完成率不高的缺點亦廣為詬病。流體力學課程雙語教學的目的在于在講授流體力學知識的同時，培養(yǎng)學生具有較強的英語應用能力，學生若不能有效地完成課程學習，則新教學模式的探索就顯得毫無意義。SPOC（Small Private Online Course）是小規(guī)模限制式在線課程，其受眾可以限制為在校大學生，設計和利用優(yōu)秀的MOOC資源，克服MOOC單一的線上學習的缺點，實施混合式教學，將MOOC之所長與面對面教學融為一體，增加師生互動，激發(fā)學生的學習熱情，提高課程完成率和學習成績。因此，SPOC模式將更加適合流體力學雙語教學，幫助教師與學生突破英語水平不高的限制，高效地完成流體力學知識的講解與學習，同時提高教師與學生的英語聽說能力及英語應用能力，實現(xiàn)教學相長的良性循環(huán)。

四、流體力學SPOC雙語教學資源

1.流體力學SPOC雙語課程教學視頻。眾所周知，看電影學英語是提高英語水平的一個好方法，通過視頻看情節(jié)，重復聽取單詞，更加容易了解單詞的發(fā)音及其用法，當然還能學到更加地道的生活化語言。受這一方法的啟發(fā)，引進國外優(yōu)秀的流體力學MOOC資源，根據(jù)國內(nèi)大學生思維方式、知識結(jié)構(gòu)的特點進行優(yōu)化，編寫雙語教材，精心制作流體力學SPOC雙語課程教學視頻，讓學生聽英語學流體力學知識。

2.流體力學SPOC雙語實踐教學視頻。流體力學SPOC雙語教學開展3～4周后，學生對流體力學課程及專有詞匯有了一定了解，此時可以開展流體力學SPOC雙語實踐教學。雙語實踐教學視頻僅提供流體力學專有詞匯的中文意思，要求學生逐漸適應全英語教學。在視頻頁面顯示實驗名稱，提供英文版實驗目的、實驗原理及實驗步驟、實驗數(shù)據(jù)處理方法說明、實驗報告撰寫要求及思考題回答要求，這部分文本依然提供鼠標取詞功能，幫助學生理解實驗要求。流體力學SPOC雙語實踐教學視頻可以不局限在本校流體力學實驗室能開設的實驗，可以是國外的實驗裝置、先進測量方法等的解說，讓學生了解學科的前沿知識。

五、教學過程

1.課堂教學。流體力學雙語課開課前，教師將每次課的授課內(nèi)容、相應的教材章節(jié)、相關(guān)的雙語課程教學視頻列表發(fā)放給學生，讓學生明確SPOC雙語教學模式下教與學雙方所需要的改變與努力，以期獲得良好的教學效果，同時師生共同提高英語應用能力。課堂教學采用翻轉(zhuǎn)課堂的講學模式，要求學生課前觀看SPOC雙語課程教學視頻，理解視頻中的主要內(nèi)容，思考教師前一次課布置的討論主題。在課堂上，教師講評教學視頻中的重難點，不再講解課程的全部內(nèi)容，課前備課的精力不再集中在背熟講稿，而是更專注于主題的設置、問題的解答及流體力學知識的應用方法，預估學生可能的回答內(nèi)容并準備合理有度的評論。組織學生學習小組，一個自然班通常為30名學生，分成6組，每組5人，設小組長1人。每次課教師針對重點與難點準備30個問題，基本從易到難設置，分成五輪問答。每輪小組抽簽得到問題，各小組派一名學生回答，若用英語回答正確得25分，用中文回答正確得20分，回答不完全正確，由教師酌情給分。每組各成員得分之和即是該學習小組的得分，多次平均后作為平時成績。

2.實踐教學。基于流體力學SPOC雙語實踐教學視頻，實踐教學改變了傳統(tǒng)實驗教學模式。按照原有的教學方式，學生進入實驗室，教師針對實驗臺講解后，學生立刻開始做實驗采集數(shù)據(jù)，沒有時間深入思考實驗相關(guān)流體力學知識，很難將理論與實踐聯(lián)系起來。在SPOC雙語教學模式下，學生在實驗前先觀看相關(guān)視頻，進入實驗室后，實驗指導教師拿出測試卡要求學生答題，全部正確后，學生才進入實驗室采集數(shù)據(jù)。學生仍以課堂學習時的學習小組為單位進入實驗室，采集并整理數(shù)據(jù)，形成全英文的實驗報告。流體力學SPOC雙語實踐教學視頻要求每位學生均觀看，測試卡答題可由學習小組派代表完成測試，實驗操作、實驗數(shù)據(jù)處理以及實驗報告撰寫等任務由學習小組自行安排分工，小組成員協(xié)同合作，培養(yǎng)學生的團隊合作精神。在SPOC雙語教學模式下，要求學生觀看雙語實踐教學視頻8個，學生學習小組根據(jù)各自的興趣愛好選擇2個，完成實驗數(shù)據(jù)采集，整理分析形成英文實驗報告。教師根據(jù)實驗數(shù)據(jù)及思考題準確程度給分，兩項實驗平均分為各學習小組的實驗成績。

六、課程考核

流體力學SPOC雙語教學采用多樣化的考核形式，最終成績由課堂平時成績（40%）、實驗成績（20%）、學習小組組長打分（10%），學生自評分（10%）及期末考試成績（20%）組成。其中課堂平時成績及實驗成績占60%，大幅降低了期末考試成績的所占百分比，鼓勵學生在平時認真準備雙語課程的學習，真正做到學以致用。其次，課堂平時成績、實驗成績均是以學習小組為單位給出的團體得分，要想獲得好分數(shù)，各成員必須共同努力。學習小組組長對各成員打分，占最終成績的10%。學生自評分是學生對自己的評價，在學期結(jié)束時總結(jié)自己的學習成效，占最終成績的10%。期末考試試卷設置50%的英語題量，占最終成績的20%。

七、結(jié)語

流體力學SPOC雙語教學新模式的關(guān)鍵在于優(yōu)質(zhì)的SPOC視頻教學資源和師生之間的互動配合，學習世界一流大學的教學視頻優(yōu)化SPOC教學資源，可以快速縮小與世界一流大學教育水平的差距，教師備課的重點由知識傳授轉(zhuǎn)變?yōu)橹R的深入理解與應用，學生從被動地接受知識轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃訉W習知識并嘗試應用。并且，教師與學生的英語聽說能力、英語應用能力都能得到鍛煉。在流體力學SPOC雙語教學模式下，教師有更多的時間準備創(chuàng)新性的教學設計與教學內(nèi)容，學生以團隊形式組隊學習，在課堂上與教師互動，培養(yǎng)學生靈活應用知識的能力與創(chuàng)新能力。基于流體力學SPOC雙語教學模式，可以形成優(yōu)質(zhì)的雙語教學師資隊伍，培養(yǎng)學生具備創(chuàng)新精神、雙語溝通能力和團隊合作能力，滿足教育國際化的需要。

參考文獻：

流體力學基本知識范文第3篇

本書主要討論在科學研究及工程實踐中遇到的流體問題中偏微分方程的變換與求解問題，書中所討論的內(nèi)容在航空航天、生物力學、化學、機械工程、流體力學及地球物理學流動等領(lǐng)域均得到了廣泛應用。

本書一共分為8章。1，介紹了復數(shù)的基本知識、解析函數(shù)、積分與柯西定理、實積分的應用等內(nèi)容；2，介紹了Gamma函數(shù)，一些用微分方程定義的函數(shù)如Legend-re函數(shù)、Bessel函數(shù)、超幾何函數(shù)、cheby―shev函數(shù)和airy函數(shù)等特殊函數(shù)及部分函數(shù)的積分；3，特征值問題與特征函數(shù)展開。內(nèi)容包括Rayleigh判據(jù)，Sturm―Li―ouville問題，特征函數(shù)展開及應用實例，非標準特征值問題，F(xiàn)ourier-Bessel級數(shù)；4，格林函數(shù)邊值問題，介紹源項與基本解、有源項的球殼導熱問題、格林函數(shù)一階與高階問題、伴隨與自伴問題、一階系統(tǒng)：格林矩陣、特征函數(shù)展開及實例；5，主要介紹Laplace變換及逆變換、雙邊Laplace變換；6，F(xiàn)ourier變換及逆變換、Mellin變換。7，主要介紹了背風波、遠場動量尾跡、Kelvin-Helmholtz不穩(wěn)定度、平板Couette流動穩(wěn)定性等物理問題中的微風方程的應用；8，積分的漸進展開，主要介紹漸進展開基本知識、部分積分法、Laplace積分、Watson引理、最速下降法、穩(wěn)相法及Kelvin結(jié)果等內(nèi)容。

本書兩位作者曾多年從事相關(guān)領(lǐng)域研究生課程教學工作，具有豐富的教學經(jīng)驗，書中很多內(nèi)容就是在教學筆記的基礎(chǔ)上整理編寫出來的。I.H.赫倫教授曾在哈佛大學任教，美國西北大學、馬里蘭大學、麻省理工學院和美國Los Alamos國家實驗室等單位進行訪問研究，現(xiàn)在任職于倫斯勒理工學院，主要從事流體流動穩(wěn)定性理論研究；M.R.福斯特是俄亥俄州立大學榮譽退休教授，曾在里海大學、倫敦大學學院、鄧迪大學和曼徹斯特大學等進行訪問研究，目前是倫斯勒理工學院兼職教授，獲得過多個教學和科研獎項，是《流體動力學》、《流體物理學》、《力學學報季刊》和《應用數(shù)學》等國際雜志的審稿人，專業(yè)是理論流體動力學。

本書結(jié)構(gòu)清晰，各種概念、定理解釋透徹，書中結(jié)合實際物理問題安排了大量實例，十分便于讀者理解理論知識，既可以作為非數(shù)學專業(yè)學生運用數(shù)學方法研究流體力學課程的教科書，也可以作為數(shù)學專業(yè)的輔助課程參考書，同時還可以作為相關(guān)領(lǐng)域研究人員的參考資料。

流體力學基本知識范文第4篇

力學可粗分為靜力學、運動學和動力學三部分，靜力學研究力的平衡或物體的靜止問題；運動學只考慮物體怎樣運動，不討論它與所受力的關(guān)系；動力學討論物體運動和所受力的關(guān)系。

力學也可按所研究對象區(qū)分為固體力學、流體力學和一般力學三個分支，流體包括液體和氣體；固體力學和流體力學可統(tǒng)稱為連續(xù)介質(zhì)力學，它們通常都采用連續(xù)介質(zhì)的模型。固體力學和流體力學從力學分出后，余下的部分組成一般力學。

一般力學通常是指以質(zhì)點、質(zhì)點系、剛體、剛體系為研究對象的力學，有時還把抽象的動力學系統(tǒng)也作為研究對象。一般力學除了研究離散系統(tǒng)的基本力學規(guī)律外，還研究某些與現(xiàn)代工程技術(shù)有關(guān)的新興學科的理論。

一般力學、固體力學和流體力學這三個主要分支在發(fā)展過程中，又因?qū)ο蠡蚰Ｐ偷牟煌霈F(xiàn)了一些分支學科和研究領(lǐng)域。屬于一般力學的有理論力學(狹義的)、分析力學、外彈道學、振動理論、剛體動力學、陀螺力學、運動穩(wěn)定性等；屬于固體力學的有材料力學、結(jié)構(gòu)力學、彈性力學、塑性力學、斷裂力學等；流體力學是由早期的水力學和水動力學這兩個風格迥異的分支匯合而成，現(xiàn)在則有空氣動力學、氣體動力學、多相流體力學、滲流力學、非牛頓流體力學等分支。各分支學科間的交*結(jié)果又產(chǎn)生粘彈性理論、流變學、氣動彈性力學等。

力學也可按研究時所采用的主要手段區(qū)分為三個方面：理論分析、實驗研究和數(shù)值計算。實驗力學包括實驗應力分析、水動力學實驗和空氣動力實驗等。著重用數(shù)值計算手段的計算力學，是廣泛使用電子計算機后才出現(xiàn)的，其中有計算結(jié)構(gòu)力學、計算流體力學等。對一個具體的力學課題或研究項目，往往需要理論、實驗和計算這三方面的相互配合。

力學在工程技術(shù)方面的應用結(jié)果形成工程力學或應用力學的各種分支，諸如土力學、巖石力學、爆炸力學復合材料力學、工業(yè)空氣動力學、環(huán)境空氣動力學等。

力學和其他基礎(chǔ)科學的結(jié)合也產(chǎn)生一些交又性的分支，最早的是和天文學結(jié)合產(chǎn)生的天體力學。在20世紀特別是60年代以來，出現(xiàn)更多的這類交*分支，其中有物理力學、化學流體動力學、等離子體動力學、電流體動力學、磁流體力學、熱彈性力學、理性力學、生物力學、生物流變學、地質(zhì)力學、地球動力學、地球構(gòu)造動力學、地球流體力學等。

運動學發(fā)展簡史

運動學是理論力學的一個分支學科，它是運用幾何學的方法來研究物體的運動，通常不考慮力和質(zhì)量等因素的影響。至于物體的運動和力的關(guān)系，則是動力學的研究課題。

用幾何方法描述物體的運動必須確定一個參照系，因此，單純從運動學的觀點看，對任何運動的描述都是相對的。這里，運動的相對性是指經(jīng)典力學范疇內(nèi)的，即在不同的參照系中時間和空間的量度相同，和參照系的運動無關(guān)。不過當物體的速度接近光速時，時間和空間的量度就同參照系有關(guān)了。這里的“運動”指機械運動，即物置的改變；所謂“從幾何的角度”是指不涉及物體本身的物理性質(zhì)(如質(zhì)量等)和加在物體上的力。

運動學主要研究點和剛體的運動規(guī)律。點是指沒有大小和質(zhì)量、在空間占據(jù)一定位置的幾何點。剛體是沒有質(zhì)量、不變形、但有一定形狀、占據(jù)空間一定位置的形體。運動學包括點的運動學和剛體運動學兩部分。掌握了這兩類運動，才可能進一步研究變形體(彈性體、流體等)的運動。

在變形體研究中，須把物體中微團的剛性位移和應變分開。點的運動學研究點的運動方程、軌跡、位移、速度、加速度等運動特征，這些都隨所選的參考系不同而異；而剛體運動學還要研究剛體本身的轉(zhuǎn)動過程、角速度、角加速度等更復雜些的運動特征。剛體運動按運動的特性又可分為：剛體的平動、剛體定軸轉(zhuǎn)動、剛體平面運動、剛體定點轉(zhuǎn)動和剛體一般運動。

運動學為動力學、機械原理(機械學)提供理論基礎(chǔ)，也包含有自然科學和工程技術(shù)很多學科所必需的基本知識。

運動學的發(fā)展歷史

運動學在發(fā)展的初期，從屬于動力學，隨著動力學而發(fā)展。古代，人們通過對地面物體和天體運動的觀察，逐漸形成了物體在空間中位置的變化和時間的概念。中國戰(zhàn)國時期在《墨經(jīng)》中已有關(guān)于運動和時間先后的描述。亞里士多德在《物理學》中討論了落體運動和圓運動，已有了速度的概念。

伽利略發(fā)現(xiàn)了等加速直線運動中，距離與時間二次方成正比的規(guī)律，建立了加速度的概念。在對彈射體運動的研究中，他得出拋物線軌跡，并建立了運動(或速度)合成的平行四邊形法則，伽利略為點的運動學奠定了基礎(chǔ)。在此基礎(chǔ)上，惠更斯在對擺的運動和牛頓在對天體運動的研究中，各自獨立地提出了離心力的概念，從而發(fā)現(xiàn)了向心加速度與速度的二次方成正比、同半徑成反比的規(guī)律。

18世紀后期，由于天文學、造船業(yè)和機械業(yè)的發(fā)展和需要，歐拉用幾何方法系統(tǒng)地研究了剛體的定軸轉(zhuǎn)動和剛體的定點運動問題，提出了后人用他的姓氏命名的歐拉角的概念，建立了歐拉運動學方程和剛體有限轉(zhuǎn)動位移定理，并由此得到剛體瞬時轉(zhuǎn)動軸和瞬時角速度矢量的概念，深刻地揭示了這種復雜運動形式的基本運動特征。所以歐拉可稱為剛體運動學的奠基人。

此后，拉格朗日和漢密爾頓分別引入了廣義坐標、廣義速度和廣義動量，為在多維位形空間和相空間中用幾何方法描述多自由度質(zhì)點系統(tǒng)的運動開辟了新的途徑，促進了分析動力學的發(fā)展。

19世紀末以來，為了適應不同生產(chǎn)需要、完成不同動作的各種機器相繼出現(xiàn)并廣泛使用，于是，機構(gòu)學應運而生。機構(gòu)學的任務是分析機構(gòu)的運動規(guī)律，根據(jù)需要實現(xiàn)的運動設計新的機構(gòu)和進行機構(gòu)的綜合。現(xiàn)代儀器和自動化技術(shù)的發(fā)展又促進機構(gòu)學的進一步發(fā)展，提出了各種平面和空間機構(gòu)運動分析和綜合的問題，作為機構(gòu)學的理論基礎(chǔ)，運動學已逐漸脫離動力學而成為經(jīng)典力學中一個獨立的分支。

固體力學發(fā)展簡史

固體力學是力學中形成較早、理論性較強、應用較廣的一個分支，它主要研究可變形固體在外界因素(如載荷、溫度、濕度等)作用下，其內(nèi)部各個質(zhì)點所產(chǎn)生的位移、運動、應力、應變以及破壞等的規(guī)律。

固體力學研究的內(nèi)容既有彈性問題，又有塑性問題；既有線性問題，又有非線性問題。在固體力學的早期研究中，一般多假設物體是均勻連續(xù)介質(zhì)，但近年來發(fā)展起來的復合材料力學和斷裂力學擴大了研究范圍，它們分別研究非均勻連續(xù)體和含有裂紋的非連續(xù)體.

自然界中存在著大至天體，小至粒子的固態(tài)物體和各種固體力學問題。人所共知的山崩地裂、滄海桑田都與固體力學有關(guān)。現(xiàn)代工程中，無論是飛行器、船舶、坦克，還是房屋、橋梁、水壩、原子反應堆以及日用家具，其結(jié)構(gòu)設計和計算都應用了固體力學的原理和計算方法。

由于工程范圍的不斷擴大和科學技術(shù)的迅速發(fā)展，固體力學也在發(fā)展，一方面要繼承傳統(tǒng)的有用的經(jīng)典理論，另一方面為適應各們現(xiàn)代工程的特點而建立新的理論和方法。

固體力學的研究對象按照物體形狀可分為桿件、板殼、空間體、薄壁桿件四類。薄壁桿件是指長寬厚尺寸都不是同量級的固體物件。在飛行器、船舶和建筑等工程結(jié)構(gòu)中都廣泛采用了薄壁桿件。

固體力學的發(fā)展歷史

萌芽時期 遠在公元前二千多年前，中國和世界其他文明古國就開始建造有力學思想的建筑物、簡單的車船和狩獵工具等。中國在隋開皇中期(公元591～599年)建造的趙州石拱橋，已蘊含了近代桿、板、殼體設計的一些基本思想。

隨著實踐經(jīng)驗的積累和工藝精度的提高，人類在房屋建筑、橋梁和船舶建造方面都不斷取得輝煌的成就，但早期的關(guān)于強度計算或經(jīng)驗估算等方面的許多資料并沒有流傳下來。盡管如此，這些成就還是為較早發(fā)展起來的固體力學理論，特別是為后來劃歸材料力學和結(jié)構(gòu)力學那些理論奠定了基礎(chǔ)。

發(fā)展時期 實踐經(jīng)驗的積累和17世紀物理學的成就，為固體力學理論的發(fā)展準備了條件。在18世紀，制造大型機器、建造大型橋梁和大型廠房這些社會需要，成為固體力學發(fā)展的推動力。

這期間，固體力學理論的發(fā)展也經(jīng)歷了四個階段：基本概念形成的階段；解決特殊問題的階段；建立一般理論、原理、方法、數(shù)學方程的階段；探討復雜問題的階段。在這一時期，固體力學基本上是沿著研究彈性規(guī)律和研究塑性規(guī)律，這樣兩條平行的道路發(fā)展的，而彈性規(guī)律的研究開始較早。

彈性固體的力學理論是在實踐的基礎(chǔ)上于17世紀發(fā)展起來的。英國的胡克于1678年提出：物體的變形與所受外載荷成正比，后稱為胡克定律；瑞士的雅各布第一·伯努利在17世紀末提出關(guān)于彈性桿的撓度曲線的概念；而丹尼爾第一·伯努利于18世紀中期，首先導出棱柱桿側(cè)向振動的微分方程；瑞士的歐拉于1744年建立了受壓柱體失穩(wěn)臨界值的公式，又于1757年建立了柱體受壓的微分方程，從而成為第一個研究穩(wěn)定性問題的學者；法國的庫侖在1773年提出了材料強度理論，他還在1784年研究了扭轉(zhuǎn)問題并提出剪切的概念。這些研究成果為深入研究彈性固體的力學理論奠定了基礎(chǔ)。

法國的納維于1820年研究了薄板彎曲問題，并于次年發(fā)表了彈性力學的基本方程；法國的柯西于1822年給出應力和應變的嚴格定義，并于次年導出矩形六面體微元的平衡微分方程。柯西提出的應力和應變概念，對后來數(shù)學彈性理論，乃至整個固體力學的發(fā)展產(chǎn)生了深遠的影響。

法國的泊阿松于1829年得出了受橫向載荷平板的撓度方程；1855年，法國的圣維南用半逆解法解出了柱體扭轉(zhuǎn)和彎曲問題，并提出了有名的圣維南原理；隨后，德國的諾伊曼建立了三維彈性理論，并建立了研究圓軸縱向振動的較完善的方法；德國的基爾霍夫提出粱的平截面假設和板殼的直法線假設，他還建立了板殼的準確邊界條件并導出了平板彎曲方程；英國的麥克斯韋在19世紀50年代，發(fā)展了光測彈性的應力分析技術(shù)后，又于1864年對只有兩個力的簡單情況提出了功的互等定理，隨后，意大利的貝蒂于1872年對該定理加以普遍證明；意大利的卡斯蒂利亞諾于1873年提出了卡氏第一和卡氏第二定理；德國的恩蓋塞于1884年提出了余能的概念。

德國的普朗特于1903年提出了解扭轉(zhuǎn)問題的薄膜比擬法；鐵木辛柯在20世紀初，用能量原理解決了許多桿板、殼的穩(wěn)定性問題；匈牙利的卡門首先建立了彈性平板非線性的基本微分方程，為以后研究非線性問題開辟了道路。

蘇聯(lián)的穆斯赫利什維利于1933年發(fā)表了彈性力學復變函數(shù)方法；美國的唐奈于同一年研究了圓柱形殼在扭力作用下的穩(wěn)定性問題，并在后來建立了唐奈方程；弗呂格于1932年和1934年發(fā)表了圓柱形薄殼的穩(wěn)定性和彎曲的研究成果；蘇聯(lián)的符拉索夫在1940年前后建立了薄壁桿、折板系、扁殼等二維結(jié)構(gòu)的一般理論。

在飛行器、艦艇、原子反應堆和大型建筑等結(jié)構(gòu)的高精度要求下，有很多學者參加了力學研究工作，并解決了大量復雜問題。此外，彈性固體的力學理論還不斷滲透到其他領(lǐng)域，如用于紡織纖維、人體骨骼、心臟、血管等方面的研究。

1773年庫侖提出土的屈服條件，這是人類定量研究塑性問題的開端。1864年特雷斯卡在對金屬材料研究的基礎(chǔ)上，提出了最大剪應力屈服條件，它和后來德國的光澤斯于1913年提出的最大形變比能屈服條件，是塑性理論中兩個最重要的屈服條件。19世紀60年代末、70年代初，圣維南提出塑性理論的基本假設，并建立了它的基本方程，他還解決了一些簡單的塑性變形問題。

現(xiàn)代固體力學時期 指的是第二次世界大戰(zhàn)以后的時期，這個時期固體力學的發(fā)展有兩個特征：一是有限元法和電子計算機在固體力學中得到廣泛應用；二是出現(xiàn)了兩個新的分支——斷裂力學和復合材料力學。

特納等人于1956年提出有限元法的概念后，有限元法發(fā)展很快，在固體力學中大量應用，解決了很多復雜的問題。

流體力學基本知識范文第5篇

煤礦機械各相關(guān)課程實用性很強，內(nèi)容涉及面廣，教學難度較大，為滿足專業(yè)教學的基本要求，又可使學生在日后能具有較強的發(fā)展?jié)摿Γ趦?nèi)容安排上既應注重基本理論的學習，還要更加注重實踐能力的培養(yǎng)。要建設與煤礦機械課程相配套的實驗實訓環(huán)境，并充分利用校模擬礦井和礦山機電實訓中心的設備資源，使理論教學與實踐教學相輔相成，互相促進。教師應關(guān)注并收集煤礦機械最新發(fā)展狀況的相關(guān)資料，將其融人到自己的教學內(nèi)容之中去。一方面，這可以使學生掌握課程的最新發(fā)展動態(tài)，調(diào)動學生學習的積極性；另一方面，它也可以使學生認識到這是一門動態(tài)性的課程，其所學內(nèi)容是在不斷地更新和發(fā)展的，從中得到終身學習的啟示。實驗實訓教學法是提高學生綜合素質(zhì)、鍛煉學生動手能力、培養(yǎng)學生創(chuàng)新意識的重要環(huán)節(jié)；是在實驗室、模擬礦井和礦山機電實訓中心完成相關(guān)理論教學與實踐教學的一種教學方法，它把理論教學的內(nèi)容融入到實驗實訓中去，充分體現(xiàn)理論與實踐相結(jié)合，課內(nèi)實驗與課外實踐相結(jié)合，實驗與科研相結(jié)合，基礎(chǔ)訓練與創(chuàng)新相結(jié)合，實踐與社會發(fā)展需求相結(jié)合，使實驗實訓教學既符合教學大綱的基本要求，又利于學生的個性化發(fā)展。

二、煤礦機械課程理論與實踐教學改革的課程建設

按照源于煤礦，服務于煤礦的宗旨，逐步開發(fā)了采掘機械使用與維護精品課（自治區(qū)級）、采掘機械液壓傳動精品課、礦井運輸提升精品課、流體力學與流體機械精品課。各精品課都建立了豐富的課程教學電子資源庫，內(nèi)容包括《液壓傳動與采掘機械》、《礦井運輸提升》、《流體力學與流體機械》各課程的教學大綱、電子教案、教學動畫、教學課件、教學案例、實訓指導手冊、設備操作規(guī)程、學習指南等。

三、煤礦機械課程理論與實踐教學改革的基本條件

為煤礦企業(yè)培養(yǎng)合格的應用型人才需具備三個基本條件：師資力量、硬件條件和教學方法。

（一）師資力量煤礦機械課程應打造一支學歷結(jié)構(gòu)、職稱結(jié)構(gòu)、知識結(jié)構(gòu)合理的老中青結(jié)合的“教學研究型”和“實踐操作型”教師隊伍。各專任教師不僅能上好《液壓傳動與采掘機械》、《礦井運輸提升》、《流體力學與流體機械》等相關(guān)課程，還應能勝任其擔任課程的實習實訓工作，同時能夠經(jīng)常通過分析職業(yè)崗位能力要求和更新的變化，以工學結(jié)合的理念整合課程內(nèi)容，不斷深化教學改革。精心選取企業(yè)真實工作任務為教學案例，教學過程緊貼實際工作過程，注重以實例化和形象化培養(yǎng)學生的實踐能力，符合職業(yè)和崗位的要求，教學特色突出，成為一支專業(yè)技能水平高，教學能力強的優(yōu)秀教師團隊。

（二）硬件條件煤礦機械課程實驗實訓教學基地有：模擬礦井、礦山機電實訓中心、液壓傳動系統(tǒng)與液壓元件實驗室、工程訓練中心。其功能主要為：模擬礦井：可以對學生進行采煤機械、掘進機械、液壓支架、運輸機械、礦井提升設備和流體機械的構(gòu)造與原理、操作與運行等技能的培訓。礦山機電實訓中心：可以對學生進行采煤機械、掘進機械、液壓支架、運輸機械、礦井提升設備和流體機械的構(gòu)造與原理、診斷與維護、拆裝與檢修等技能的培訓。液壓傳動系統(tǒng)與液壓元件實驗室：可以針對煤礦機械液壓系統(tǒng)與液壓元件進行教學大綱所要求的全部實驗項目，還可進行有關(guān)的創(chuàng)新與科研實驗。工程訓練中心：可以對學生進行采煤機械、掘進機械、液壓支架、運輸機械、礦井提升設備和流體機械拆裝、維護、檢修等工作過程中所需的鉗工、車工、焊工等基本技能的培訓。

（三）教學方法多媒體教學：利用多媒體設備，可以使相關(guān)課程中所涉及的許多先進設備、機械構(gòu)造、生產(chǎn)過程等通過錄像、視頻、動畫和圖片等形式呈現(xiàn)給學生，使學生從枯燥的原理、公式和文字中跳出來，增強他們的感性認識，加深他們對相關(guān)知識的理解和記憶，激發(fā)他們學習的熱情。項目教學法：按照職業(yè)要求設置理論知識與實踐技能，以培養(yǎng)職業(yè)能力—即“設備構(gòu)造與原理、設備檢修與維護、設備操作與運行”為目標，并具備技術(shù)革新與技術(shù)創(chuàng)新的潛在能力。現(xiàn)場教學法：在校模擬礦井和礦山機電實訓中心，針對有關(guān)煤礦機械結(jié)構(gòu)原理及使用與維護這一任務，首先講解有關(guān)煤礦機械的組成及工作原理、完好質(zhì)量標準、日常維護的內(nèi)容和方法，然后讓學生診斷和處理預先設置的故障。實訓教學法：在校模擬礦井和礦山機電實訓中心，針對有關(guān)煤礦機械的基本操作，首先講解類型、結(jié)構(gòu)及工作性能、國家職業(yè)標準對操作者的要求及安全操作基本知識；然后進行實訓，使之達到操作熟練、姿勢端正、各項操作準確無誤。并獲取相關(guān)證書。

四、結(jié)語